Visst kan man faktorisera x 4 + 1

Relevanta dokument
Faktorisering av polynomuttryck har alltid utgjort en väsentlig del av algebran.

H1009, Introduktionskurs i matematik Armin Halilovic POLYNOM, POLYNOMDIVISION, ALGEBRAISKA EKVATIONER, PARTIALBRÅKSUPPDELNING. vara ett polynom där a

vara ett polynom där a 0, då kallas n för polynomets grad och ibland betecknas n grad( P(

Vad är det okända som efterfrågas? Vilka data är givna? Vilka är villkoren?

c n x n, där c 0, c 1, c 2,... är givna (reella eller n=0 c n x n n=0 absolutkonvergent om x < R divergent om x > R n n lim = 1 R.

Lösningar och kommentarer till uppgifter i 1.1

Genomsnittligt sökdjup i binära sökträd

Induktion LCB Rekursion och induktion; enkla fall. Ersätter Grimaldi 4.1

Om komplexa tal och funktioner

vara ett polynom där a 0, då kallas n för polynomets grad och ibland betecknas n = grad( P(

Borel-Cantellis sats och stora talens lag

Innehåll Grafräknaren och diskret matematik...1 Vad handlar diskret matematik om?...1 Permutationer och kombinationer...3 Något om heltalsräkning...

101. och sista termen 1

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Genomgånget på föreläsningarna Föreläsning 26, 9/2 2011: y + ay + by = h(x)

= (1 1) + (1 1) + (1 1) +... = = 0

DEL I. Matematiska Institutionen KTH

TNA001- Matematisk grundkurs Tentamen Lösningsskiss

b 1 och har för olika värden på den reella konstanten a.

Ekvationen (ekv1) kan beskriva en s.k. stationär tillstånd (steady-state) för en fysikalisk process.

Lösningar till tentamensskrivning i kompletteringskurs Linjär Algebra, SF1605, den 10 januari 2011,kl m(m + 1) =

RESTARITMETIKER. Avsnitt 4. När man adderar eller multiplicerar två tal som t ex

FUNKTIONSLÄRA. Christian Gottlieb

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Att repetera.

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik Sammanfattning, del I

Räkning med potensserier

Uppgifter 3: Talföljder och induktionsbevis

Föreläsning 10: Kombinatorik

TATM79: Föreläsning 3 Binomialsatsen och komplexa tal

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson

ENDIMENSIONELL ANALYS B1 FÖRELÄSNING VI. Föreläsning VI. Mikael P. Sundqvist

Linjär Algebra (lp 1, 2016) Lösningar till skrivuppgiften Julia Brandes

Inledande matematisk analys (TATA79) Höstterminen 2016 Föreläsnings- och lekionsplan

Mätbar vetskap om nuläget och tydliga målbilder om framtiden. Genomför en INDICATOR självvärdering och nulägesanalys inom tre veckor

NEWTON-RAPHSONS METOD (en metod för numerisk lösning av ekvationer)

Digital signalbehandling Alternativa sätt att se på faltning

Av Henrik 01denburg\ Radikaler. För att lösa ekv.: x n = a (n helt, pos. tal) konstruerar man kurvan

Egna funktioner. Vad är sin? sin är namnet på en av många inbyggda funktioner i Ada (och den återfinns i paketet Ada.Numerics.Elementary_Functions)

Fourierserien. fortsättning. Ortogonalitetsrelationerna och Parsevals formel. f HtL g HtL t, där T W ã 2 p, PARSEVALS FORMEL

Induktion och Binomialsatsen. Vi fortsätter att visa hur matematiska påståenden bevisas med induktion.

REGULJÄRA SPRÅK (8p + 6p) 1. DFA och reguljära uttryck (6 p) Problem. För följande NFA över alfabetet {0,1}:

F4 Matematikrep. Summatecken. Summatecken, forts. Summatecken, forts. Summatecknet. Potensräkning. Logaritmer. Kombinatorik

TATM79: Föreläsning 2 Absolutbelopp, olikheter och binomialkoefficienter

Kompletterande kurslitteratur om serier

Tentamenskrivning, , kl SF1625, Envariabelanalys för CINTE1(IT) och CMIEL1(ME ) (7,5hp)

MARKNADSPLAN Kungälvs kommun

Trigonometriska polynom

LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER AV HÖGRE ORDNINGEN

god stiftelsepraxis

7 Sjunde lektionen. 7.1 Digitala filter

NEWTON-RAPHSONS METOD (en metod för numerisk lösning av ekvationer)

TFM. Avdelningen för matematik Sundsvall Diskret analys. En studie av polynom och talföljder med tillämpningar i interpolation

Datorövning 2 Fördelningar inom säkerhetsanalys

Föreläsning 2: Punktskattningar

Sida 1 av 12. vara ett inkonsistent system (= olösbart system dvs. ett system som saknar lösning). b =.

1. Hur gammalt är ditt barn?

Samtal med Karl-Erik Nilsson

Problem 2 löses endast om Du hade färre än 15 poäng på duggan som gavs arctanx sin x. x(1 cosx) lim. cost.

Analys av polynomfunktioner

4. Uppgifter från gamla tentor (inte ett officiellt urval) 6

Resultatet av kryssprodukten i exempel 2.9 ska vara följande: Det vill säga att lika med tecknet ska bytas mot ett plustecken.

Hambley avsnitt 12.7 (även 7.3 för den som vill läsa lite mer om grindar)

Statistisk analys. Vilka slutsatser kan dras om populationen med resultatet i stickprovet som grund? Hur säkra uttalande kan göras om resultatet?

Introduktion till statistik för statsvetare

MS-A0409 Grundkurs i diskret matematik I

Jag läser kursen på. Halvfart Helfart

Föreläsning 3. Signalbehandling i multimedia - ETI265. Kapitel 3. Z-transformen. LTH 2015 Nedelko Grbic (mtrl. från Bengt Mandersson)

Digital signalbehandling Fönsterfunktioner

Befolkning per födelseland Reviderad metod vid framskrivningar. Version: 2

Inledande kombinatorik LCB 2001

Bilaga 1 Formelsamling

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Sammanfattning av föreläsningarna 1-6, 29/10-8/11, = m n

Stat. teori gk, ht 2006, JW F13 HYPOTESPRÖVNING (NCT ) Ordlista till NCT

Operativsystem - Baklås

Kommunstyrelsens planutskott

Detaljplan Ekedal södra. Behovsbedömning 1/5. Sektor samhällsbyggnad

1. Test av anpassning.

Föreskrift. om publicering av nyckeltal för elnätsverksamheten. Utfärdad i Helsingfors den 2. december 2005

Hambley avsnitt 12.7 (även 7.3 för den som vill läsa lite mer om grindar)

Örserumsviken. Förorenade områden Årsredovisning. Ansvar för sanering av förorenade områden. Årsredovisningslagen och god redovisningssed

1. Ange myndighet och kontaktperson

Föreläsning F3 Patrik Eriksson 2000

TNA001 Matematisk grundkurs Övningsuppgifter

Funktionsteori Datorlaboration 1

Leif Abrahamsson. Uppsala Universitet

a) Beräkna E (W ). (2 p)

Slutrapport Bättre vård i livets slutskede

Så här kommer byggherren och entreprenören överens om energianvändningen

Systemdesign fortsättningskurs

Solgläntans föräldrakooperativ Kvalitet och måluppfyllelse läsåret 2012/13

Design mönster. n n n n n n. Command Active object Template method Strategy Facade Mediator

Tentamen i Flervariabelanalys F/TM, MVE035

1. BERÄKNING AV GRÄNSVÄRDEN ( då x 0 ) MED HJÄLP AV MACLAURINUTVECKLING. n x

Fouriertransformen. Faltning, filtrering och sampling

Cartesisk produkt. Multiplikationsprincipen Ï Ï Ï

Innehållsförteckning Tabeller och polynom

SJÄLVSTÄNDIGA ARBETEN I MATEMATIK

Datorövning 2 Fördelningar inom säkerhetsanalys

TENTAMEN I MATEMATISK STATISTIK Datum: 13 mars 08

Frasstrukturgrammatik

Kollektivt bindande styre på global nivå

Transkript:

Visst ka ma faktorisera + 1 Per-Eskil Persso Faktoriserig av polyomuttryck har alltid utgjort e svår del av algebra. Reda i slutet av grudskola möter elever i regel dea omvädig till multiplikatio med hjälp av distributiva lage och de speciella regler ma ka härleda ur de, som kojugatregel och kvadrerigsregel. Att förstå och tillämpa faktoriserig iebär e betydade asträgig, både av de elever som ska lära sig de och av lärare som ska göra detta möjligt. Distributiva lage: Kojugatregel: Kvadrerigsregel: a ( b c) ab ac ( a b) ( a b) a b ( a b) a ab b I gymasiekursera framträder faktoriserig i de första kursera i sambad med ekvatioslösig och för att eempelvis fia ollställe till fuktioer. Oftast är det uttryck, ekvatioer och fuktioer av grad två det gäller. E. - Faktorisera uttrycket 1 9. De största gemesamma faktor i termera är 3. När de bryts ut (divideras) ur dessa får ma det faktoriserade uttrycket 3 ( 3) - Lös ekvatioe + 6 = 0. Kvadratkompletterig av västerledet ger: 1 ) ( ) ( ( ) ) ( ) 6 och seda ( 1 1. Med kojugatregel fås ( )( ) och ekvatioe blir: ( 3)( ) 0 som seda lätt löses. - Vilka ollställe och vilke symmetrilije har grafe till fuktioe f ( ) 3? Likade metoder som i föregåede eempel ka avädas. Här har både kojugatregel och kvadrerigsregel aväts. Vi ka som i eemplet kvadratkomplettera, eller så ka vi utyttja e färdig formel. Båda tillvägagågssätte bygger i grude på kuskaper om dessa specialregler. E bra geerell metod är att fia ollställe till polyomet, och utifrå dem kostruera förstagradspolyom som detta ka divideras med. Att detta är möjligt ages i faktorsatse och metode som aväds är polyomdivisio. För att bli riktigt drive i att faktorisera, måste elever träa på mer komplicerade polyom, av tredje grade och högre. Iom aalyse i gymasiets seare kurser måste de också kua fia ollställe till derivata av eempelvis fjärdegradsfuktioer för att bestämma maima och miima. Ett paradeempel som brukar fias med i läroböckera är faktoriserig av uttrycket 16 eller likade: E. Kojugatregel utyttjas två gåger och vi får: 16 ( )( ) ( )( )( )

Det ka också täkas att eleve lär sig faktoriserigsformel: 1 ( 1)( 1) Me hur är det med uttryck av likade slag med de allmäa formel 1, där är vilket positivt heltal som helst? Att göra e udersökig av vad som häder är blir tämlige stort är gaska jobbigt och till slut ästa omöjligt. Vi ka utföra delar av faktoriserige me ka kaske ite klara de fullstädigt. Me med hjälp av datoralgebrasystem (CAS) ka detta ekelt göras av elever i gymasiekurser. I didaktisk litteratur har e såda udersökade aktivitet beskrivits t.e. av Drijvers, Boo och va Reeuwijk (011) frå Freudethalistitutet i Nederlädera. Vill du läsa om hur de aväts iom ett forskigsprojekt har Kiera och Drijvers (006) redogjort för detta i e artikel (se referes). Det går bra att utyttja vilket CAS-verktyg som helst, datorprogramvara, applikatioer etc. Kommadot är ästa alltid "factor", me iblad (som i Geogebra) "Faktorisera". Om vi provar att faktorisera 1 för heltal frå 1 till 1 får vi: factor( 1 1) ( 1) factor( 1) ( 1)( + 1) factor( 3 1) ( 1)( + + 1) factor( 1) ( 1)( + 1)( + 1) factor( 1) ( 1)( + 3 + + + 1) factor( 6 1) ( 1)( + 1)( + + 1)( + 1) factor( 7 1) ( 1)( 6 + + + 3 + + + 1) factor( 8 1) ( 1)( + 1)( + 1)( + 1) factor( 9 1) ( 1)( + + 1)( 6 + 3 + 1) factor( 10 1) ( 1)( + 1)( + 3 + + + 1)( 3 + + 1) factor( 11 1) ( 1)( 10 + 9 + 8 + 7 + 6 + + + 3 + + + 1) factor( 1 1) ( 1)( + 1)( + 1)( + + 1)( + 1)( + 1) Ett möster börjar framträda, och det ger upphov till e rad itressata frågor som är utmärkta att diskutera i klasse, atige gruppvis eller i helklass. Eempel på sådaa frågor är: Alla uttryck 1 verkar ha faktor ( 1). Ka vi motivera detta eller ret av fia ett bevis för att så måste vara fallet? Vad är gemesamt för de där faktoriserige också iehåller ( + 1)? Hur motiverar/bevisar vi det? Vissa iehåller bara två faktorer, ( 1) och e obrute summa av poteser av. T.e. 7 1 = ( 1)( 6 + + + 3 + + + 1) Vad är gemesamt för de där detta iträffar? Det fis adra faktorer som är gemesamma. Eempelvis fis ( + + 1) med är är 3, 6, 9 och 1. Hur ka vi förklara det? Det verkar som om alla termer har koefficietera +1 eller -1, alltså är av type Gäller detta alltid är ma faktoriserar 1, oavsett? Osv. 3 k.

Här fis det möjlighet att ställa hypoteser och ekelt kotrollera dem. Som lärare ka du också be elevera att gissa ästa i rade. Vad tror ma att faktoriserige av 13 1 ka ge? Faktoriserige av 1 1? Osv. På samma sätt ka ma försöka faktorisera polyome 1, där är positivt heltal. Ett helt aat möster visar sig: factor( 1 + 1) ( + 1) factor( + 1) ( + 1) factor( 3 + 1) ( + 1)( + 1) factor( + 1) ( + 1) factor( + 1) ( + 1)( 3 + + 1) factor( 6 + 1) ( + 1)( + 1) factor( 7 + 1) ( + 1)( 6 + 3 + + 1) factor( 8 + 1) ( 8 + 1) factor( 9 + 1) ( + 1)( + 1)( 6 3 + 1) factor( 10 + 1) ( + 1)( 8 6 + + 1) factor( 11 + 1) ( + 1)( 10 9 + 8 7 + 6 + 3 + + 1) factor( 1 + 1) ( + 1)( 8 + 1) Samma typ av frågeställigar ka göras som för det tidigare möstret. Om elevera arbetat med detta, så klarar de säkert att själva upptäcka de frågor de vill ställa och äve att formulera hypoteser och fia svar till dem. Fig 1. Carl-Friedrich Gauss, 1777-18 Me väta lite u! Har ite Gauss (fig. 1) för läge seda fastslagit att ma ka faktorisera alla polyom, så att faktorera bara är polyom av första och adra grade? Vi utgår frå faktoriserige av + 1. Om det äve hade fuits e term så hade uttrycket följt e kvadrerigsregel. Låt oss iföra e såda och kompesera geom att dra ifrå samma term: 1 1 ( 1) ( ) Nu ser vi att det går att aväda kojugatregel och vi får: (( 1) )(( 1) ) ( 1)( 1) Jovisst går det att faktorisera! Me varför klarade ite CAS-verktyge av detta? Problemet ligger i hur vi defiierar "faktorisera". Ofta täker vi bara på heltal, precis som iom talteori, och då får vi resultat eligt tabellera ova. Om eempelvis talet 30 ska delas upp i två faktorer, så kaske vi har 3 10 eller 6 i takara, me sälla t.e. 3. Ger ma också möjlighet för koefficieter i polyome som är algebraiska tal, så klarar ma att

faktorisera eligt Gauss pricip. Algebraiska tal defiieras som sådaa tal som ka vara rötter till polyomekvatioer med heltalkoefficieter. Det rör sig då om rotuttryck av olika slag. E. Det algebraiska talet 1 är e rot till ekvatioe 1 0 Om vi alltså öppar för faktoriserig där algebraiska tal är tillåta, så blir möstre för 1 som vi studerat ova gaska aorluda. Dessvärre fis det för flera CAS-verktyg ige möjlighet att göra detta. Ett udatag är TI-Nspire CAS, där ma med e lite ädrig av kommadot ka uppå detta. Vi provar det på ågot som tidigare ite fått ågo faktoriserig: E. Factor( + 3 + 1 1 + + 1, ) ( 1)( 1) Lägg märke till :et som lagts till iom paretese i kommadot! Dea lilla förädrig ger alltså detta ya resultat. Det är ju också itressat att det är två tal som vi förkippar med femhörigar och gyllee sittet som framträder som koefficieter här. Vad ka detta bero på? Gauss utyttjade i själva verket dea typ av faktoriserigar för att bevisa att regelbuda femhörigar, me äve t.e. regelbuda sjuttohörigar, iskriva i cirklar ka kostrueras med passare och lijal. Det lämas åt läsare att verifiera att faktoriserige är korrekt och att kaske äve fia ett sätt att geomföra de med papper och pea. Med detta tilläggskommado ka vi alltså bilda ya möster av faktoriserigara ova, och äve i detta fall diskutera i klassrummet vad som häder och varför. Frågora blir delvis helt ya. Me på tal om Gauss, bevisade ha ite att alla polyom ka faktoriseras till ebart förstagradsuttryck i det komplea talområdet? Jovisst, och datoralgebrasysteme ger också möjlighet till detta. Eempelvis får ma att + 1 = ( i)( + i). Vi provar detta på polyomet + 1. I eempelvis Maima heter kommadot gfactor, och ma får: + 1 = ( i)( + i) I TI-Nspire blir kommadot cfactor( + 1,), och uttrycket blir i med detta fullt faktoriserat i det komplea talområdet: 1 i 1 i 1 i 1 1 ( )( )( )( ) i Nollställea till polyomet bildar i det komplea talplaet höre i e kvadrat som är iskrive i e cirkel med radie 1. Med papper och pea ka ma fia dem geom att med lämplig metod lösa ekvatioe + 1 = 0 i det komplea talområdet (se fig. ).

Fig. z1 z är rötter till ekvatioe + 1 = 0. Vad vi mear med att faktorisera ett polyom är alltså ite helt etydigt. Det beror på vilka förutsättigar vi ger i form av vilka slags faktorer som är tillåta och äve iom vilket talområde vi utför faktoriserige. "Valig" faktoriserig bör vi kaske precisera som heltalsfaktoriserig (det fis också gaussiska heltal i det komplea talområdet). De mer ovaliga faktoriserigar som preseterats här i artikel är ofta ite heller åtkomliga med hjälp av grafritade program, räkare eller applikatioer. Om vi i udervisige vill studera dem ärmare, vilket är öskvärt åtmistoe i de seare kursera i gymasiet, så behövs ågo form av datoralgebrasystem som verktyg. Några sådaa preseteras eda. Till sist ett litet tips för de som försökt lösa problemet om alla termer i heltalsfaktoriserige k 10 av 1 alltid är av type : Prova att faktorisera 1. Eempel på CAS-verktyg: Datorprogramvara: Geogebra, Maima, TI-Nspire (äve räkare). Applikatioer: Symbolic Calculator HD, PocketCAS, CAS Calc P11, WolframAlpha Nätet: http://www.wolframalpha.com/ Refereser Drijvers, P., Boo, P. & va Reeuwijk, M. (011). Algebra ad techology. I P. Drijvers (red.), Secodary algebra educatio Revisitig topics ad themes ad eplorig the ukow (179-0). Rotterdam: Sese Publishers. Kiera, C. & Drijvers, P. (006). The co-emergece of machie techiques, paper-ad-pecil techiques, ad theoretical reflectio: a study of CAS use i secodary school algebra.