二次三项式分解因式,也有简便计算的技巧、窍门

作者:风筝 | 创建时间: 2023-03-25
加减乘除,我们都会简便计算,例如 6+9+99+999 = 2+10+100+1000 = 1112,这样变成整十整百整千……相加不再进位,算起来就方便多了。 又比如 333X333 = 111X999 = 111X(1000-1) = 1...
二次三项式分解因式,也有简便计算的技巧、窍门

配方法

配方法,就是增加常数,与二次项、一次项,组合成一个完全平方,原来的常数项也变成一个负的平方数,这样得到了平方差,就可以用平方差公式,进行因式分解了。 想想完全平方公式 ( a ± b )" = a" ± 2ab + b" ,具体式子 ( x ± 1 )" = x" ± 2x + 1 , ( x ± 2 )" = x" ± 4x + 4 , ( x ± 3 )" = x" ± 6x + 9 , 就像不进位的 11" = 121 ,12" = 144 ,13" = 169 …… 做配方,就要首先熟悉各种完全平方式。

第一步先看看,二次项系数是 1 ,一次项系数是偶数的式子,配方做起来也最方便了。 例如, x" + 10x - 24 = x" + 2X( 5x ) + 5" - 25 - 24 = ( x + 5 )" - 49 = ( x + 5 )" - 7" = ( x + 5 - 7 )( x + 5 + 7 ) = ( x - 2 )( x + 12 ) 或者 x" + 10x + 24 = x" + 10x + 25 - 1 = ( x + 5 )" - 1" = ( x + 5 - 1 )( x + 5 + 1 ) = ( x + 4 )( x + 6 ) 这样,a = 1, b = 2n,式子 x" + 2nx + c 配方就是 = x" + 2nx + n" - n" + c = ( x + n )" - n" + c

如果二次项系数不是 1 ,一次项系数也不是偶数,而是奇数,这样又怎么办呢? 看吧, 8x" + 52x + 60 = 4( 2x" + 13x + 15 ) 这样,可以先提取二次项系数,变成 1 , = 8[ x" + (13/2)x + (13/4)" - 169/16 + (60/8) ] = 8[ ( x + 13/4 )" - 49/16 ] = 8( x + 13/4 + 7/4 )( x + 13/4 - 7/4 ) = 8( x + 20/4 )( x + 6/4 ) = 4( x + 5 )( 2x + 3 ) 或者, 8x" + 52x + 60 也可以让二次项系数变成平方数,做起来又有好处 = (1/2)( 16x" + 104x + 120 ) = (1/2)[ (4x)" + 26(4x) + (13)" - 169 + 120 ] = (1/2)[ ( 4x + 13 )" - 49 ] = (1/2)( 4x + 13 + 7 )( 4x + 13 - 7 ) = (1/2)( 4x + 20 )( 4x + 6 ) = 4( x + 5 )( 2x + 3 ) 这样就看到,配方并非一定要一次项系数是偶数。如果学过推导一元二次方程的求根公式,就会看到许多种二次项、一次项的系数都能配方。

如果说,配方没有得到平方差,只是得到负数,是不是就不能分解因式呢?其实,只要扩大数值范围,就可以加上根号,又得到平方差,在实数范围也同样能够分解因式。 x" - 6x + 7 = x" - 6x + 3" - 9 + 7 = ( x - 3 )" - 2 = ( x - 3 )" - (√2)" = ( x - 3 - √2 )( x - 3 + √2 )

如果扩大到复数范围,就连常数项变成正数,配方得到的是平方和,也还是可以分解因式。 x" + 6x + 10 = x" + 6x + 3" - 9 + 10 = ( x + 3 )" + 1 = ( x + 3 )" - (-1) = ( x + 3 - i )( x + 3 + i )

其实,只要改变数字范围,分解因式就是不同结果, 所以说,分解因式的结果并非固定不变。 看吧 x^4 - 4 有理数范围 = (x")" - 2" = ( x" + 2 )( x" - 2 ) 实数范围 = ( x" + 2 )[ x" - (√2)" ] = ( x" + 2 )( x + √2 )( x - √2 ) 复数范围 = [ x" - (-2) ]( x + √2 )( x - √2 ) = [ x + (√2)i ][ x - (√2)i ]( x + √2 )( x - √2 ) 这样的平方差分解因式,也是相当典型的例子。

拆项分组分解(1),x" ± 10x ± 24

前面的配方法,就是把完全平方与平方差的公式倒过来使用。 拆项分组分解也一样,整式相乘的公式 ( x + a )( x + b ) = x" + ( a + b )x + ab 倒过来使用,就要先把一次项一分为二,然后就可以分组,提取公因式,进行分解了。 关键就看常数项的正负,决定一次项怎样一分为二: 【】如果常数项是正数,一次项的绝对值,就是拆开两项绝对值的和, 或者说,拆开两项的绝对值,就都比原来小; 【】如果常数项是负数,一次项的绝对值,就是拆开两个项的相差数, 或者说,拆开两项的绝对值,比起原来就一大一小。

一次项怎样一分为二,为什么要根据常数项的正负呢? 前面我们分解了 x" + 10x + 24 和 x" + 10x - 24,其实,这只是式子 x" ± 10x ± 24 的两种情况。这个二次三项式相当特别,一次项、常数项,都有正负两种情况。一次项、常数项的绝对值不变,整个式子就有四种情况,具体的四个式子都能做因式分解。 只要把具体的四个式子都做一遍,我们就会发现: 【】常数项不变,只是一次项变成相反数,一次项一分为二的绝对值就不变; 【】一次项不变,只要常数项变成相反数,一次项就要改变一分为二的方式。 这样,就当然要根据常数项,决定一次项怎样一分为二了。

具体四个式子分解因式之前,我们不妨按照四个象限坐标的顺序,先把式子全部列举出来。 第一象限(正,正),x" + 10x + 24 , 第二象限(负,正),x" - 10x + 24 , 第三象限(负,负),x" - 10x - 24 , 第四象限(正,负),x" + 10x - 24 ; 接下来我们就通过这几个例子,使用拆项分组分解法,一个一个探索奥秘。

x" + 10x + 24 常数项是正数,一次项一分为二就要变成两个小的, = x" + 4x + 6x + 24 = x( x + 4 ) + 6( x + 4 ) = ( x + 4 )( x + 6 ) 或者 = x" + 6x + 4x + 24 = x( x + 6 ) + 4( x + 6 ) = ( x + 4 )( x + 6 )

x" - 10x + 24 常数项 +24 不变,一次项 10x 变成相反数,一分为二的绝对值还是 4x 与 6x , = x" - 4x - 6x + 24 = x( x - 4 ) - 6( x - 4 ) = ( x - 4 )( x - 6 ) 或者 = x" - 6x - 4x + 24 = x( x - 6 ) - 4( x - 6 ) = ( x - 4 )( x - 6 )

x" - 10x - 24 常数项是负数,一次项一分为二就比原来一大一小, = x" - 12x + 2x - 24 = x( x - 12 ) + 2( x - 12 ) = ( x + 2 )( x - 12 ) 或者 = x" + 2x - 12x - 24 = x( x + 2 ) - 12( x + 2 ) = ( x + 2 )( x - 12 )

x" + 10x - 24 常数项 -24 不变,一次项 -10x 变成相反数,一分为二的绝对值还是 12x 与 2x, = x" + 12x - 2x - 24 = x( x + 12 ) - 2( x + 12 ) = ( x - 2 )( x + 12 ) 或者 = x" - 2x + 12x - 24 = x( x - 2 ) + 12( x - 2 ) = ( x - 2 )( x + 12 )

其实,这个 x" ± 10x ± 24 也正好是 x" ± 5xy ± 6y" 当中,y = 2 的一个情况,这个式子千变万化,还有更多情况。 如果说,x" ± 5xy ± 6y" 的二次项系数是 1,我们不需要这样拆项分组分解;真正困难的式子,二次项系数不是 1。别着急,首先找到规律,打好基础,才能更上一层楼。

拆项分组分解法(2),8x" ± 52x ± 60

拆项分组分解因式,一次项怎样一分为二,学到了吗? 【】如果常数项是正数,一次项的绝对值,就是拆开两项绝对值的和, 或者说,拆开两项的绝对值,就都比原来小; 【】如果常数项是负数,一次项的绝对值,就是拆开两个项的相差数, 或者说,拆开两项的绝对值,比起原来就一大一小。 下面我们就增加难度,前面配方法分解的 8x" + 52x + 60 ,二次项系数不是 1 ,其实它也是式子 8x" ± 52x ± 60 四种情况中的一种,这个式子也是四种情况都能分解因式。

8x" + 52x + 60 既然常数项是正数,一次项就要拆开两个小的, = 8x" + 40x + 12x + 60 = 8x( x + 5 ) + 12( x + 5 ) = ( x + 5 )( 8x + 12 ) = 4( x + 5 )( 2x + 3 ) 或者 = 8x" + 12x + 40x + 60 = 4x( 2x + 3 ) + 20( 2x + 3 ) = ( 4x + 20 )( 2x + 3 ) = 4( x + 5 )( 2x + 3 )

8x" - 52x + 60 常数项还是 +60,一次项就还是拆开 12x 和 40x, = 8x" - 40x - 12x + 60 = 8x( x - 5 ) - 12( x - 5 ) = ( x - 5 )( 8x - 12 ) = 4( x - 5 )( 2x - 3 ) 或者 = 8x" - 12x - 40x + 60 = 4x( 2x - 3 ) - 20( 2x - 3 ) = ( 4x - 20 )( 2x - 3 ) = 4( x - 5 )( 2x - 3 )

8x" - 52x - 60 既然常数项是负数,一次项就要变成相差数, = 8x" + 8x - 60x - 60 = 8x( x + 1 ) - 60( x + 1 ) = ( x + 1 )( 8x - 60 ) = 4( x + 1 )( 2x - 15 ) 或者 = 8x" - 60x + 8x - 60 = 4x( 2x - 15 ) + 4( 2x - 15 ) = ( 4x + 4 )( 2x - 15 ) = 4( x + 1 )( 2x - 15 )

8x" + 52x - 60 常数项还是 -60,一次项就还是拆开 8x 和 60x, = 8x" - 8x + 60x - 60 = 8x( x - 1 ) + 60( x - 1 ) = ( x - 1 )( 8x + 60 ) = 4( x - 1 )( 2x + 15 ) 或者 = 8x" + 60x - 8x - 60 = 4x( 2x + 15 ) - 4( 2x + 15 ) = ( 4x - 4 )( 2x + 15 ) = 4( x - 1 )( 2x + 15 )

同样,这个 8x" ± 52x ± 60 也正是式子 8x" ± 26xy ± 15y" 当中 y = 2 的情况,这个千变万化的式子,也同样有更多情况。 像这样,二次项系数不是 1 的式子,也更能够说明问题,更能够反映规律,新方法用起来也更能够感受到好处。 道理很简单,因为二次项系数不是 1,就不仅常数项是乘积,还有二次项系数也是乘积,十字相乘很可能看得不知从何下手。相比之下,拆项分组分解因式,还是有根有据,一步一步地操作。这样比起不知所措,感觉当然就方便轻松多了。

分解因式练习题

分解因式简便计算的技巧、窍门,我们得到了吗?自己也赶快试试看吧! 这两个核心的二次三项式,就是 x" ± 5xy ± 6y" 和 8x" ± 26xy ± 15y", 我们只要根据这两个核心的式子,就能够把其他绝对值都记住,多取几个具体式子都分解因式练一练,这个技巧、窍门就掌握熟悉了。

这两个 x" ± 5xy ± 6y" 和 8x" ± 26xy ± 15y" 的式子千变万化,如果 x 和 y 分别取整数 1 到 6 ,就会得到 24 种绝对值的式子,每一种绝对值正负又都有四个具体式子,这样就得到 96 个式子,有些绝对值还能够提取公约数化简,就又得到其他绝对值的式子,这样也正好适合那些需要几十道、上百道练习题的朋友们。 下面为了方便大家核对,我就把 24 种与更多的绝对值都全部列举出来。

x" ± 5x ± 6 , x" ± 10x ± 24 , x" ± 15x ± 54 , x" ± 20x ± 96 , x" ± 25x ± 150 , x" ± 30x ± 216 , …… 其实,它们都是 x" ± 5xy ± 6y" 当中,y 取具体数值得到的; 这个式子千变万化,如果 x 取具体数值,还有 6x" ± 5x ± 1 , 6x" ± 10x ± 4 = 2( 3x" ± 5x ± 2 ) , 6x" ± 15x ± 9 = 3( 2x" ± 5x ± 3 ) , 6x" ± 20x ± 16 = 2( 3x" ± 10x ± 8 ) , 6x" ± 25x ± 25 , 6x" ± 30x ± 36 = 6( x" ± 5x ± 6 ) , …… 或者说,正如 6x" ± 30x ± 36 = 6( x" ± 5x ± 6 ), 对三个绝对值提出公约数,就又回到了 x" ± 5x ± 6 ; 倒过来,如果对这些式子的三个绝对值都乘以相同的倍数,得到的式子就更多了。

8x" ± 26x ± 15 , 8x" ± 52x ± 60 = 4( 2x" ± 13x ± 15 ) , 8x" ± 78x ± 135 , 8x" ± 104x ± 240 = 8( x" ± 13x ± 30 ) , 8x" ± 130x ± 375 , 8x" ± 156x ± 540 = 4( 2x" ± 39x ± 135 ) , …… 这些绝对值也都是 8x" ± 26xy ± 15y" 当中,y 取具体数值得到的; 这个千变万化的式子,如果 x 取具体数值,还有 15x" ± 26x ± 8 , 15x" ± 52x ± 32 , 15x" ± 78x ± 72 = 3( 5x" ± 26x ± 24 ) , 15x" ± 104x ± 128 , 15x" ± 130x ± 200 = 5( 3x" ± 26x ± 40 ), 15x" ± 156x ± 288 = 3( 5x" ± 52x ± 96 ), …… 其实,这些绝对值还只是 x 或 y 单独取值,式子就已经这么多了,假如 x 和 y 一同取值,肯定就会得到更多的绝对值和式子。

这么多的二次三项式,分解因式的结果其实都有关系。 这两个核心的 x" ± 5xy ± 6y" 和 8x" ± 26xy ± 15y",我们都已经各做了其中一个绝对值的四个式子,其余式子的答案又是什么样,我们就不用列举了吧。 相信大家自己开动脑筋,分解因式的结果,自己做出来也更有收获,胜利感也更强。

想一想,是不是只有 x" ± 5xy ± 6y" 和 8x" ± 26xy ± 15y" 的绝对值,式子才是正负都能够分解因式呢?其实,在配方法的最后,我们已经看到,只要改变数字范围,就连平方和也能够变成平方差,就能够分解因式了。 看吧, x" + 4 = x" - (-4) 来到复数范围 = x" - ( 2i )" = ( x - 2i )( x + 2i ) 这就说明,或者任何绝对值的式子,正负值也都能够分解因式,只是说,一般的式子,如果变成了相反数,分解因式就要改变数字范围。 正确的说法,这两个 x" ± 5xy ± 6y" 和 8x" ± 26xy ± 15y" 奇特绝对值的式子,是正负都能够在整数范围分解因式;一般的式子,不改变数字范围就办不到了。

温馨提示

如今知道解答数学提问,简直就是我的网络游戏。我自己玩游戏的同时,也希望帮助更多人学会自己解答,我就把解题的思路与过程,写得十分详细。
分解因式,为了反映思路,我就把过程写得像整式乘法一步一步倒过来一样。时间长了,做的题目多了,我就得到了这样的。
如果说,老师只是要求我们按照课本的十字相乘法分解因式,那么我们就比一比,哪个方法做起来轻松方便,就先用哪个方法动脑筋做草稿,得到结果再按照要求的过程解答。或者说,这正如我们不可能一步登上的台阶,就要一步一步分阶段循序渐进。
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