Ripasso di matematica
Capitolo 1
Polinomi
Dati n + 1 numeri reali a0, a1, a2, ..., an, con an ≠ 0, si definisce polinomio di grado n nell’indeterminata x, l’espressione algebrica P(x) = anxn + an-1xn-1 + ... + a1x + a0.
I numeri a0, a1, a2, ..., an, si dicono coefficienti del polinomio.
Esempio 1.0.1 P(x) = 2x3 - 3/2x - 4 è un polinomio di terzo grado i cui coefficienti sono a3 = 2, a2 = 0, a1 = -3/2, a0 = -4.
1.1 Operazioni tra polinomi
Dati due polinomi P(x) = anxn + an-1xn-1 + ... + a1x + a0, Q(x) = bmxm + bm-1xm-1 + ... + b1x + b0 con m < n, la somma tra i due polinomi è data da P(x) + Q(x) = (an + bn)xn + (an-1 + bn-1)xn-1 + ... + (a1 + b1)x + a0 + b0 dove tutti i coefficienti bm+1, bm+2, ..., bn sono uguali a zero (perché il polinomio Q(x) è di grado m < n).
Esempio 1.1.1 Dati P(x) = 3x2 - 5√2x - 4, Q(x) = 4x5 + 7x3 + 3√5x2 - √3, si ha P(x) + Q(x) = 4x5 + 10x3 + 2√5x2 - 4 - √3.
Definiamo ora la moltiplicazione tra due polinomi. Consideriamo i due monomi aixi e bkxk. Il prodotto tra tali monomi è dato da aixi ∙ bkxk = (ai ∙ bk)xi+k.
Supponiamo ora di voler moltiplicare i seguenti due polinomi: P(x) = anxn + an-1xn-1 + ... + a1x + a0 Q(x) = bmxm + bm-1xm-1 + ... + b1x + b0.
Si deve moltiplicare la quantità anxn del primo polinomio per tutte le quantità del secondo polinomio e così via per tutte le quantità del primo polinomio.
Esempio 1.1.2 (x6 - 3x4) - (-x3 - 2x2) = -x9 - 2x8 + 3x7 + 6a6 (3x3 + 7x - 1) : (x2 + 1) (2x3 + 1x2) = 2x4 + 3x2 + 14x3 + 7x2 - 2x3 - 1x2 2x4 + 3x2 + 14x3 - 17x6 - 1x2 = -2x4 + 7x3 - 8x2 + 7x - 6
Esercizio 1.1.1 Calcolare:
- (3x2 + 5x - 1) : [x2(x2 - 2) + 2x] [3x6 + 5x4 - x3]
- (5x3- 1x2 - 3x2) - (4x + 1) - 7 (x3 + 1x2) [-20x4-1x2 + 6x - 5]
- X + 2 (x3 - 5x2) [2x3 + x - 5]
- (X + 2) (x3 - 5x2) [x4 + 2x3 - 5x2 - 5]
1.2 Prodotti notevoli
Valgono i seguenti prodotti notevoli:
- (A – b)(a + b) = a2 – b2
- (A + b)2 = a2 + b2 + 2ab
- (A – b)2 = a2 + b2 – 2ab
- (A + b + c)2 = a2 + b2 + c2 + 2ab + 2ac + 2bc
- (A + b)3 = a3 + b3 + 3a2b + 3ab2
- (A – b)3 = a3 – b3 – 3a2b + 3ab2
- (A + b)(a2 + b2 – ab) = a3 + b3
- (A – b)(a2 + b2 + ab) = a3 – b3
Esempio 1.2.1 Calcolare la seguente espressione: 4(x – 1)(x + 1)(x2 + 1) – 2(x2 – x + 1)2.
Si ha 4(x – 1)(x + 1)(x2 + 1) – 2(x2 – x + 1)2 = 4(x2 – 1)(x2 + 1) – 2(x4 + x2 + 1 – 2x3 + 2x2 – 2x)
4(x2 – 1) – 2(4 – 2x3 + 3x2 – 2x + 1) = 4x4 – 4 – 2x4 + 4x3 – 6x2 + 4x – 2 = 2x4 + 4x3 – 6x2 + 4x – 6
Divisione tra polinomi
Esempio 1.2.2 Calcolare la seguente espressione: \[\left( \left( x - \frac{1}{2} \right)^2 - \left( x + \frac{1}{2} \right)^2 \right)^3 - 2(x + 2)(x^2 - 2x + 4).\]
Si ha \[\left[ \
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