Wie man ein Polynom faktorisiert

Ein Polynom faktorisieren heißt, es als Produkt von Polynomen kleineren Grades zu schreiben. Die Reihenfolge ist immer dieselbe: zuerst den gemeinsamen Faktor ausklammern, dann nach binomischen Formeln schauen, dann Nullstellen mit Polynomdivision oder Horner-Schema abspalten und zuletzt die quadratischen Terme behandeln.

Die Polynomdivision beruht auf dem Satz vom Nullprodukt: Ist a eine Nullstelle, dann ist (x − a) ein Faktor. Mögliche rationale Nullstellen sind Brüche, deren Zähler das Absolutglied und deren Nenner den Leitkoeffizienten teilt. Bei 2x⁴ − 2x³ − 14x² + 2x + 12 liefern nach dem Ausklammern der 2 die Nullstellen −2, −1, 1 und 3 die Zerlegung 2(x + 2)(x + 1)(x − 1)(x − 3).

Bleibt ein quadratischer Term ax² + bx + c, entscheidet die Diskriminante Δ = b² − 4ac: Ist sie eine Quadratzahl, sind die Nullstellen rational; ist sie positiv, aber keine Quadratzahl, zerfällt der Term nur über ℝ mit irrationalen Nullstellen; ist sie negativ, ist er irreduzibel. Manche Polynome ohne Nullstellen zerfallen trotzdem in zwei quadratische Terme, etwa x⁴ + 4 = (x² − 2x + 2)(x² + 2x + 2).

Häufige Fehler

  • Das Ausklammern am Anfang vergessen: Es erschwert alle weiteren Schritte.
  • (x − a) und (x + a) verwechseln: Ist die Nullstelle 3, lautet der Faktor (x − 3).
  • x² + 1 auch über ℂ für irreduzibel halten: über ℝ ist es das, über ℂ ist es (x + i)(x − i).

Häufige Fragen

Wie finde ich die Nullstellen zum Ausprobieren?

Man teilt die Teiler des Absolutglieds durch die Teiler des Leitkoeffizienten, mit beiden Vorzeichen. Für 6x² − x − 2: ±1, ±2, ±1/2, ±1/3, ±2/3, ±1/6. Hier passen −1/2 und 2/3.

Lässt sich jedes Polynom zerlegen?

Über ℂ immer in Linearfaktoren: der Fundamentalsatz der Algebra. Über ℝ immer in lineare und quadratische Faktoren. Über ℚ dagegen sind viele Polynome, etwa x² − 2, irreduzibel.

Was ist der Unterschied zwischen Nullstelle und Faktor?

Zwei Seiten derselben Sache: a ist genau dann Nullstelle des Polynoms, wenn (x − a) ein Faktor ist.

So funktioniert diese Berechnung

Ausklammern: Division durch den ggT der Koeffizienten. Satz: P(a) = 0 ⇔ (x − a) teilt P(x). Mögliche rationale Nullstellen: p/q mit p Teiler des Absolutglieds und q Teiler des Leitkoeffizienten. Quadratischer Term ax² + bx + c: Δ = b² − 4ac, Nullstellen x = (−b ± √Δ) / 2a und ax² + bx + c = a(x − x₁)(x − x₂). Quartisch: (a₁x² + b₁x + c₁)(a₂x² + b₂x + c₂) mit ganzzahligen Koeffizienten durch Koeffizientenvergleich.