Polynome durch Gruppieren faktorisieren

Schritt-für-Schritt-Aufgaben, Tutorials und Lösungen

Faktorisieren durch Gruppieren ist eine Technik, die verwendet wird, wenn ein Polynom vier oder mehr Terme hat und kein gemeinsamer Faktor für alle existiert. Indem wir den Ausdruck in kleinere Gruppen zerlegen, können wir oft einen gemeinsamen binomischen Faktor finden.

Durchgerechnete Beispiele

Aufgabe 1: Polynom mit vier Termen

Faktorisieren Sie das Polynom vollständig: \[ 4x^2 + 4x + 3x + 3 \]

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1. Gruppieren Sie die ersten beiden Terme und klammern Sie $4x$ aus:
\[ 4x^2 + 4x = 4x(x + 1) \]

2. Gruppieren Sie die letzten beiden Terme und klammern Sie $3$ aus:
\[ 3x + 3 = 3(x + 1) \]

3. Schreiben Sie um und klammern Sie den gemeinsamen binomischen Faktor $(x + 1)$ aus:
\[ 4x(x + 1) + 3(x + 1) = (x + 1)(4x + 3) \]

Aufgabe 2: Gruppierung mit mehreren Variablen

Faktorisieren Sie: \[ 2x^2 - 4x + 3xy - 6y \]

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1. Gruppieren Sie Terme mit $x$: \( 2x^2 - 4x = 2x(x - 2) \)

2. Gruppieren Sie Terme mit $y$: \( 3xy - 6y = 3y(x - 2) \)

3. Zusammenführen: \[ 2x(x - 2) + 3y(x - 2) = (x - 2)(2x + 3y) \]

Aufgabe 3: Umschreiben von drei Termen für die Gruppierung

Faktorisieren Sie vollständig: \[ 3x^2 + 4x + 1 \]

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Da es nur drei Terme gibt, teilen wir den mittleren Term $4x$ in $3x + x$ auf, um die Gruppierung zu ermöglichen:

\[ 3x^2 + 3x + x + 1 \]

Jetzt gruppieren und faktorisieren:

\[ (3x^2 + 3x) + (x + 1) = 3x(x + 1) + 1(x + 1) \] \[ = (x + 1)(3x + 1) \]

Übungsaufgaben

Verwenden Sie die Gruppierung, um die folgenden Polynome vollständig zu faktorisieren.

Übung A: \( x^2 + 3x - 2x - 6 \)

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\[ x(x + 3) - 2(x + 3) = (x + 3)(x - 2) \]

Grafische Überprüfung: Die Nullstellen des Graphen $y = x^2 + 3x - 2x - 6$ entsprechen den Lösungen $x = -3$ und $x = 2$.

Graph zur Überprüfung der Polynomfaktorisierung

Übung B: \( 4x^2 + x - 3 \)

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Schreiben Sie $x$ als $4x - 3x$ um:

\[ 4x^2 + 4x - 3x - 3 = 4x(x + 1) - 3(x + 1) = (x + 1)(4x - 3) \]

Übung C: \( x^2y + 3x + x^2y^2 + 3xy \)

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Klammern Sie zuerst das gemeinsame $x$ aus allen Termen aus:

\[ x(xy + 3 + xy^2 + 3y) \]

Gruppieren Sie nun innerhalb der Klammern:

\[ x[xy(1 + y) + 3(1 + y)] = x(1 + y)(xy + 3) \]

Übung D: \( 3x^2 + 3xy - x + 2y - 2 \)

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Schreiben Sie $-x$ als $-3x + 2x$ um, um sechs Terme zu erhalten:

\[ 3x^2 + 3xy - 3x + 2x + 2y - 2 \]

Gruppieren Sie die ersten drei und die letzten drei Terme:

\[ 3x(x + y - 1) + 2(x + y - 1) = (x + y - 1)(3x + 2) \]

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