• No results found

March 29, S4.4 Theorems about Zeros of Polynomial Functions

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "March 29, S4.4 Theorems about Zeros of Polynomial Functions"

Copied!
7
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

CHAPTER 4: 

Polynomial and Rational Functions

4.1 Polynomial Functions and Models 4.2 Graphing Polynomial Functions

4.3 Polynomial Division; The Remainder and Factor Theorems 4.4 Theorems about Zeros of Polynomial Functions 4.5 Rational Functions

4.6 Polynomial and Rational Inequalities

MAT 171 Precalculus Algebra

Dr. Claude Moore Cape Fear Community College

See the following lesson in Course Documents of CourseCompass:

171Session4

171Session4 ( Package file )

This lesson is a brief discussion of and suggestions relative to studying Chapter 4.

4.4 Theorems about Zeros  of Polynomial Functions

  Find a polynomial with specified zeros.

  For a polynomial function with integer coefficients, 

   find the rational zeros and the other zeros, if possible.

  Use Descartes’ rule of signs to find information 

   about the number of real zeros of a polynomial 

   function with real coefficients.

The Fundamental Theorem of Algebra

Every polynomial function of degree  n, with n ≥ 1, has at least one zero in the  system of complex numbers.

    

The Fundamental Theorem of Algebra

Example:  Find a polynomial function of degree 4 having  zeros 1, 2, 4i, and ­4i.

Solution: Such a polynomial has factors (x − 1),(x − 2),  (x − 4i), and (x + 4i), so we have: 

Let an = 1:

(2)

Zeros of Polynomial Functions with Real Coefficients Nonreal Zeros: If a complex number a + bi, b ≠ 0,  is a zero of a polynomial function f(x) with real  coefficients, then its conjugate, a  bi, is also a zero. 

(Nonreal zeros occur in conjugate pairs.)

Irrational Zeros:  If       where a, b, and c are  rational and b is not a perfect square, is a zero of a  polynomial function f(x) with rational coefficients,  then its conjugate      is also a zero. 

Example

Suppose that a polynomial function of degree 6 with rational  coefficients has ­3 + 2i, ­6i, and       as three of its zeros. Find  the other zeros.

    Solution: The other zeros are the conjugates of the given zeros, ­3 

­ 2i, 6i, and       There are no other zeros because the polynomial  of degree 6 can have at most 6 zeros.

Rational Zeros Theorem

Let 

where all the coefficients are integers. 

Consider a rational number denoted by p/q, where  p and q are relatively prime (having no common  factor besides ­1 and 1). If p/q is a zero of P(x),  then p is a factor of a

0

 and q is a factor of a

n

.

Example

Given f(x) = 2x

3

 − 3x

2

 − 11x + 6:

a) Find the rational zeros and then the other zeros.

b) Factor f(x) into linear factors.

    Solution: 

a) Because the degree of f(x) is 3, there are at most 3   

        distinct zeros. The possibilities for p/q are:

(3)

Example continued

Use synthetic division to help determine the zeros. It  is easier to consider the integers before the fractions.

     

     We try 1: We try ­1:

     

Since f(1) = ­6, 1 is        Since f(­1) = 12, ­1 is  

    not a zero. not a zero.

Example continued

We try 3:

       .

We can further factor 2x2 + 3x ­ 2 as (2x ­ 1)(x + 2).

Since f(3) = 0, 3 is a zero. Thus x ­ 3 is a factor. Using  the results of the division above, we can express f(x) as 

Example continued

The rational zeros are −2, 3 and The complete factorization of f(x) is:

 

Descartes’ Rule of Signs

Let P(x) be a polynomial function with real coefficients and a  nonzero constant term. The number of positive real zeros of P(x)  is either:

1.  The same as the number of variations of sign in P(x), or 2.  Less than the number of variations of sign in P(x) by a       positive even integer.

The number of negative real zeros of P(x) is either:

3.  The same as the number of variations of sign in P(­x), or

4.  Less than the number of variations of sign in P(­x) by a 

(4)

Example

What does Descartes’ rule of signs tell us about the number of  positive real zeros and the number of negative real zeros?

    There are two variations of sign, so there are either two or zero  positive real zeros to the equation.

Example continued

There are two variations of sign, so there are either two or zero  negative real zeros to the equation.

Total Number of Zeros (or Roots) = 4:

Possible number of zeros (or roots) by kind:

Positive 2     2 0     0 Negative 2     0 2     0 Nonreal 0     2 2     4

339/4. Find a polynomial function of degree 3 with the given  numbers as zeros:  2, i, ­i

n = 3; x = 2, x = i, x = ­i f(x) = (x ­ 2)(x ­ i)(x + i)       = (x ­ 2)(x2 + 1) f(x) = x3 ­ 2x2 + x ­ 2

339/8. Find a polynomial function of degree 3 with the given 

numbers as zeros:  ­4,    1 ­ √5,      1 + √5

(5)

zero of multiplicity 1, 3 as a zero of multiplicity 2, and ­1 as a 

zero of multiplicity 1.  340/24. Suppose that a polynomial function of degree 4 with 

rational coefficients has the given numbers as zeros. Find the  other zero(s):    6 ­ 5i,   ­1 + √7

We only needed to find the other roots or zeros. We did not need to  find the polynomial function.

340/29. Suppose that a polynomial function of degree 5 with  rational coefficients has the given numbers as zeros. Find the  other zero(s):    6,   ­3 + 4i,   4 ­ √5

n = 5 means that the polynomial function has 5 roots (zeros) when we  include complex solutions (roots or zeros).

x = 6, x = ­3 + 4i, and x = 4 ­ √5 are given as three roots (zeros).

Since x = ­3 + 4i is a root, we know that the conjugate x = ­3 ­ 4i is a  root.

Since x = 4 ­ √5 is a root, we know that the conjugate x = 4 + √5 is a  root.

340/36. Find a polynomial function of lowest degree with rational  coefficients that has the given numbers as some of its zeros:    

­5i

Find the polynomial function with lowest degree (smallest n) that has  x = ­5i as a root (zero). The conjugate x = 5i  is also a root (zero) of  the function.

Thus, we can write f(x) = (x + 5i )(x ­ 5i ) = x2 + 25.

(6)

340/46. Given that the polynomial function has the given zero,  find the other zeros:   f(x) = x

4

 ­ 16;  2i

340/52. List all possible rational zeros of the function: 

  f(x) = 3x

3

 ­ x

2

 + 6x ­ 9

340/62. For each polynomial function: 

a) Find the rational zeros and then the other zeros; that is,  solve f(x) = 0. 

b) Factor f(x) into linear factors. 

  f(x) = 3x

4

 ­ 4x

3

 + x

2

 + 6x ­ 2

NOTE: The original  problem was copied  wrong. The roots are  x = ­1, x = 1/3, x = ­2i,  and x = 2i.

340/69. For each polynomial function: 

a) Find the rational zeros and then the other zeros; that is,  solve f(x) = 0. 

b) Factor f(x) into linear factors. 

  f(x) = (1/3)x

3

 ­ (1/2)x

2

 ­ (1/6)x + 1/6

(7)

340/76. Find only the rational zeros of the function.

  f(x) = x

4

 + 6x

3

 + 17x

2

 + 36x + 66

q ∈ {±1} p ∈ {±1, 2, 3, 6, 11, 22, 33, 66}

I tried all 16 possible rational roots and found that none of them  worked. So, f(x) has NO rational roots.

341/82. What does Descartes rule of signs tell you about the  number of positive real zeros and the number of negative real  zeros of the function?

  P(x) = ­3x

5

 ­ 7x

3

 ­ 4x ­ 5

341/86. What does Descartes rule of signs tell you about the  number of positive real zeros and the number of negative real  zeros of the function?

  g(z) =  ­z

10

 + 8z

7

 + z

3

 + 6z ­ 1

References

Related documents

Oracle Clusterware also provides high availability components that provide many system management features, including determining node availability, cluster group membership,

This is typically the case when we are evaluating derivatives.. For given , the value of δ is

Issue brought to Area Council of Nursing & moved to NNLC through Area Consultant /Area Designee. -If no Area Council then issue moved to

To test whether design choices are contingent on existing institutions, we measure for any given organization the extent to which previously existing

MH RES – Residential Mental Health DT – Detox/Addictions Receiving HP – Homeless Programs SA RES – Residential Substance Abuse FAC – FACT FOR/JD – Forensic/Jail Diversion

In order to address these observations, we define the notion of Competency Questions for Alignment (CQAs) to express the needs of a user with respect to the matching task.. The

Besides compression of X protocol, nxproxy is able to tunnel SMB and multimedia channels, so it is possible to listen to music from the remote terminal server or make available

A rational function f (x) is defined as the quotient where p (x) and q (x) are two polynomial functions such that q (x) ≠ 0. The solutions to a rational function inequality can