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分解因式即把一个多项式转化为几个最简整式的乘积的形式.它与整式乘法是互逆的关系,是代数中不可或缺的恒等变形方法,也是解答代数问题的有力工具.因式分解的方法有很多,同学们可根据多项式的具体结构特征灵活选择.现将因式分解的几种常用方法举例说明.
方法一:提取公因式法
提取公因式法是指通过提取多项式中的公因式达到因式分解的目的,是因式分解最为常用的方法之一.在运用提取公因式法分解因式时,同学们要把握如下几点:1.所提取的公因式应一次提全、提净,各项不可再出现公因式.因此,在提取时要注意“三取”:一是取“大”,即各项系数均为整数时,公因式的系数应取各项系数绝对值的最大公约数;二是取“同”,即取多项式中各项相同的字母;三是取“低”,即取多项式中相同字母的最低次幂.2.若多项式的某一项与公因式相同,切记不能遗漏常数项“1”.3.若首项为负,应提取负号,使括号内的首项系数为正,此时括号内各项都应注意变号.
例1 因式分解:①8a2b3c4-12a3b2c2d+16a2b4c3;
②-6x2y(a-b)-9xy2(a-b)-3xy(a-b).
解析:①仔细观察多项式,8、|-12|、16的最大公约数为4,所以公因式的系数是4.a、b、c这三个相同字母最低次幂分别为a2、b2、c2,故提取的公因式是4a2b2c2.②此多项式中的首项系数为负数,需要先提取“-”号,括号内各项则变为[6x2y (a-b)+ 9xy2 (a-b)+3xy (a-b)].6、|-9|、|-3|最大公约数是3,所以公因式的系数为3.各项中相同字母x、y、(a-b)的最低次幂分别为x、y、(a-b),因而提取的公因式是-3xy(a-b).
解:①8a2b3c4-12a3b2c2d+16a2b4c3=4a2b2c2(2bc2 -3ad+4b2c)
②-6x2y (a-b)-9xy2(a-b)-3xy(a-b)=-3xy(a-b)(2x+3y+1)
方法二:主元分解法
主元分解法是一種反“客”为“主”的思维方法,也是破解因式分解问题的有效策略.它是指在分解因式时,选择其中某个变元为主要元素,视其他变元为常量,然后将原式重新整理成关于主要元素按降幂排列的多项式,这样就能排除字母的干扰,简化问题的结构.在进行因式分解时,同学们若发现对多项式直接分解存在很大难度时,要克服思维定势,反其道而行,变“客”为“主”,使问题化繁为简、化难为易.
例2 分解因式:①p4-4p3+(4-2q)p2+4qp+q2-9;
②a3+(1-2b)a2+ (b2-2b-1)a+b2-1
解析:①该多项式是一个关于p的四次多项式,直接分解难度较大.借助主元分解法,把次数较低的字母q视为主元,这样原式就可以变为关于q的二次多项式.②该多项式为二元三次多项式,直接分解比较棘手,若能利用主元法,把次数较低的字母b作为主元,那么原多项式就可以变为关于b的二次多项式,即可迅速解题.
解:①p4-4p3+(4-2q)p2+4qp+q2-9=q2-2(p2-2p) q+ (p4-4p3+4p2-9)
=q2-2(p2-2p)q+[p(p-2)] 2-32
= q2-2(p2-2p)q+( p2-2p+3)(p2-2p-3)
=[q-(p2-2p+3)][q-(p2-2p-3)]
= (p2-2p-q+3)( p2-2p-q-3).
②a3+(1-2b)a2+ (b2-2b-1)a+b2-1=(a+1)b2-(2a2+2a)b+(a3+a2-a-1)
=(a+1)b2-2a(a+1)b+(a+1)(a2-1)
=(a+1){b2-[(a+1)(a-1)]b+(a+1)(a-1)} =(a+1)(a-b-1)(a-b+1).
方法三:分组分解法
分组分解法是指根据多项式的具体特征,有目的地将多项式的某些项组成一组,从局部考虑,使每組能够分解,从而达到对整个多项式因式分解的目的.在分组时,要有预见性,要统筹思考,常用思路一般有按系数分组、按公因式分组、按次数分组、按公式分组、按主元分组以及拆(添)项后分组等.
例3 分解因式:①a3+a2+2a+2;②4xy-x+8yz-z;③9m2-12mn+4n2-25
解析:①此多项式中的第一、三两项,第二、四两项的系数之比都是,因此,可以按照系数分组分解因式. ②该多项式中的第一、三项存在公因式,不妨按照公因式分组因式. ③此多项式中第一项、第三项次数相同,对此可以按照次数分组分解因式.
解:①原式=(a3+2a)+(a2+2)=a(a2+2)+ (a2+2)=(a2+2)(a+1).
②原式=(4xy-+8yz)-(x-z)=4y(x+z)-(x+z)=(4y-1)(x+z).
③原式=(9m2-12mn+42n)-25=(3m-2n) 2-52=(3m-2n+5)( 3m-2n-5).
方法四:配方法
对于形如x2+2ax+a2的二次三项式,可以用公式法将它分解成(x+a)2的形式,但对于二次三项式x2+2ax-3a2就不能直接运用公式了.此时,我们可以先适当添加一项,使式子构成完全平方式,再减去这个项,使整个式子的值不变,这种方法就被称为“配方法”.应用配方法进行因式分解,常常将多项式配成A2- B2的形式,使多项式可用平方差公式分解为(A+B)(A-B)的形式.
因式分解是初中数学的一个重点内容,在代数的恒等变形、分式运算、根式运算、解方程等方面有着广泛的应用.因式分解的方法除了上面列举的四种,还有很多,包括十字相乘法、待定系数法、换元法、求根公式法等.同学们要掌握好因式分解的方法,并注意灵活运用.
方法一:提取公因式法
提取公因式法是指通过提取多项式中的公因式达到因式分解的目的,是因式分解最为常用的方法之一.在运用提取公因式法分解因式时,同学们要把握如下几点:1.所提取的公因式应一次提全、提净,各项不可再出现公因式.因此,在提取时要注意“三取”:一是取“大”,即各项系数均为整数时,公因式的系数应取各项系数绝对值的最大公约数;二是取“同”,即取多项式中各项相同的字母;三是取“低”,即取多项式中相同字母的最低次幂.2.若多项式的某一项与公因式相同,切记不能遗漏常数项“1”.3.若首项为负,应提取负号,使括号内的首项系数为正,此时括号内各项都应注意变号.
例1 因式分解:①8a2b3c4-12a3b2c2d+16a2b4c3;
②-6x2y(a-b)-9xy2(a-b)-3xy(a-b).
解析:①仔细观察多项式,8、|-12|、16的最大公约数为4,所以公因式的系数是4.a、b、c这三个相同字母最低次幂分别为a2、b2、c2,故提取的公因式是4a2b2c2.②此多项式中的首项系数为负数,需要先提取“-”号,括号内各项则变为[6x2y (a-b)+ 9xy2 (a-b)+3xy (a-b)].6、|-9|、|-3|最大公约数是3,所以公因式的系数为3.各项中相同字母x、y、(a-b)的最低次幂分别为x、y、(a-b),因而提取的公因式是-3xy(a-b).
解:①8a2b3c4-12a3b2c2d+16a2b4c3=4a2b2c2(2bc2 -3ad+4b2c)
②-6x2y (a-b)-9xy2(a-b)-3xy(a-b)=-3xy(a-b)(2x+3y+1)
方法二:主元分解法
主元分解法是一種反“客”为“主”的思维方法,也是破解因式分解问题的有效策略.它是指在分解因式时,选择其中某个变元为主要元素,视其他变元为常量,然后将原式重新整理成关于主要元素按降幂排列的多项式,这样就能排除字母的干扰,简化问题的结构.在进行因式分解时,同学们若发现对多项式直接分解存在很大难度时,要克服思维定势,反其道而行,变“客”为“主”,使问题化繁为简、化难为易.
例2 分解因式:①p4-4p3+(4-2q)p2+4qp+q2-9;
②a3+(1-2b)a2+ (b2-2b-1)a+b2-1
解析:①该多项式是一个关于p的四次多项式,直接分解难度较大.借助主元分解法,把次数较低的字母q视为主元,这样原式就可以变为关于q的二次多项式.②该多项式为二元三次多项式,直接分解比较棘手,若能利用主元法,把次数较低的字母b作为主元,那么原多项式就可以变为关于b的二次多项式,即可迅速解题.
解:①p4-4p3+(4-2q)p2+4qp+q2-9=q2-2(p2-2p) q+ (p4-4p3+4p2-9)
=q2-2(p2-2p)q+[p(p-2)] 2-32
= q2-2(p2-2p)q+( p2-2p+3)(p2-2p-3)
=[q-(p2-2p+3)][q-(p2-2p-3)]
= (p2-2p-q+3)( p2-2p-q-3).
②a3+(1-2b)a2+ (b2-2b-1)a+b2-1=(a+1)b2-(2a2+2a)b+(a3+a2-a-1)
=(a+1)b2-2a(a+1)b+(a+1)(a2-1)
=(a+1){b2-[(a+1)(a-1)]b+(a+1)(a-1)} =(a+1)(a-b-1)(a-b+1).
方法三:分组分解法
分组分解法是指根据多项式的具体特征,有目的地将多项式的某些项组成一组,从局部考虑,使每組能够分解,从而达到对整个多项式因式分解的目的.在分组时,要有预见性,要统筹思考,常用思路一般有按系数分组、按公因式分组、按次数分组、按公式分组、按主元分组以及拆(添)项后分组等.
例3 分解因式:①a3+a2+2a+2;②4xy-x+8yz-z;③9m2-12mn+4n2-25
解析:①此多项式中的第一、三两项,第二、四两项的系数之比都是,因此,可以按照系数分组分解因式. ②该多项式中的第一、三项存在公因式,不妨按照公因式分组因式. ③此多项式中第一项、第三项次数相同,对此可以按照次数分组分解因式.
解:①原式=(a3+2a)+(a2+2)=a(a2+2)+ (a2+2)=(a2+2)(a+1).
②原式=(4xy-+8yz)-(x-z)=4y(x+z)-(x+z)=(4y-1)(x+z).
③原式=(9m2-12mn+42n)-25=(3m-2n) 2-52=(3m-2n+5)( 3m-2n-5).
方法四:配方法
对于形如x2+2ax+a2的二次三项式,可以用公式法将它分解成(x+a)2的形式,但对于二次三项式x2+2ax-3a2就不能直接运用公式了.此时,我们可以先适当添加一项,使式子构成完全平方式,再减去这个项,使整个式子的值不变,这种方法就被称为“配方法”.应用配方法进行因式分解,常常将多项式配成A2- B2的形式,使多项式可用平方差公式分解为(A+B)(A-B)的形式.
因式分解是初中数学的一个重点内容,在代数的恒等变形、分式运算、根式运算、解方程等方面有着广泛的应用.因式分解的方法除了上面列举的四种,还有很多,包括十字相乘法、待定系数法、换元法、求根公式法等.同学们要掌握好因式分解的方法,并注意灵活运用.