گاما رو نصب کن!

{{ number }}
اعلان ها
اعلان جدیدی وجود ندارد!
کاربر جدید

جستجو

پربازدیدها: #{{ tag.title }}

میتونی لایو بذاری!

تقسیم چندجمله‌ای بر چندجمله‌ای: استفاده از الگوریتم تقسیم

بروزرسانی شده در: 19:07 1404/09/13 مشاهده: 3     دسته بندی: کپسول آموزشی

تقسیم چندجمله‌ای‌ها: روشی گام به گام

آشنایی با مفهوم و روش اجرای الگوریتم تقسیم برای ساده‌سازی عبارت‌های جبری.
در جبر، گاهی لازم است یک عبارت ریاضی طولانی و پیچیده را ساده کنیم، دقیقاً مانند زمانی که یک پیتزای بزرگ را بین دوستان تقسیم می‌کنیم. الگوریتم تقسیم چندجمله‌ای‌ها1 ابزاری سیستماتیک برای تقسیم یک چندجمله‌ای (مقسوم) بر چندجمله‌ای دیگر (مقسوم‌علیه) و یافتن خارج‌قسمت و باقی‌مانده است. این مقاله به زبان ساده و با مثال‌های ملموس، اصول این تقسیم، مراحل اجرای آن، کاربردهای عملی و پرسش‌های رایج را بررسی می‌کند.

چندجمله‌ای چیست و چرا تقسیم می‌کنیم؟

یک چندجمله‌ای2 عبارت‌هایی مانند $3x^2 + 2x - 5$ است که از جمع یا تفریق چند جمله (متغیر به توان یک عدد صحیح غیرمنفی ضربدر یک عدد) تشکیل شده است. در زندگی روزمره، می‌توانیم شکل یک زمین کشاورزی مستطیلی را با عبارتی مثل $(x^2 + 5x + 6)$ متر مربع نشان دهیم. حال اگر بخواهیم این زمین را به قطعاتی به عرض $(x+2)$ متر تقسیم کنیم، برای پیدا کردن طول هر قطعه نیاز به تقسیم این دو عبارت بر هم داریم.

فرم کلی تقسیم:$\text{مقسوم} = (\text{مقسوم‌علیه} \times \text{خارج‌قسمت}) + \text{باقی‌مانده}$

آشنایی با اعضای اصلی یک تقسیم

قبل از شروع، بهتر است با اصطلاحات اصلی آشنا شویم. این اصطلاحات درست مانند تقسیم اعداد معمولی هستند:

نام توضیح مثال عددی مثال چندجمله‌ای
مقسوم عبارتی که می‌خواهیم آن را تقسیم کنیم. 15 $6x^2 + x - 2$
مقسوم‌علیه عبارتی که مقسوم را بر آن تقسیم می‌کنیم. 3 $2x - 1$
خارج‌قسمت نتیجهٔ اصلی تقسیم. 5 $3x + 2$
باقی‌مانده عبارتی که پس از تقسیم کامل نمی‌تواند بیشتر تقسیم شود. 0 $0$

گام‌های الگوریتم تقسیم به زبان ساده

این الگوریتم مراحلی شبیه تقسیم طولانی اعداد دارد. فرض کنید می‌خواهیم $(6x^2 + x - 2) \div (2x - 1)$ را محاسبه کنیم.

گام عمل توضیح و محاسبه
۱. ترتیب‌دهی چیدن جمله‌ها هر دو چندجمله‌ای را بر حسب توان‌های نزولی x می‌نویسیم. اگر جمله‌ای جا افتاده، با ضریب $0$ جایگزین می‌کنیم.
مقسوم: $6x^2 + x - 2$ و مقسوم‌علیه: $2x - 1$.
۲. تقسیم اولین جمله‌ها $6x^2 \div 2x = ?$ اولین جمله مقسوم ($6x^2$) را بر اولین جمله مقسوم‌علیه ($2x$) تقسیم می‌کنیم: $6x^2 \div 2x = 3x$. این اولین جمله خارج‌قسمت است.
۳. ضرب و تفریق حذف جمله‌های پردازش شده جمله‌ای که پیدا کردیم ($3x$) را در کل مقسوم‌علیه ($2x - 1$) ضرب می‌کنیم: $(3x)(2x - 1) = 6x^2 - 3x$. حالا این حاصل را از مقسوم اصلی تفریق می‌کنیم: $(6x^2 + x - 2) - (6x^2 - 3x) = 4x - 2$.
۴. تکرار ادامه تا پایان حالا دوباره اولین جمله عبارت جدید ($4x$) را بر اولین جمله مقسوم‌علیه ($2x$) تقسیم می‌کنیم: $4x \div 2x = 2$. این جمله دوم خارج‌قسمت است. دوباره ضرب و تفریق می‌کنیم: $2 \times (2x - 1) = 4x - 2$ و از $4x - 2$ تفریق می‌کنیم که باقی‌مانده $0$ می‌شود.
نتیجه پاسخ نهایی خارج‌قسمت: $3x + 2$، باقی‌مانده: $0$. پس: $6x^2 + x - 2 = (2x - 1)(3x + 2) + 0$

کاربرد تقسیم در دنیای واقعی

فرض کنید یک شرکت تولید کیک، برای بسته‌بندی، از جعبه‌هایی استفاده می‌کند که حجم آنها با عبارت $V = x^3 + 6x^2 + 11x + 6$ سانتی‌متر مکعب داده می‌شود. اگر ارتفاع هر جعبه $(x+1)$ سانتی‌متر باشد، با تقسیم حجم بر ارتفاع، مساحت قاعده جعبه به دست می‌آید که برای طراحی برچسب روی آن مفید است. این یک کاربرد عملی از تقسیم چندجمله‌ای‌ها در طراحی و محاسبات مهندسی ساده است.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

سوال ۱: اگر درجه3 مقسوم از مقسوم‌علیه کمتر باشد چه می‌شود؟

در این حالت، خارج‌قسمت برابر صفر می‌شود و خود مقسوم به عنوان باقی‌مانده باقی می‌ماند. مانند تقسیم عدد 5 بر 12. مثال: تقسیم $(x+2)$ بر $(x^2 + 1)$. پاسخ: خارج‌قسمت $0$، باقی‌مانده $x+2$.

سوال ۲: فراموش کردن نوشتن جمله با ضریب صفر چه مشکلی ایجاد می‌کند؟

اگر چندجمله‌ای کامل نباشد، ترتیب توان‌ها به هم می‌ریزد و تقسیم اشتباه می‌شود. مثلاً برای تقسیم $x^3 - 8$ بر $x - 2$، باید مقسوم را به شکل $x^3 + 0x^2 + 0x - 8$ بنویسیم تا در مراحل تقسیم دچار سردرگمی نشویم.

سوال ۳: باقی‌مانده چه زمانی صفر می‌شود؟

اگر مقسوم‌علیه به طور کامل بتواند مقسوم را تقسیم کند (یعنی ضریب‌هایی وجود داشته باشد که حاصلضرب آنها دقیقاً برابر مقسوم شود)، باقی‌مانده صفر خواهد شد. در این حالت می‌گوییم مقسوم‌علیه، عامل مقسوم است. مانند مثال زمین کشاورزی که اگر طول به دست آمده یک عدد صحیح باشد، تقسیم بدون باقی‌مانده انجام شده است.

جمع‌بندی: الگوریتم تقسیم چندجمله‌ای‌ها یک روش منظم و قابل اعتماد برای ساده‌سازی عبارت‌های جبری است. کلید موفقیت در این روش، رعایت دقیق ترتیب نزولی توان‌ها، صبوری در انجام گام‌های تکراری ضرب و تفریق، و توجه به این نکته است که درجه باقی‌مانده باید همواره از درجه مقسوم‌علیه کمتر باشد. با تمرین روی مثال‌های مختلف، به راحتی می‌توانید بر این مهارت مسلط شوید.

پاورقی

۱. الگوریتم تقسیم (Polynomial Long Division Algorithm): یک روش سیستماتیک برای تقسیم یک چندجمله‌ای بر چندجمله‌ای دیگر.
۲. چندجمله‌ای (Polynomial): عبارت جبری شامل چند جمله که هر جمله شامل یک متغیر به توان یک عدد صحیح غیرمنفی ضربدر یک ضریب است.
۳. درجه (Degree): بزرگترین توان متغیر در یک چندجمله‌ای. برای مثال درجه $3x^2 + 5$ برابر 2 است.

تقسیم چندجمله‌ای الگوریتم تقسیم خارج‌قسمت و باقی‌مانده جبر پایه نهم عامل‌گیری