将 2x3+7x2+4x−42x^3+7x^2+4x-4 完全因式分解。 将 12x2+32x+312x3+7x2+4x−4\dfrac{12x^2+32x+31}{2x^3+7x^2+4x-4} 表示为部分分式。

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完整解法

5(i)

1. Use the Factor Theorem to find a linear factor of the polynomial.

Let P(x)=2x3+7x2+4x−4P(x) = 2x^3+7x^2+4x-4.
Try x=−2x = -2:
P(−2)=2(−2)3+7(−2)2+4(−2)−4P(-2) = 2(-2)^3 + 7(-2)^2 + 4(-2) - 4
P(−2)=−16+28−8−4=0P(-2) = -16 + 28 - 8 - 4 = 0
Since P(−2)=0P(-2) = 0, (x+2)(x+2) is a factor.

2. Find the quadratic factor by comparing coefficients or long division.

Let 2x3+7x2+4x−4=(x+2)(ax2+bx+c)2x^3+7x^2+4x-4 = (x+2)(ax^2+bx+c).
By comparing the first and last terms, a=2a = 2 and c=−2c = -2.
So, 2x3+7x2+4x−4=(x+2)(2x2+bx−2)2x^3+7x^2+4x-4 = (x+2)(2x^2+bx-2).
Comparing the coefficient of x2x^2:
2b+4=7  ⟹  b=32b + 4 = 7 \implies b = 3
Thus, the quadratic factor is 2x2+3x−22x^2+3x-2.

3. Factorise the quadratic factor completely.

2x2+3x−2=(2x−1)(x+2)2x^2+3x-2 = (2x-1)(x+2)
Therefore, 2x3+7x2+4x−4=(x+2)(2x−1)(x+2)=(x+2)2(2x−1)2x^3+7x^2+4x-4 = (x+2)(2x-1)(x+2) = (x+2)^2(2x-1).

答案

(x+2)2(2x−1)(x+2)^2(2x-1)

5(ii)

1. Factorise the denominator using the result from part (i)

From part (i), 2x3+7x2+4x−4=(x+2)2(2x−1)2x^3+7x^2+4x-4 = (x+2)^2(2x-1).
So, 12x2+32x+312x3+7x2+4x−4=12x2+32x+31(x+2)2(2x−1)\dfrac{12x^2+32x+31}{2x^3+7x^2+4x-4} = \dfrac{12x^2+32x+31}{(x+2)^2(2x-1)}

2. Set up the partial fraction decomposition

12x2+32x+31(x+2)2(2x−1)=Ax+2+B(x+2)2+C2x−1\dfrac{12x^2+32x+31}{(x+2)^2(2x-1)} = \dfrac{A}{x+2} + \dfrac{B}{(x+2)^2} + \dfrac{C}{2x-1}
12x2+32x+31=A(x+2)(2x−1)+B(2x−1)+C(x+2)212x^2+32x+31 = A(x+2)(2x-1) + B(2x-1) + C(x+2)^2

3. Find the value of B by substituting $x = -2$

Let x=−2x = -2:
12(−2)2+32(−2)+31=B(2(−2)−1)12(-2)^2 + 32(-2) + 31 = B(2(-2)-1)
48−64+31=−5B48 - 64 + 31 = -5B
15=−5B  ⟹  B=−315 = -5B \implies B = -3

4. Find the value of C by substituting $x = \frac{1}{2}$

Let x=12x = \frac{1}{2}:
12(12)2+32(12)+31=C(12+2)212\left(\frac{1}{2}\right)^2 + 32\left(\frac{1}{2}\right) + 31 = C\left(\frac{1}{2}+2\right)^2
3+16+31=C(52)23 + 16 + 31 = C\left(\frac{5}{2}\right)^2
50=254C  ⟹  C=850 = \frac{25}{4}C \implies C = 8

5. Find the value of A by comparing coefficients of $x^2$

Compare coefficients of x2x^2:
12=2A+C12 = 2A + C
12=2A+8  ⟹  2A=4  ⟹  A=212 = 2A + 8 \implies 2A = 4 \implies A = 2

Therefore, the partial fractions are 2x+2−3(x+2)2+82x−1\dfrac{2}{x+2} - \dfrac{3}{(x+2)^2} + \dfrac{8}{2x-1}.

答案

2x+2−3(x+2)2+82x−1\dfrac{2}{x+2} - \dfrac{3}{(x+2)^2} + \dfrac{8}{2x-1}

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