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The polynomial f(x) is defined by f(x) = 3 − ax + bx2 − x3. When f(x) is divided by (x+2) the remainder is 45. Given that (3-x) is a factor of f(x), find the values of the real constants a and b.

Mathematics

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8 steps

1. (i) Pour trouver les valeurs des constantes aa et bb, nous allons utiliser le théorème du reste et le théorème des facteurs.

Le polynôme est f(x)=3−ax+bx2−x3f(x) = 3 - ax + bx^2 - x^3.

  1. Utiliser le théorème du reste.

    Lorsque f(x)f(x) est divisé par (x+2)(x+2), le reste est 45. Selon le théorème du reste, f(−2)=45f(-2) = 45.

    f(−2)=3−a(−2)+b(−2)2−(−2)3=45f(-2) = 3 - a(-2) + b(-2)^2 - (-2)^3 = 45 3+2a+4b−(−8)=453 + 2a + 4b - (-8) = 45 3+2a+4b+8=453 + 2a + 4b + 8 = 45 2a+4b+11=452a + 4b + 11 = 45 2a+4b=342a + 4b = 34

    En divisant par 2, on obtient la première équation :

    a+2b=17(1)a + 2b = 17 \quad (1)
  2. Utiliser le théorème des facteurs.

    Puisque (3−x)(3-x) est un facteur de f(x)f(x), cela signifie que f(3)=0f(3) = 0.

    f(3)=3−a(3)+b(3)2−(3)3=0f(3) = 3 - a(3) + b(3)^2 - (3)^3 = 0 3−3a+9b−27=03 - 3a + 9b - 27 = 0 −3a+9b−24=0-3a + 9b - 24 = 0 −3a+9b=24-3a + 9b = 24

    En divisant par 3, on obtient la deuxième équation :

    −a+3b=8(2)-a + 3b = 8 \quad (2)
  3. Résoudre le système d'équations linéaires.

    Nous avons le système :

    1. a+2b=17a + 2b = 17
    2. −a+3b=8-a + 3b = 8

    Additionnons les équations (1) et (2) :

    (a+2b)+(−a+3b)=17+8(a + 2b) + (-a + 3b) = 17 + 8 5b=255b = 25 b=5b = 5

    Substituons b=5b=5 dans l'équation (1) :

    a+2(5)=17a + 2(5) = 17 a+10=17a + 10 = 17 a=7a = 7

    Les valeurs des constantes sont a=7a=7 et b=5b=5.

    Les valeurs des constantes sont a=7,b=5\boxed{a=7, b=5}.

    1. (ii) Pour exprimer 5x(x+3)(x−2)\frac{5x}{(x+3)(x-2)} en fractions partielles, nous allons décomposer la fraction.

  4. Poser la décomposition en fractions partielles.

    Puisque le dénominateur a deux facteurs linéaires distincts, nous pouvons écrire :

    5x(x+3)(x−2)=Ax+3+Bx−2\frac{5x}{(x+3)(x-2)} = \frac{A}{x+3} + \frac{B}{x-2}
  5. Combiner les fractions du côté droit.

    5x(x+3)(x−2)=A(x−2)+B(x+3)(x+3)(x−2)\frac{5x}{(x+3)(x-2)} = \frac{A(x-2) + B(x+3)}{(x+3)(x-2)}
  6. Égaliser les numérateurs.

    5x=A(x−2)+B(x+3)5x = A(x-2) + B(x+3)
  7. Résoudre pour AA et BB en utilisant la substitution.

    Pour trouver AA, posons x=−3x = -3 :

    5(−3)=A(−3−2)+B(−3+3)5(-3) = A(-3-2) + B(-3+3) −15=A(−5)+B(0)-15 = A(-5) + B(0) −15=−5A-15 = -5A A=3A = 3

    Pour trouver BB, posons x=2x = 2 :

    5(2)=A(2−2)+B(2+3)5(2) = A(2-2) + B(2+3) 10=A(0)+B(5)10 = A(0) + B(5) 10=5B10 = 5B B=2B = 2
  8. Écrire la décomposition en fractions partielles.

    5x(x+3)(x−2)=3x+3+2x−2\frac{5x}{(x+3)(x-2)} = \frac{3}{x+3} + \frac{2}{x-2}

    L'expression en fractions partielles est 3x+3+2x−2\boxed{\frac{3}{x+3} + \frac{2}{x-2}}.

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