因式分解中的数学数学方法及应用

发表时间:2021/9/7   来源:《中小学教育》2021年第5月第12期   作者:寇树峰1 李淑芹1 王书和2 王利静2
[导读] 因式分解就是把一个多项式在复数或实数或有理数(初中一般为有理数)范围内化为几个最简整式的积的形式。结论:整式乘法与分解因式互为逆运算。
        寇树峰1 李淑芹1  王书和2 王利静2
        1.河北省承德市第二中学 河北省承德市 067000
        2.河北省承德市兴隆县第二中学 河北省承德市 067300

        因式分解就是把一个多项式在复数或实数或有理数(初中一般为有理数)范围内化为几个最简整式的积的形式。结论:整式乘法与分解因式互为逆运算。
        1、如果各项含有公因式,那么先提公因式,也就是能提则提。
        2、如果多项式没有公因式,那就看它有几项,如果有两项,就运用公式法;如果有三项,就用公式法或十字相乘法来分解因式。
        因式分解原则
        1、分解要完全(有公因式否,还能用公式否)
        2、结果中首项系数要求为正
        3、分解一般只化到有理数就够了,如果要求的是实数范围,那就要化到实数范围。
分解方法
        1、提公因式法:把多项式各项都含有的公因式提出来,将多项式写成因式的乘积。
找公因式的一般步骤:
        (1)字母取相同的,相同字母的指数取最低的
        (2)若各项系数为整数,则取各个整数的最大公约数;
        (3)把所有这些因式的乘积做为最终的公因式
        2、公式法:就是把乘法公式逆用,就可以得到因式分解的公式,这种分解因式的方法叫做公式法。
        (1)平方差公式:a2-b2=(a+b)(a-b)
        (2)完全平方公式: a2+2ab+b2=(a+b)2; a2-2ab+b2=(a-b)2
特征(1)前后两项是两个数的平方和(2)中间项是这两个数的积的两倍(3)总共有三项
        (3)立方和公式:a3+b3=(a+b)(a2-ab+b2)
(4)立方差公式:a3-b3=(a-b)(a2+ab+b2)
(5)a2+b2+c2+2ab+2bc+2ac=(a+b+c)2
(6)a33a2b+3ab2b3=(a)3
        3、两根式:ax2+bx+c=a(x-x1)(x-x2)
对于二次三项式ax2+bx+c(a≠0)来说,只要令它为零,并且有实数根,那么它在实数范围内可以分解。
        4、十字相乘法:
某些特殊的二次三项式,如果能用一个十字线帮助分解因式,就叫十字相乘法。
例如x2+(a+b)x+ab=(x+a)(x+b)。
口诀:拆首尾,交叉相乘,凑中间一次项系数
基本步骤:
        (1)二次项系数和常数项分别分解成两个因数乘积的形式
        (2)经过十字线相乘后所得的两数和恰好为一次项系数
例:把6a2+13a+6分解因式
解:∴原式=(2a+3)(3a+2)
2      3
3      2
________
9     +4=13
例:把3x3-3x2-60x分解因式
解:∴原式=3x(x2-x-20)
=3x(x-5)(x+4)
5、双十字相乘法
有些二元二次六项式,如果能用两次十字相乘法分解,叫做双十字相乘法。
步骤:
(1)分解二次项用十字相乘法
(2)再把常数项分解成两个因式乘积形式
(3)经过十字线相乘后所得的项的和恰好为一次项,那么分解成功
例:分解因式:a2+5ab+6b2+8a+18b+12.
∴原式=(a+2b+2)(a+3b+6)
a+2b         2

a+3b         6
______________
2a+6b     +6a+12b=8a+18b
6、分组分解法
分组分解主要有两种方法:二二分,三一分。


例:因式分解6ax+6bx+3ay+3by
解:6ax+6bx+3ay+3by
=6x(a+b)+3y(a+b)
=3(2x+y)(a+b)
例:因式分解 x2-x-y2-y
解:x2-x-y2-y
=(x2-y2)-(x+y)
=(x+y)(x-y)-(x+y)
=(x+y)(x-y-1)
例:因式分解x2-y2-2yz-z2
解:x2-y2-2yz-z2
=x2-(y+z)2
=(x-y-z)(x+y+z)
        7、拆或添项法
        多项式补上两项(互为相反数)或者某项拆开,这种分解方法叫做拆项添项法。需要注意,必须要进行恒等变形。
例:分解因式:a3-6a+5.
解法1: 将常数项5拆成-1+6.
原式=a3-6a-1+6
=(a3-1)-6a+6
=(a-1)(a2+a+1)-6(a-1)
=(a-1)(a2+a-5)
解法2:添加两项-a2+a2.
原式=a3-6a+5
=a3-a2+a2-6a+5
=a2(a-1)+(a-5)(a-1)
=(a-1)(a2+a-5)
        8、配方法
        某些多项式,先将其配成一个平方,再因式分解,叫做配方法。
例:分解因式x2+5x-6
解:x2+5x-6
=x2+5x+6.25-12.25
=(x+2.5)2-(3.5)2
=(x+6)(x-1).
        9、换元法
        把多项式中某些相同的项换成新未知数进行分解,分解后再把原来的项代入,就是换元法。注意:换元得到的不是终极答案,还原后才是最终结果。
例:分解因式(a2+a+1)(a2+a+2)-12
解:令y=a2+a,则
原式=(y+1)(y+2)-12
=y2+3y+2-12=y2+3y-10
=(y+5)(y-2)
=(a2+a+5)(a2+a-2)
=(a2+a+5)(a+2)(a-1).
        10、主元法
        先选定一个字母为未知数,其他字母都看成是已知数,在进行因式分解。
例:分解因式2x2-3xy+y2
解:原式=(x-y)(2x-y)
        11、待定系数法
先预判分解的形式,设出字母系数,再求出系数,就可因式分解。
例:分解因式x2+5xy+6y2+8x+18y+12
分析:前三项可以分解成(x+2y)(x+3y),那原式必然可以分解为(x+2y+m)(x+3y+n)的形式。
解:原式=(x+2y+m)(x+3y+n)=x2+5xy+6y2+(m+n)x+(2n+3m)y+mn
令m+n=8,2n+3m=18,求出m=2,n=6
原式=(x+2y+2)(x+3y+6)
应用例题
        一、用于数值计算
        在数值计算中先进行因式分解,经常有化繁为简的妙用。
例1 计算:
解 :原式




        二、用于化简
        把原来较为复杂的式子通过恒等变换,化为较为简单的形式,叫做化简。因式分解经常能独辟蹊径,经过分解相消合并,达到解决问题的目的。
例2.已知,化简
解:
=
==+
==(因为,所以)
三、用于判断整除
整除问题经常需要寻找公因数或公因式,因此,变形的方法主要是因式分解。
例3 .已知可以被在62至69之间的两个数整除,则它们是(    )
(A)63,61               (B)61,65
(C)63,65               (D)63,67
解:



.
所以,能被63,65两个数整除.
因此,选C.
四、用于求代数式的值
代数式的求值问题,常常需要将待求式作恒等变换,进行化简,而因式分解就是主要方法之一
例4.已知,求的值。
解:因为,又,所以,

=18
        五、用于证明
        要说明一个命题是真命题,必须有严格的证明。因式分解作为多项式变形的大杀器,往往可以发挥重要作用。
例5.已知函数,(1)求函数的解析式
(2)根据函数的单调性证明在(0,1)上单调递减
解(1) 因为,
所以
(2)证明:对任意的
,,
∴01,0,所以0,又有得0
因此0,即0,所以,
所以在(0,1)上单调递减。
河北省教育科学规划一般课题《初中数学问题解决思想方法研究》,课题编号:1704076.
                                                       
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