因式分解技巧——十字相乘法

《因式分解技巧》,单墫著

通常是老师编题,学生解题。其实学生也可以编题。既会编,又会解,那可真是“知己知彼,百战不殆”了。

如果你手头有 (x+2)(x+3),把两者相乘可得 (x^2+5x+6)。 这时候一道因式分解题就新鲜出炉了:请分解因式 (x^2+5x+6)

现在问题来了,你怎么分解出 (x+2)(x+3) 呢?数学里经常出现这种情况,正着做一件事很简单,但反过来做就奇难。数论中的大数分解就是最突出的例子。

最朴素的想法,原题是二次,那分解之后只能是两个一次的,即形如 (x+a)。我们这题目不妨设分解为 ((x+a)(x+b)),展开之后与原式比较,即能知道 (a, b) 具体是多少:

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

这里比较好处理的是 (ab=6),实验一下即能知道 (a=2, b=3) 满足题意。

“十字相乘”中的“十字”是什么意思呢?它就是把上面的“待定系数”的过程图示出来:

  • 对于 (x^2-7x+6),我们有如下的分解:

  • 要掌握十字相乘,首先要熟悉整数的因式分解。

再进一步

前面讨论的是首项系数为 (1) 的二次三项式,其实一般的二次三项式也能用十字相乘法。

  • 分解 (6x^2-7x+2). 这时候需要分解的除了常数 (2), 还有首项系数 (6):

二次齐次式

形如 (ax^2+bxy+cy^2) 这样的式子就是 (x)(y) 的二次齐次式。

  • 分解因式 (6x^2-7xy+2y^2). 这个分解其实和之前的一模一样:

  • 十字相乘虽然简单,但是要做得快,还得依靠实践。这个问题是可以意会,难于言传的。

系数和为 (0)

如果代数式 (ax^2+bx+c) 满足 (a+b+c=0),那么 (ax^2+bx+c=(x-1)(ax-c)).

这个小技巧在二次函数那里可能会用到:给出二次函数的图象,然后问你 (a+b+c) 的符号是什么。这时候你只需要观察 ((1, f(1))) 的位置即可。

另外,这个结论其实是因式定理的一个推论。

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