DIVISÃO INTEIRA DE POLINÓMIOS Tema: Álgebra ÁLGEBRA DIVISÃO INTEIRA DE POLINÓMIOS Multiplicidade da raiz de um polinómio Definição Dado um polinómio π(π₯) e uma raiz πΌ de π(π₯), a βmultiplicidade de πΌβ é o maior número natural π, tal que π π₯ = π₯ β πΌ algum polinómio π(π₯), com π(π₯) β 0. π × π(π₯), para Se a multiplicidade de πΌ for igual a 1, dizemos que πΌ é uma βraiz simplesβ do polinómio π(π₯). ÁLGEBRA DIVISÃO INTEIRA DE POLINÓMIOS Exemplo 29 1 é raiz dos polinómios π΄ π΅ πΆ D π₯ π₯ π₯ π₯ = π₯ β 1 π₯ β 3 = π₯ 2 β 4π₯ + 3 = π₯ β 1 π΄ π₯ = π₯ 3 β 5π₯ 2 + 7π₯ β 3 = π₯ β 1 π΅ π₯ = π₯ 4 β 6π₯ 3 + 12π₯ 2 β 10π₯ + 3 = 2πΆ π₯ = 2π₯ 4 β 12π₯ 3 + 24π₯ 2 β 20π₯ + 6 Repara que: 1 é raiz simples (ou de multiplicidade 1) de π΄(π₯). Como π΅(π₯) = (π₯ β 1)(π₯ β 1)(π₯ β 3) = π₯ β 1 2 (π₯ β 3), 1 é raiz dupla (ou de multiplicidade de 2) de π΅(π₯). Como πΆ π₯ = π₯ β 1 3 (π₯ β 3), 1 é raiz tripla (ou de multiplicidade de 3) de πΆ(π₯). Como π· π₯ = 2 π₯ β 1 3 (π₯ β 3), 1 é raiz tripla (ou de multiplicidade de 3) de π·(π₯). ÁLGEBRA DIVISÃO INTEIRA DE POLINÓMIOS Fatorização de um polinómio Propriedade 14 Sejam πΌ1 , πΌ2 , β¦ , πΌπ as raízes do polinómio π(π₯) de grau π β β e π1 , π2 , β¦ , ππ β€ π e existe um único polinómio sem raízes π(π₯) tal que π π₯ = π₯ β πΌ1 π1 × π₯ β πΌ2 π2 × β― × π₯ β πΌπ ππ × π(π₯) O polinómio π(π₯) tem grau zero se e só se π1 + π2 + β¦ + ππ = π ÁLGEBRA DIVISÃO INTEIRA DE POLINÓMIOS Exemplo 30 1, β2 e 3 são raízes do polinómio π΄ π₯ = π₯ β 1 π₯ + 2 π₯ β 3 π₯2 + 1 = π₯ 5 β 2π₯ 4 β 4π₯ 3 + 4π₯ 2 β 5π₯ + 6 No caso de π΄(π₯), repara que π₯ 2 + 1 é um polinómio de grau 2 e que não tem raízes reais, pois π₯ 2 + 1 = 0 (π₯ 2 +1 = 0 βΊ π₯ 2 = β1) é uma equação impossível em β. Então, π΄(π₯) é um polinómio de grau 1 + 1 + 1 + 2 = 5, sendo 1, β 2 e 3 as suas raízes, todas de multiplicidade 1. ÁLGEBRA DIVISÃO INTEIRA DE POLINÓMIOS Exemplo 30 (continuação) 1, β2 e 3 são raízes do polinómio π΅ π₯ = π₯β1 2 π₯ + 2 π₯ β 3 = π₯ 4 β 3π₯ 3 β 3π₯ 2 + 11π₯ β 6 No caso de π΅(π₯), temos π π₯ = 1 de grau 0 e sem raízes, sendo então π΅ π₯ = π₯β1 2 π₯ + 2 π₯ β 3 π(π₯). Então, π΅(π₯) é um polinómio de grau 2 + 1 + 1 + 0 = 4, sendo 1, β 2 e 3 as suas raízes, todas de multiplicidade 2, 1 e 1 (respetivamente) . ÁLGEBRA DIVISÃO INTEIRA DE POLINÓMIOS Exemplo 30 (continuação) 1, β2 e 3 são raízes do polinómio πΆ π₯ =3 π₯β1 2 π₯ + 2 π₯ β 3 = 3π₯ 4 β 9π₯ 3 β 9π₯ 2 + 33π₯ β 18 No caso de πΆ(π₯), temos π π₯ = 3 de grau 0 e sem raízes, sendo então πΆ π₯ = π₯β1 2 π₯+2 π₯β3 π π₯ . Então, πΆ(π₯) é um polinómio de grau 0 + 2 + 1 + 1 = 4, sendo 1, β 2 e 3 as suas raízes, todas de multiplicidade 2, 1 e 1 (respetivamente) . ÁLGEBRA DIVISÃO INTEIRA DE POLINÓMIOS Exemplo 31 Sabendo que πΌ = 2 é raiz do polinómio π΄ π₯ = π₯ 3 β π₯ 2 β 8π₯ + 12, vamos decompor π΄ π₯ num produto de polinómios do 1. ° grau. Podemos então dividir π΄ π₯ por π₯ β 2 aplicando a Regra de Ruffini: 1 β1 β8 12 2 2 1 1 2 β12 β6 0 π΄ π₯ = (π₯ β 2) × π(π₯) π΄ π₯ = (π₯ β 2) × π₯ 2 + π₯ β 6 ÁLGEBRA DIVISÃO INTEIRA DE POLINÓMIOS Exemplo 31 (continuação) Como π π₯ = π₯ 2 + π₯ β 6 é um polinómio de grau 2, podemos procurar as suas raízes utilizando a fórmula resolvente na equação π(π₯) = 0. Assim: π₯2 + π₯ β 6 = 0 βΊ β1 ± 12 β 4 × 1 × β6 βΊπ₯= βΊ 2×1 β1 ± 1 + 24 βΊπ₯= βΊ 2 β1 ± 5 βΊπ₯= βΊ 2 βΊ π₯ = 2 β¨ π₯ = β3 ÁLGEBRA DIVISÃO INTEIRA DE POLINÓMIOS Exemplo 31 (continuação) Sabendo que πΌ = 2 é raiz do polinómio π΄ π₯ = π₯ 3 β π₯ 3 β 8π₯ + 12, Como 2 e β3 são as raízes de π(π₯), podemos escrever que π(π₯) = (π₯ β 2) (π₯ + 3). Como, π΄ π₯ = (π₯ β 2) × π(π₯) Então, π΄(π₯) = (π₯ β 2) × (π₯ β 2) × (π₯ + 3), sendo todos estes polinómios do 1. ° grau e π΄ π₯ = π₯β2 2× π₯ + 3 . A raiz 2 tem multiplicidade 2 e β 3 é um zero de multiplicidade 1, ou seja, é uma raiz simples. ÁLGEBRA DIVISÃO INTEIRA DE POLINÓMIOS Exemplo 32 Sendo π um número real diferente de zero. Consideremos que o polinómio π΄ π₯ =π× π₯+1 3× π₯+5 2× π₯β3 admite β1 como raiz de multiplicidade 3, β5 como raiz de multiplicidade 2 e 3 como raiz simples ou de multiplicidade 1. O polinómio π΅ π₯ =π× π₯+1 2 × π₯ + 5 × π₯ β 5 × π₯2 + 1 tem grau 6 e admite 3 raízes: β1 como raiz de multiplicidade 2 e β5 e 5, como raízes de multiplicidade 1 (ou raízes simples). ÁLGEBRA DIVISÃO INTEIRA DE POLINÓMIOS Propriedade 15 Dado um polinómio π(π₯) de coeficientes inteiros, o seu termo de grau zero é múltiplo inteiro de qualquer raiz inteira de π(π₯). Exemplo 33 Seja π π₯ = π₯ β 1 π₯ + 2 π₯ β 3 = π₯ 3 β 2π₯ 2 β 5π₯ + 6. Repara que π π₯ é divisível por π₯ β 1, π₯ + 2 e π₯ β 3, pelo que 1, β2 e 3 são suas raízes. Repara também que o termo de grau zero é 6 e 6 é múltiplo de 1, β2 e 3: 6=2×3 6 = β3 × (β2) 6=6×1 ÁLGEBRA DIVISÃO INTEIRA DE POLINÓMIOS Exemplo 34 O termo de grau zero de π΄ π₯ = π₯ 3 β 3π₯ β 2 é β2. Os divisores inteiros de β2 são 1, β1, 2 e β2. Para verificarmos se os números β1, 1, β2, 2 são raízes de π΄ π₯ só precisamos de calcular π΄ πΌ para πΌ β β1, 1, β2, 2 . π΄ β1 = β1 3 β 3 × β1 β 2 = β1 + 3 β 2 = 0 π΄ 1 = 13 β 3 × 1 β 2 = 1 β 3 β 2 = β4 β 0 π΄ β2 = β2 3 β 3 × β2 β 2 = β8 + 6 β 2 = β4 β 0 π΄ 2 = 23 β 3 × 2 β 2 = 8 β 6 β 2 = 0 Portanto, as raízes inteiras de π΄ 2 são β1 e 2.