因式分解技巧——十字相乘法


《因式分解技巧》,單墫著

通常是老師編題,學生解題。其實學生也可以編題。既會編,又會解,那可真是“知己知彼,百戰不殆”了。

如果你手頭有 \(x+2\)\(x+3\),把兩者相乘可得 \(x^2+5x+6\)。 這時候一道因式分解題就新鮮出爐了:請分解因式 \(x^2+5x+6\)

現在問題來了,你怎么分解出 \(x+2\)\(x+3\) 呢?數學里經常出現這種情況,正着做一件事很簡單,但反過來做就奇難。數論中的大數分解就是最突出的例子。

最朴素的想法,原題是二次,那分解之后只能是兩個一次的,即形如 \(x+a\)。我們這題目不妨設分解為 \((x+a)(x+b)\),展開之后與原式比較,即能知道 \(a, b\) 具體是多少:

\[(x+a)(x+b)=x^2+5x+6 \Longrightarrow a+b=5, ab=6. \]

這里比較好處理的是 \(ab=6\),實驗一下即能知道 \(a=2, b=3\) 滿足題意。

“十字相乘”中的“十字”是什么意思呢?它就是把上面的“待定系數”的過程圖示出來:

  • 對於 \(x^2-7x+6\),我們有如下的分解:

  • 要掌握十字相乘,首先要熟悉整數的因式分解。

再進一步

前面討論的是首項系數為 \(1\) 的二次三項式,其實一般的二次三項式也能用十字相乘法。

  • 分解 \(6x^2-7x+2\). 這時候需要分解的除了常數 \(2\), 還有首項系數 \(6\):

二次齊次式

形如 \(ax^2+bxy+cy^2\) 這樣的式子就是 \(x\)\(y\) 的二次齊次式。

  • 分解因式 \(6x^2-7xy+2y^2\). 這個分解其實和之前的一模一樣:

  • 十字相乘雖然簡單,但是要做得快,還得依靠實踐。這個問題是可以意會,難於言傳的。

系數和為 \(0\)

如果代數式 \(ax^2+bx+c\) 滿足 \(a+b+c=0\),那么 \(ax^2+bx+c=(x-1)(ax-c)\).

這個小技巧在二次函數那里可能會用到:給出二次函數的圖象,然后問你 \(a+b+c\) 的符號是什么。這時候你只需要觀察 \((1, f(1))\) 的位置即可。

另外,這個結論其實是因式定理的一個推論。


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