多项式的次数与零点——练习题

本页提供10道关于多项式次数的练习题,以及求零点(根)及其重数的问题。 问题包括实根和复根。每道题下方提供完整的分步解答—— 非常适合代数和微积分预备的学生。

练习题

问题1——线性多项式的次数

多项式 \( P(x) = 2x - 2 \) 的次数是多少?

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次数是 \(x\) 的最高次幂。这里 \(P(x) = 2x^1 - 2\),所以最高次幂为1。

答案: 次数 = 1

问题2——因式形式多项式的次数

多项式 \( P(x) = 2(x - 2)(x^2 + 5) \) 的次数是多少?

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在因式形式中,将各因式的次数相加:\((x-2)\) 的次数为1,\((x^2+5)\) 的次数为2。

\[ 1 + 2 = 3 \]

通过乘首项验证:\(x \cdot x^2 = x^3\)。

答案: 次数 = 3

问题3——两项竞争时的次数

多项式 \( P(x) = -5(x - 2)(x^3 + 5) + x^5 \) 的次数是多少?

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因式部分的首项:

\[ -5 \cdot x \cdot x^3 = -5x^4 \]

所以 \(P(x) = -5x^4 + \cdots + x^5\)。

两个最高次项的次数分别为4和5——由于不同,它们不能相消。\(x^5\) 项占主导。

答案: 次数 = 5

问题4——两个线性因式的零点

给出 \( P(x) = (x + 2)(x - 1) \) 的零点并列出其重数。

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  • \(x + 2 = 0 \implies x = -2\)(指数1)
  • \(x - 1 = 0 \implies x = 1\)(指数1)

答案: \(x = -2\)(重数1),\(x = 1\)(重数1)

问题5——含重复因式的零点

给出 \( P(x) = (x - 2)^2(x + 4) \) 的零点并列出其重数。

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  • \((x - 2)^2 = 0 \implies x = 2\),重数2
  • \((x + 4)^1 = 0 \implies x = -4\),重数1

答案: \(x = 2\)(重数2),\(x = -4\)(重数1)

问题6——表示同一零点的两个因式

给出 \( P(x) = (x + 5)^3(x - 6)(-x + 6) \) 的零点并列出其重数。

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提取 \(-1\):\((-x + 6) = -(x - 6)\)。则

\[ P(x) = (x+5)^3 (x-6) \cdot [-(x-6)] = -(x+5)^3 (x-6)^2 \]
  • \(x + 5 = 0 \implies x = -5\),重数3
  • \(x - 6 = 0 \implies x = 6\),重数2

答案: \(x = -5\)(重数3),\(x = 6\)(重数2)

问题7——含公因式的两个乘积之和

给出 \( P(x) = (x + 1)(x + 2) + (x + 1)(x + 2)^2 \) 的零点并列出其重数。

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提取公因式 \((x+1)(x+2)\):

\[ P(x) = (x+1)(x+2)\left[1 + (x+2)\right] = (x+1)(x+2)(x+3) \]
  • \(x = -1\),重数1
  • \(x = -2\),重数1
  • \(x = -3\),重数1

答案: \(x = -1, -2, -3\),各重数为1

问题8——线性因式 × 平方不可约二次式

给出 \( P(x) = (x - 4)(x^2 + 4)^2 \) 的零点并列出其重数。

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实零点: \(x - 4 = 0 \implies x = 4\),重数1。

复零点: \(x^2 + 4 = 0 \implies x^2 = -4 \implies x = \pm 2i\)。

二次因式被平方,所以每个复根的重数为2。

答案: \(x = 4\)(重数1),\(x = 2i\)(重数2),\(x = -2i\)(重数2)

问题9——由二次公式求复零点

给出 \( P(x) = (-x + 3)(x^2 + 2x + 5)^2 \) 的零点并列出其重数。

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实零点: \(-x + 3 = 0 \implies x = 3\),重数1。

复零点: 用二次公式解 \(x^2 + 2x + 5 = 0\):

\[ x = \frac{-2 \pm \sqrt{4 - 20}}{2} = \frac{-2 \pm 4i}{2} = -1 \pm 2i \]

二次式被平方,所以每个复根的重数为2。

答案: \(x = 3\)(重数1),\(x = -1 + 2i\)(重数2),\(x = -1 - 2i\)(重数2)

问题10——将因式合并为立方

给出 \( P(x) = -x(-x - 2)^2(x + 2) \) 的零点并列出其重数。

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通过提取 \(-1\) 化简 \((-x-2)^2\):

\[ (-x-2)^2 = [-(x+2)]^2 = (x+2)^2 \]

代入:

\[ P(x) = -x(x+2)^2(x+2) = -x(x+2)^3 \]
  • \(-x = 0 \implies x = 0\),重数1
  • \((x+2)^3 = 0 \implies x = -2\),重数3

答案: \(x = 0\)(重数1),\(x = -2\)(重数3)

常见问题

如何求因式形式多项式的次数?

将每个因式的次数相加。例如,\((x-2)(x^2+5)\) 的次数为 \(1 + 2 = 3\)。

零点的重数是什么?

重数是产生该零点的因式的指数。对于 \((x-2)^3\),零点 \(x=2\) 的重数为3。

多项式可以有复零点吗?

可以。如果出现像 \(x^2 + 4\) 这样的不可约二次因式,它会产生共轭复零点,如 \(x = \pm 2i\)。

为什么复零点成共轭对出现?

如果多项式具有实系数,那么当 \(a + bi\) 是零点时,\(a - bi\) 也必定是零点。这就是复共轭根定理。

最高次项告诉我多项式的什么信息?

它决定多项式的端行为及其可能的最大实零点数(计重数)。