尹雯靜
摘 要:多項(xiàng)式的因式分解是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中一項(xiàng)基本的技能。在分式運(yùn)算、解方程和各種恒等變換中都常用到因式分解。但多項(xiàng)式因式分解的方法靈活多變,在分解時(shí)需要各種技巧。本文對(duì)一元多項(xiàng)式的因式分解進(jìn)行了初步探索,闡述了一元多項(xiàng)式分解的兩種方法。
關(guān)鍵詞:一元多項(xiàng)式;因式分解;分組分解;待定系數(shù)
在實(shí)際學(xué)習(xí)的過(guò)程中,總會(huì)遇到多項(xiàng)式因式分解的問題,但由于多項(xiàng)式的因式分解沒有刻板的程序可以依循,往往使人感覺難度較大,不好掌握。本文主要是給出因式分解的兩種比較容易和實(shí)用的方法。
1分組分解法
分組分解法是因式分解中常用的一種方法,運(yùn)用此類方法分解的多項(xiàng)式各項(xiàng)之間的聯(lián)系比較明顯,有些項(xiàng)之間存在公因式,因此可以進(jìn)行提取公因式等步驟。而此類解法常與拆項(xiàng)添項(xiàng)法合并使用,通過(guò)拆項(xiàng)或添項(xiàng)建立起各項(xiàng)之間的聯(lián)系。
第一步:觀察多項(xiàng)式的結(jié)構(gòu),可以適當(dāng)利用拆項(xiàng)或添項(xiàng)的方法將多項(xiàng)式分成若干組;第二步:將分組情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,使每組中各項(xiàng)可以提取公因式,且各組之間也有公因式存在;第三步:通過(guò)多次提取公因式,將多項(xiàng)式表示為幾個(gè)部分的乘積,完成分解。
例題1:在有理數(shù)集內(nèi)分解[x3+6x2+11x+6]的因式。
解:首先我們可以通過(guò)拆項(xiàng)將多項(xiàng)式分為有公因式的兩組:
原式[=x3+6x2+11x+6=x3+6x2+9x+(2x+6)]
[=xx2+6x+9+2x+3=x(x+3)2+2(x+3)]
[=(x+3)xx+3+2] (1)
式有兩項(xiàng)構(gòu)成,但是方括號(hào)內(nèi)的部分顯然沒有分解完成,而且項(xiàng)與項(xiàng)之間不含公因式,也不能直接利用公式和分組分解,故需打開括號(hào)重新組合。為了方便說(shuō)明我們將中括號(hào)中的多項(xiàng)式單獨(dú)提出來(lái)進(jìn)行分解。
[xx+3+2=x2+3x+2=x2+x+2x+2=xx+1+2x+1=(x+1)(x+2)]
故[x3+6x2+11x+6=(x+1)(x+2)(x+3)]。
例題2:在有理數(shù)集內(nèi)分解[x5+x-1]。
解:首先通過(guò)觀察,我們發(fā)現(xiàn),本題中[x5]與[x]的次數(shù)相差較大,我們可以考慮通過(guò)添加一些中間項(xiàng),使它們產(chǎn)生聯(lián)系。需要注意的是為了保持原式的不變,添加的項(xiàng)最后一定要減去。
原式[=x5+x+1=x5+x2-x2+x+1]
[=x2x3+1-(x2-x+1)]
[=x2x+1(x2-x+1)-(x2-x+1)]
[=(x2-x+1)(x3+x2-1)]。
2待定系數(shù)法
待定系數(shù)法相對(duì)于其他因式分解的方法更易掌握且適用范圍較廣,但其中利用到了綜合除法的知識(shí)且最后需要求出各系數(shù)的值,計(jì)算較為繁雜。
第一步:利用綜合除法試除常數(shù)項(xiàng)的因式,判定原式分解后所成的因式的乘積形式。
第二步:列出方程組,確定待定系數(shù)的值。
第三步:將各個(gè)待定系數(shù)的值代入相應(yīng)的位置,完成分解。
例題3:在有理數(shù)集上分解因式[x4-x3+6x2-x+15]。
解:先用綜合除法。可能的試除數(shù)是±1,±3,±5,±15,試除結(jié)果都被排除,因此原式在Q上沒有一次因式。假定原式含有x的二次因式,設(shè):
[x4-x3+6x2-x+15=x2+mx+kx2+nx+l]
[=x4+m+nx3+k+mn+lx2+ml+nkx+kl]
比較等式兩端的系數(shù),得[m+n=-1 (1)k+mn+l=6(2)ml+nk=-1 (3)kl=15 (4)]
(4)式中的k,l同是常數(shù)項(xiàng)15的因數(shù),因此k和l的值可能是:
[k=3l=5k=5l=3k=-3l=-5k=-5l=-3]
將[k=3l=5]代入(3)得5m+3n=-1 (5)
將(1)(5)聯(lián)立得[m=1n=-2]且k=3,l=5,m=1,n=-2滿足(2)式。
因此m=1,n=-2,k=3,l=5是方程組的解。
所以[x4-x3+6x2-x+15=x2+x+3x2-2x+5]。
3利用因式定理和綜合除法
此方法主要是利用因式定理(f(x)有因式x-a的充分必要條件是f(a)=0)來(lái)尋找整系數(shù)多項(xiàng)式f(x)的一次因式。當(dāng)a是有理數(shù)時(shí),可用綜合除法來(lái)確定,這種方法的理論性較強(qiáng),其主要依據(jù)是:若整系數(shù)多項(xiàng)式f(x)=[anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0]有因式x[-pq](p,q互質(zhì)且均為整數(shù)),則p,q一定分別是[an]和[a0]的約數(shù)。
第一步:寫出f(x)的首項(xiàng)系數(shù)[an]和常數(shù)項(xiàng)[a0]的所有因數(shù);第二步:以[an]的因數(shù)為分母,[a0]的因數(shù)為分子,寫出所有可能的既約分?jǐn)?shù),作為試除數(shù);第三步:利用綜合除法試除,確定f(x)的根;第四步:寫出f(x)的標(biāo)準(zhǔn)分解式。
例題4:分解整系數(shù)多項(xiàng)式f(x)[=3x3-2x2+9x-6]的因式。
解:可能的試除數(shù)是±1,±2,±3,±6,±1/3,±2/3。
因?yàn)閒(x)的奇次項(xiàng)系數(shù)都是正數(shù),偶次項(xiàng)系數(shù)都是負(fù)數(shù),故只選正的試除數(shù)即可,即:1,2,3,6,1/3,2/3。
f(1)=3-2+9-6≠0,則1排除,用2試除:
f(2)=28≠0,則2排除,同樣3,6,1/3都排除,用2/3試除:
所以f(x)[=(x-23)3x2+9=(3x-2)(x2+3)]。
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