如图所示为 y=x3−3x2−x−12y = x^{3} - 3x^{2} - x - 12 的图像。

  1. (i)

    解释为什么 x3−3x2−x−12x^{3} - 3x^{2} - x - 12 不能写成 3 个一次因式的乘积。

  2. (ii)

    证明 x−4x - 4 是 x3−3x2−x−12x^{3} - 3x^{2} - x - 12 的一个因式。

  3. (iii)

    将 x3−3x2−x−12x^{3} - 3x^{2} - x - 12 彻底因式分解,并由此解方程

    x3−3x2−x−12=5(x−4).x^{3} - 3x^{2} - x - 12 = 5(x - 4).

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完整解法

3(ii)

1. Evaluate the polynomial at $x = 4$ using the Factor Theorem

Let P(x)=x3−3x2−x−12P(x) = x^3 - 3x^2 - x - 12.
P(4)=(4)3−3(4)2−(4)−12P(4) = (4)^3 - 3(4)^2 - (4) - 12
P(4)=64−48−4−12P(4) = 64 - 48 - 4 - 12
P(4)=0P(4) = 0

答案

Since P(4)=0P(4) = 0, x−4x - 4 is a factor.

3(iii)

1. Find the quadratic factor of the cubic expression using the linear factor from part (ii)

By long division or comparing coefficients:
x3−3x2−x−12=(x−4)(x2+bx+c)x^3 - 3x^2 - x - 12 = (x - 4)(x^2 + bx + c)
Comparing x2x^2 coefficients: −4+b=−3  ⟹  b=1-4 + b = -3 \implies b = 1
Comparing constants: −4c=−12  ⟹  c=3-4c = -12 \implies c = 3
So, x3−3x2−x−12=(x−4)(x2+x+3)x^3 - 3x^2 - x - 12 = (x - 4)(x^2 + x + 3)

2. Substitute the factorised form into the equation and rearrange

(x−4)(x2+x+3)=5(x−4)(x - 4)(x^2 + x + 3) = 5(x - 4)
(x−4)(x2+x+3)−5(x−4)=0(x - 4)(x^2 + x + 3) - 5(x - 4) = 0
(x−4)(x2+x+3−5)=0(x - 4)(x^2 + x + 3 - 5) = 0
(x−4)(x2+x−2)=0(x - 4)(x^2 + x - 2) = 0

3. Factorise the resulting quadratic and solve for $x$

(x−4)(x+2)(x−1)=0(x - 4)(x + 2)(x - 1) = 0
x=4x = 4, x=−2x = -2, or x=1x = 1

答案

(x−4)(x2+x+3)(x - 4)(x^2 + x + 3)
x=−2,1,4x = -2, 1, 4

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