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TEMA:TEOREMA DEL RESTO,TEOREMA DEL FACTOR, DIVISIBILIDAD, COCIENTES NOTABLES. TEORIA DE POLINOMIOS 2021-2 6.2 PREUNIVERSITARIO 2 TEOREMA DEL RESIDUO 3 TEOREMA DEL RESIDUO (Teorema de R.Descartes) Donde: p(x): Es el polinomio dividendo; x+a: Es el polinomio divisor de primer grado; -a : Es la raíz o cero del divisor; r(x): Es el residuo de la división algebraica; p(-a): Es el valor de evaluar p(x) en x=-a Del algoritmo de la división: p(x)=(𝑎 x+b)q(x)+c : “c” es el residuo constante ⇒ Asignando: x = − 𝑏 𝑎 : p(− 𝑏 𝑎 )=[ 𝑎(− 𝑏 𝑎 )+b)]q(− 𝑏 𝑎 ) + c ⇒ p(− 𝑏 𝑎 )= [−𝑏 + 𝑏]q(− 𝑏 𝑎 )+c ⇒ p(− 𝑏 𝑎 )= c ; c=r(x) =0 ∴ r(x)= p(− 𝑏 𝑎 ) “ El residuo de la división equivale al valor del polinomio evaluado en − 𝑏 𝑎 " Sea la división: p(x)÷(𝑎x+b) → r(x)=p(− 𝑏 𝑎 ); 𝑎 ≠ 0 4 Para hallar el residuo de la división: TEOREMA DEL RESIDUO/ (Mnemotecnia) 1. Igualar a cero el divisor: 2. Sustituir en el dividendo D x la expresión obtenida de (1)., tantas veces como sea necesaria hasta obtener un polinomio de grado tal que: GA(d(x))-1. 3. El polinomio obtenido en 2. será el residuo buscado. D(x) ÷ 𝑑(𝑥) 𝑑 𝑥 = 0 5 Mediante el teorema del residuo: Igualando a cero el divisor: D(x)= x + 1 ⇒ x+1=0 ⇒ x=−1 (Raíz del divisor; cero del divisor) Evaluando P(x) mediante la raíz del divisor: x=-1 TEOREMA DEL RESIDUO/ EJEMPLO 01 Ejemplo r x = P −1 = 4 −1 4 + 2 −1 3 + 6 −1 2 + 5 −1 + 9 r x = 4 − 2 + 6 − 5 + 9 =12 ∴r x =12 Determine el residuo de dividir: ( 4x4 + 2x3 + 6x2 + 5𝑥 + 9) ÷ ( x + 1) Solución. 6 Mediante el teorema del residuo: Igualando a cero el divisor: D(x)= 2x + 1 ⇒ 2x+1=0 ⇒ x=− 1 2 Evaluando P(x) mediante la raíz del divisor: x=− 1 2 TEOREMA DEL RESIDUO/ EJEMPLO 02 Ejemplo r x = P − 1 2 = 4 − 1 2 4 + 2 − 1 2 3 + 6 − 1 2 2 + 5 − 1 2 + 9 r x = 1 4 − 1 4 + 3 2 − 5 2 + 9 = 8 ∴r x = 8 Determine el residuo de dividir: ( 4x4 + 2x3 + 6x2 + 5𝑥 + 9) ÷ ( 2x + 1) Solución. 7 Grado del residuo máximo: gr(R)𝑚𝑎𝑥 = 2 0 Mediante el teorema del residuo: Igualando a cero el divisor: D(x)=x3 + 10 ⇒ x3 + 10 =0 ⇒ x3 = −10 Arreglos en el dividendo, para sustituir: x3 = −10 P x = 4(x3)𝑥 + 2(x3) + 6x2 + 5𝑥 + 9 r x = 4(−10)𝑥 + 2(−10) + 6x2 + 5𝑥 + 9 r x = 4(−10)𝑥 + 2(−10) + 6x2 + 5𝑥 + 9 TEOREMA DEL RESIDUO/ EJEMPLO 03 Ejemplo ∴ r x = 6x2 − 35𝑥 − 11 Determine el residuo de dividir: ( 4x4 + 2x3 + 6x2 + 5𝑥 + 9) ÷ ( x3 + 10) Solución. 8 TEOREMA DEL FACTOR 9 TEOREMA DEL FACTOR (Teorema de Etienne Bezout) " " es raíz de ( ), ( ) 0 ( ) es un factor de ( ) .x a p x p x x a p x De otro modo: es raízde ( ) ( ) ( ). ( )x a p x p x x a q x es raízde ( ) ( ) ( ) . ( )mx a p x p x x a q x ( ) 0 es raíz ( ) ( ). ( )p a x a p x x a q x ( ) 0 es raíz ( ) ( ) . ( )mp a x a p x x a q x ENUNCIADO: o Dado el polinomio P(x): (𝐱 − 𝐚) es un factor de P(x) si y solo si 𝐏 𝐚 = 𝟎. raícesde ( ) ( ) ( )(x b). ( )x a y x b Son p x p x x a q x 10 P x = x5 + 2x4 − 3x3 − 6x2 + 5x + 10 Sea: x= − 2 Evaluando mediante el algoritmo de Ruffini: TEOREMA DEL FACTOR / Ejemplo 01 Ejemplo: Sea el polinomio P(x) Tambien: Si P −2 = 0 → x + 2 es un factor de P(x) Concluimos que x=− 2 es una raíz de P(x) ⇒(x+2) Es un factor de P(x) ⇒P x = x + 2 Q x ⇒P x = x + 2 (x4−3x2 + 5) ⇒ P −2 = 0 11 Sea: x= − 1: P −1 = 1 − 16 + 86 − 176 + 105 = 0 ⇒ P −1 = 0 ⇒x = −1 Es una raíz ⇒(x+1) Es factor de P(x) Sea: x= − 3: P −3 = 81 − 432 + 774 − 528 + 105 = 0 ⇒ P −3 = 0; x = −3 Es una raíz ⇒(x+3) Es factor de P(x) ⇒(x+1) y (x+3) Son factores de P(x) ⇒ P(x)= (x+1)(x+3) q(x) TEOREMA DEL FACTOR / Ejemplo 02 Ejemplo: Sea el polinomio: P x = x4 + 16x3 + 86x2 + 176x + 105 12 DIVISIBILIDAD DE POLINOMIOS DIVISIBILIDAD DE POLINOMIOS 13 Sean los polinomios P(x), A(x) ∈ K x Se dice que el Polinomio P(x) es divisible por A x ≠ 0, si existe otro Polinomio Q(x) ∈ K x , tal que: P(x) = A(x) . Q(x) Ejemplo Si: P x = x6 + 27 es divisible por , x2 +3 Por existir Divisibilidad: ⇒ P x = (x2+3)𝑄 𝑥 Definición: ⇒ 𝑃 𝑥 = (x2+3)(x4 − 3x2 + 9) *Suma de Cubos: x6 + 27 = (x2+3)(x4 − 3x2 + 9) 14 DIVISIBILIDAD DE POLINOMIOS/TEOREMAS 3). Si P 𝒙 Es divisible por 𝑨(𝒙) Si P 𝒙 Es divisible por B(𝒙) ⇒P 𝒙 Es divisible por[𝑨 𝒙 𝑩 𝒙 ] 1). Si el resto de P 𝒙 ÷(𝒙 + 𝒂) es Si el resto de P 𝒙 ÷(𝒙 + 𝒃) es ⇒El resto de P 𝒙 ÷(𝒙 + 𝒂)(𝒙 + 𝒃) es ; 𝒂 ≠ 𝒃 2). Si P 𝒙 Es divisible por(𝒙 + 𝒂) Si P 𝒙 Es divisible por(𝒙 + 𝒃) ⇒P 𝒙 Es divisible por[ 𝒙 + 𝒂 𝒙 + 𝒃 ] 15 DIVISIBILIDAD DE POLINOMIOS /TEOREMAS 4) Si A(x) y B(x) son divisibles por h(x), entonces la suma , la diferencia ,el producto y las combinaciones lineales de A(x) y B(x) son divisibles por C(x). 5) Si A(x) es divisible por B(x) y B(x) es divisible por C(x) entonces A(x) es divisible por C(x). Sean los polinomios A, B y C ∈ K x ; Se verifican las siguientes proposiciones: 6) Si A(x) es divisible por B(x) , entonces el producto de A(x) por cualquier otro polinomio C(x) es divisible por B(x). 7) Si A(x) es divisible separadamente por (x-a), (x-b), (x-c) (𝐚 ≠ 𝐛 ≠ 𝐜) si y solo si: A(x) es divisible por [(x-a)(x-b)(x-c)] . 16 Sustento: Del enunciado obtendremos las igualdades: ⇒ A(x)=C(x)Q(x)………………………………………..(1) ⇒ B(x)=C(x)q(x)…………………………………….....(2) ⇒ A(x)=B(x)U(x)+r(x)………………………………..(3) Donde: r(x) es el residuo de la división de A(x)÷B(x) Sustituyendo (1) y (2) en (3): ⇒ C(x)Q(x)=C(x)q(x)U(x)+r(x)……………………....(4) ⇒ r(x)=C(x)Q(x) − C(x)q(x)U(x) ⇒ r(x)=C(x) [Q(x) − q(x)U(x) ] ……………………..(5) Esta última igualdad (5) expresa que r(x) es divisible entre C(x) . DIVISIBILIDAD DE POLINOMIOS / TEOREMA 8) Si A(x) es divisible por C(x) y B(x) es divisible por C(x); A(x) no es divisible por B(x); Entonces el residuo de A(x)÷B(x) es divisible entre C(x). 17 LA DIVISIBILIDAD DE POLINOMIOS / Ejemplo Ejemplo: Sean los polinomios: A x = x5 − 8x3 − 9x Divisible por x2+1 B x = x4 − 24x2 − 25 Divisible por x2+1 A(x) No es Divisible por B(x) ⇒El residuo de A(x)÷B(x) Es divisible por x2+1 El cual es verificable también mediante la división corriente: = 𝟏𝟔 𝐱(𝒙𝟐+𝟏) 18 COCIENTES NOTABLES (CN) 19 COCIENTES NOTABLES (CN) Definición: Son las divisiones algebraicas exactas de cociente y residuo inmediato Forma : Los cocientes notables provienen de las divisiones de la forma: 𝑥𝑛±𝑎𝑛 𝑥±𝑎 ; 𝑛 ∈ ℕ El cociente: Es un polinomio ordenado de n términos, completo y de grado (𝑛 − 1) Casos: Mediante la definición de CN tendremos los casos de residuo cero o exactos: Caso I. 𝑥𝑛−𝑎𝑛 𝑥−𝑎 ,𝑛𝑁 Caso II. 𝑥𝑛+𝑎𝑛 𝑥+𝑎 ,𝑛𝑁 𝑖𝑚𝑝𝑎𝑟 Caso III. 𝑥𝑛−𝑎𝑛 𝑥+𝑎 ,𝑛𝑁 𝑝𝑎𝑟 Caso IV. 𝑥𝑛+𝑎𝑛 𝑥−𝑎 ,𝑛𝑁 No es cociente notable. El Residuo: Se determina mediante el Teorema del Residuo. 20 COCIENTES NOTABLES (CN) ESTUDIO DE LOS CASOS I y II. Caso I. 𝑥𝑛−𝑎𝑛 𝑥−𝑎 ("Diferencia entre diferencia") El Residuo mediante Descartes : 𝑥 − 𝑎=0 ⇒x=a .En el Dividendo: 𝑟 = 𝑎𝑛 − 𝑎𝑛=0 ⇒r=0 El cociente de coeficientes positivos lo determinamos mediante la regla de Ruffini: ⇒ 𝑥𝑛−𝑎𝑛 𝑥−𝑎 = 𝑥𝑛−1+𝑥𝑛−2𝑎 + 𝑥𝑛−3𝑎2+𝑥𝑛−4𝑎3 + ⋯ 𝑎𝑛−1 Caso II. 𝑥𝑛+𝑎𝑛 𝑥+𝑎 ("Suma entre Suma") El Residuo mediante Descartes : 𝑥 + 𝑎=0 ⇒x= − 𝑎. En el Dividendo: 𝑟 = 𝑎𝑛 + (−𝑎)𝑛=0 ⇒r=0; n impar El cociente de coeficientes de signos alternantes lo determinamos mediante la regla de Ruffini: ⇒ 𝑥𝑛+𝑎𝑛 𝑥+𝑎 = 𝑥𝑛−1−𝑥𝑛−2𝑎 + 𝑥𝑛−3𝑎2 − 𝑥𝑛−4𝑎3 + ⋯ +𝑎𝑛−1 21 COCIENTES NOTABLES (CN) ESTUDIO DE LOS CASOS III y IV. Caso III. 𝑥𝑛−𝑎𝑛 𝑥+𝑎 ("Diferencia entre Suma") El Residuo mediante Descartes : 𝑥 + 𝑎=0 ⇒x= − 𝑎 .En el Dividendo: 𝑟 = 𝑎𝑛 − (−𝑎)𝑛=0 ⇒r=0; n par El cociente de coeficientes de signos alternantes lo determinamos mediantela regla de Ruffini: ⇒ 𝑥𝑛−𝑎𝑛 𝑥 +𝑎 = 𝑥𝑛−1−𝑥𝑛−2𝑎 + 𝑥𝑛−3𝑎2 − 𝑎3 + ⋯ −𝑎𝑛−1 Caso IV. 𝑥𝑛+𝑎𝑛 𝑥−𝑎 "Suma entre Diferencia " 𝐍𝐎 𝐄𝐒 𝐂𝐎𝐂𝐈𝐄𝐍𝐓𝐄 𝐍𝐎𝐓𝐀𝐁𝐋𝐄 ! El Residuo mediante Descartes : 𝑥 − 𝑎=0 ⇒x=𝑎. En el Dividendo: 𝑟 = 𝑎𝑛 + (𝑎)𝑛=2𝑎𝑛 ⇒r=2𝑎𝑛; El cociente de coeficientes de signos positivos lo determinamos mediante la regla de Ruffini: ⇒ 𝑥𝑛+𝑎𝑛 𝑥−𝑎 = 𝑥𝑛−1+𝑎𝑥𝑛−3𝑎2 + 𝑥𝑛−4𝑎3 + ⋯ +𝑎𝑛−1 + 2𝑎𝑛 𝑥−𝑎 22 Caso V (Especial) : 𝑥𝑚±𝑎𝑝 𝑥𝑞±𝑎𝑟 𝑥𝑚−𝑎𝑝 𝑥𝑞−𝑎𝑟 = (𝑥𝑞)𝑛−1 +(𝑥𝑞)𝑛−2(𝑎𝑟) + (𝑥𝑞)𝑛−3 (𝑎𝑟)2+ ⋯ (𝑎𝑟)𝑛−1 Condición necesaria pero no suficiente para ser un CN: 𝑥𝑚±𝑎𝑝 𝑥𝑞±𝑎𝑟 ⇒ 𝑚 𝑞 = 𝑝 𝑟 = 𝑛 ( 𝑛 número de términos del CN 𝑛 ∈ ℕ) Casos excluidos: o 𝑥𝑚+𝑎𝑝 𝑥𝑞+𝑎𝑟 ⇒ 𝑚 𝑞 = 𝑝 𝑟 = 𝑛 𝐼𝑚𝑝𝑎𝑟 ; o 𝑥𝑚+𝑎𝑝 𝑥𝑞−𝑎𝑟 ⇒ 𝑚 𝑞 = 𝑝 𝑟 = 𝑛 ; 𝑛𝑁 ; o 𝑥𝑚−𝑎𝑝 𝑥𝑞+𝑎𝑟 ⇒ 𝑚 𝑞 = 𝑝 𝑟 = 𝑛 ; 𝑛 𝑝𝑎𝑟 COCIENTES NOTABLES(CN) ESTUDIO DEL CASO V. 23 I) 𝑥𝑛−𝑎𝑛 𝑥−𝑎 ; n ∈ ℕ II) 𝑥𝑛+𝑎𝑛 𝑥+𝑎 ; n impar 𝑥𝑛−1 + 𝑥𝑛−2𝑎 + 𝑥𝑛−3𝑎2 + ⋯ + 𝑥𝑎n−1 + 𝑎𝑛−1 𝑥𝑛−1 − 𝑥𝑛−2𝑎 + 𝑥𝑛−3𝑎2 + ⋯ + 𝑥𝑎n−1 − 𝑎𝑛−1 𝑥𝑛−1 − 𝑥𝑛−2𝑎 + 𝑥𝑛−3𝑎2 + ⋯ − 𝑥𝑎n−1 + 𝑎𝑛−1 𝑡𝑘 = 𝑥 𝑛−𝑘𝑎𝑘−1 ; 1 ≤ 𝑘 ≤ 𝑛 𝑡𝑘 = (−1) 𝑘+1𝑥𝑛−𝑘𝑎𝑘−1; 1 ≤ 𝑘 ≤ 𝑛 𝑡𝑘 = (−1) 𝑘+1𝑥𝑛−𝑘𝑎𝑘−1; 1 ≤ 𝑘 ≤ 𝑛 Caso Cociente Término general COCIENTES NOTABLES(CN). III) 𝑥𝑛−𝑎𝑛 𝑥+𝑎 ; n par Iv) 𝑥𝑚−𝑎𝑝 𝑥𝑞−𝑎𝑟 ; n ∈ ℕ 𝑡𝑘 = (𝑥 𝑞)𝑛−𝑘(𝑎𝑟)𝑘−1; 1 ≤ 𝑘 ≤ 𝑛𝑥𝑛−1 + 𝑥𝑛−2𝑎 + 𝑥𝑛−3𝑎2 + ⋯ + 𝑥𝑎n−1 + 𝑎𝑛−1 ESTUDIO DEL TÉRMINO GENERAL DEL COCIENTE NOTABLE 24 I) 𝑥𝑛−𝑎𝑛 𝑥−𝑎 ; ⇒ 𝑥𝑛−𝑎𝑛 𝑥−𝑎 ⇒ 𝑛: 𝐼𝑚𝑝𝑎𝑟: 𝑡𝐶 = 𝑡𝑛+1 2 Ú𝑛𝑖𝑐𝑜 𝐶𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙 ; 𝑥𝑛−𝑎𝑛 𝑥−𝑎 ⇒ 𝑛: 𝑃𝑎𝑟: 𝑡𝑐 𝐼 = 𝑡𝑛 2 ; 𝑡𝑐 𝐼𝐼 = 𝑡𝑛 2 +1 𝐷𝑜𝑠 𝑇é𝑟𝑚𝑖𝑛𝑜𝑠 𝐶𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙𝑒𝑠 II) 𝑥𝑛+𝑎𝑛 𝑥+𝑎 ; ⇒ 𝑥𝑛+𝑎𝑛 𝑥+𝑎 ⇒ 𝑛: 𝐼𝑚𝑝𝑎𝑟: 𝑡𝐶 = (−1) 𝑛+1 2 +1𝑡𝑛+1 2 Ú𝑛𝑖𝑐𝑜 𝐶𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙 Caso Término Central COCIENTES NOTABLES(CN). III) 𝑥𝑛−𝑎𝑛 𝑥+𝑎 ; ⇒ 𝑥𝑛−𝑎𝑛 𝑥 +𝑎 ⇒ 𝑛: 𝑃𝑎𝑟: 𝑡𝑐 𝐼 = (−1) 𝑛 2𝑡𝑛 2 ; 𝑡𝑐 𝐼𝐼 = (−1) 𝑛 2 +1𝑡𝑛 2 +1 𝐷𝑜𝑠 𝑇é𝑟𝑚𝑖𝑛𝑜𝑠 𝐶𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙𝑒𝑠 ;𝑆𝑖𝑔𝑛𝑜𝑠 𝑜𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜𝑠 ESTUDIO DE LOS TÉRMINOS CENTRALES DEL COCIENTE NOTABLE Iv) 𝑥𝑚−𝑎𝑝 𝑥𝑞−𝑎𝑟 ; ⇒ 𝑥𝑚−𝑎𝑝 𝑥𝑞−𝑎𝑟 ⇒ 𝑛: 𝐼𝑚𝑝𝑎𝑟: 𝑡𝐶 = 𝑡𝑛+1 2 Ú𝑛𝑖𝑐𝑜 𝐶𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙 ; 𝑥𝑚−𝑎𝑝 𝑥𝑞−𝑎𝑟 ⇒ 𝑛: 𝑃𝑎𝑟: 𝑡𝑐 𝐼 = 𝑡𝑛 2 ; 𝑡𝑐 𝐼𝐼 = 𝑡𝑛 2 +1 𝐷𝑜𝑠 𝑇é𝑟𝑚𝑖𝑛𝑜𝑠 𝐶𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙𝑒𝑠;𝑆𝑖𝑔𝑛𝑜𝑠 𝑜𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜𝑠 25 1 e 1 : ; inos tan m m m q q q m q q q x y m Z Exacto x y t x y t x y Térm Equidis tes TÉRMINOS EQUIDISTANTES EN EL COCIENTE , eq qt t e 4 4 8 7 6 2 5 3 4 4 3 5 2 6 7 8 3 3 tt t et x x y x y x y x y x y x y xy y Son equidistantes los términos: 𝑡3 y 𝑡3 𝑒 ; 𝑡4 y 𝑡4 𝑒 Ejemplo: Sea el CN: 9 9x y x y 26 I) 𝑥𝑛−𝑎𝑛 𝑥−𝑎 ; n ∈ ℕ II) 𝑥𝑛+𝑎𝑛 𝑥+𝑎 ; n Impar 𝑡𝑘 = 𝑥 𝑛−𝑘𝑎𝑘−1 ; 𝑡𝑘 𝑒 = 𝑥𝑘−1𝑎𝑛−𝑘; 1 ≤ 𝑘 ≤ 𝑛 𝑡𝑘 = (−1) 𝑘+1𝑥𝑛−𝑘𝑎𝑘−1; 𝑡𝑘 𝑒 = (−1)𝑘+1𝑥𝑘−1𝑎𝑘−1 ; 1 ≤ 𝑘 ≤ 𝑛 Caso Términos Equidistantes COCIENTES NOTABLES(CN). III) 𝑥𝑛−𝑎𝑛 𝑥+𝑎 ; n Par ESTUDIO DE LOS TÉRMINOS EQUIDISTANTES DEL COCIENTE NOTABLE Iv) 𝑥𝑚−𝑎𝑝 𝑥𝑞−𝑎𝑟 ; n ∈ ℕ , eq qt t 𝑡𝑘 = (−1) 𝑘+1𝑥𝑛−𝑘𝑎𝑘−1; 𝑡𝑘 𝑒 = (−1)𝑘+1𝑥𝑘−1𝑎𝑛−𝑘 ; 1 ≤ 𝑘 ≤ 𝑛 𝑡𝑘 = (𝑥𝑞)𝑛−𝑘(𝑎𝑟)𝑘−1 ; 𝑡𝑘 𝑒 = (𝑥𝑞)𝑘−1(𝑎𝑟)𝑛−𝑘; 1 ≤ 𝑘 ≤ 𝑛
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