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摘 要:因式分解是初中数学的重点和难点,也是初中数学竞赛中重要的组成部分,为了对学生进行思维训练,激发学生对数学学习的兴趣,本文通过一些数学竞赛的具体实例对竞赛中因式分解方法分类讨论。
关键词:初中数学竞赛;因式分解方法;数学思想
1、因式分解的重要性
数学竞赛所涉及到的知识源于教材,也是教材内容的延伸与拓展,其中渗透的一些数学思想,对学生有着重要的启发作用。对于因式分解的学习,大多数学生在练习竞赛题时,只在不停地重复做题,一味的套公式背口诀,而不能总结因式分解方法,更不能发现其中蕴含的数学思想[1],导致学生在遇到新的题型时,不能做到举一反三。因此只有理解其中的含义,将思想方法总结到位,才能更易掌握因式分解的内容。
2、竞赛中因式分解方法
把一个多项式化为几个整式的乘积的形式,叫做把这个多项式因式分解[2]。因式分解与整式乘法互为逆变形:
其中,m为公因式,可以表示单项式或多项式。以下就是一些常用的因式分解方法。
2.1 提取公因式法
例1 分解因式(x-y)2n+1+2(x-y)2n(y-z)-(x-z)(x-y)2n
分析:注意到(y-x)2n=)(x-y)2n,
原式=)(x-y)2n [)(x-y)+2(y-z)-(x-z)] =(x-y)2n(y-z)。本题考查的是提公因式法,将(x-y)2n作为公因式提取出来,要注意的是括号中要化到最简。
2.2 公式法
因式分解中的公式法是应用最广泛的方法之一,公式应用得当,能使解题变得游刃有余。因式分解中的常用公式有平方差公式、完全平方公式、三项和完全平方公式、完全立方公式、立方和公式、立方差公式等[3]。许多竞赛题中,会将两种及以上的公式结合进行考察,这就要求学生熟练掌握公式的用法。
例2 分解因式:a6-b6
分析:解法一:先平方差,再立方差。
原式=(a3 )2-(b3 )2=(a3-b3 )(a3+b3 )=(a-b)(a2+ab+b2 )(a+b)(a2-ab+b2 )=(a-b)(a+b)(a2+ab+b2 )(a2-ab+b2 )
解法二:先立方差,再平方差
原式=(a2 )3-(b2 )3=(a2-b2 )(a4+a2 b2+b4 )=(a2-b2 )(a4+2a2 b2+b4-a2 b2 )=(a-b)(a+b)[(a2+b2 )2-a2 b2 ]=(a-b)(a+b)(a2+ab+b2 )(a2-ab+b2 )
就本题而言,解法一明显优于解法二,对于很多学生来说,他们会认为a4+a2 b2+b4是不能再进行因式分解的,因此因式分解的方法可能会不相同。
例3 已知248-1可以被60到70之间的某两个数整除,则这两个数分别是 和 。
分析:248-1=248-12=(224+1)(224-1)=(224+1)(212+1)(212-1)=(224+1)(212+1)(26+1)(26-1)=(224+1)(212+1)(26+1)(26-1)(23+1)(23-1).将题中的式子因式分解后发现(26+1)、(26-1)这两项恰好在60到70之间,因此248-1可以被65和63整除,本题的答案为65和63。题目所要用到的公式并不复杂,这题的关键在于要将因式分解到底,随后找出数值符合题意的因式。
2.3 (双)十字相乘法
例4 分解因式:x2-2xy-8y2-x-14y-6
分析:
原式=(x-4y-3)(x+2y+2)
对于常见的二次六项式,可以利用雙十字相乘法将各平方项系数和常数项分解,十字相乘的得交叉项系数,注意需要同时确保三个十字都能满足对应的交叉项。
2.4 主元法
当题目中含有多个字母时,可选择一个作为主要的“元”,将其他字母看作常数,并按之降幂排列,然后再用十字相乘法[4]。上一节中例4也可以利用主元法进行因式分解。
例4解法二:原式=x2+(2y+1)x-8y2-14y-6=x2-(2y+1)x-2(4y+3)(y+1)=(x-4y-3)(x+2y+2).
2.5 分组分解法
对于只含有四项的因式而言,可以采用“两两分组”和“三一分组”两种方法进行分解。
例5 分解因式:ax2 (y3+b3 )+by(bx2+a2 y).
分析:原式= axy3+ab3 y+b2 x2 y+a2 by2=xy(ay2+b2 x)+ab)(ay2+b2 x)=(ab+xy)(ay2+b2 x)
本题采用的是两两分组的方法,对于项数较多的题,首先要观察各项系数,把系数相同或有规律的项结合分组,问题往往能迎刃而解。
例6 分解因式1+a+b+c+ab+ac+bc+abc.
分析:原式=(ab+a+b+1)c+a+b+c+1=(ab+a+b+1)(c+1)=[a(b+1)+b+1](c+1)=(a+1)(b+1)(c+1)
2.6 换元法
如果题目中含有一些重复的单元,那么可以尝试使用换元法,可使题目整体变得简洁易解。
例7 分解因式:(6x-1)(4x-1)(3x-1)(x-1)+9x4
分析:原式=[(6x-1)(4x-1)] [(3x-1)(x-1)]+9x4=(6x2-7x+1)(12x2-7x+1)+9x4.
关键词:初中数学竞赛;因式分解方法;数学思想
1、因式分解的重要性
数学竞赛所涉及到的知识源于教材,也是教材内容的延伸与拓展,其中渗透的一些数学思想,对学生有着重要的启发作用。对于因式分解的学习,大多数学生在练习竞赛题时,只在不停地重复做题,一味的套公式背口诀,而不能总结因式分解方法,更不能发现其中蕴含的数学思想[1],导致学生在遇到新的题型时,不能做到举一反三。因此只有理解其中的含义,将思想方法总结到位,才能更易掌握因式分解的内容。
2、竞赛中因式分解方法
把一个多项式化为几个整式的乘积的形式,叫做把这个多项式因式分解[2]。因式分解与整式乘法互为逆变形:
其中,m为公因式,可以表示单项式或多项式。以下就是一些常用的因式分解方法。
2.1 提取公因式法
例1 分解因式(x-y)2n+1+2(x-y)2n(y-z)-(x-z)(x-y)2n
分析:注意到(y-x)2n=)(x-y)2n,
原式=)(x-y)2n [)(x-y)+2(y-z)-(x-z)] =(x-y)2n(y-z)。本题考查的是提公因式法,将(x-y)2n作为公因式提取出来,要注意的是括号中要化到最简。
2.2 公式法
因式分解中的公式法是应用最广泛的方法之一,公式应用得当,能使解题变得游刃有余。因式分解中的常用公式有平方差公式、完全平方公式、三项和完全平方公式、完全立方公式、立方和公式、立方差公式等[3]。许多竞赛题中,会将两种及以上的公式结合进行考察,这就要求学生熟练掌握公式的用法。
例2 分解因式:a6-b6
分析:解法一:先平方差,再立方差。
原式=(a3 )2-(b3 )2=(a3-b3 )(a3+b3 )=(a-b)(a2+ab+b2 )(a+b)(a2-ab+b2 )=(a-b)(a+b)(a2+ab+b2 )(a2-ab+b2 )
解法二:先立方差,再平方差
原式=(a2 )3-(b2 )3=(a2-b2 )(a4+a2 b2+b4 )=(a2-b2 )(a4+2a2 b2+b4-a2 b2 )=(a-b)(a+b)[(a2+b2 )2-a2 b2 ]=(a-b)(a+b)(a2+ab+b2 )(a2-ab+b2 )
就本题而言,解法一明显优于解法二,对于很多学生来说,他们会认为a4+a2 b2+b4是不能再进行因式分解的,因此因式分解的方法可能会不相同。
例3 已知248-1可以被60到70之间的某两个数整除,则这两个数分别是 和 。
分析:248-1=248-12=(224+1)(224-1)=(224+1)(212+1)(212-1)=(224+1)(212+1)(26+1)(26-1)=(224+1)(212+1)(26+1)(26-1)(23+1)(23-1).将题中的式子因式分解后发现(26+1)、(26-1)这两项恰好在60到70之间,因此248-1可以被65和63整除,本题的答案为65和63。题目所要用到的公式并不复杂,这题的关键在于要将因式分解到底,随后找出数值符合题意的因式。
2.3 (双)十字相乘法
例4 分解因式:x2-2xy-8y2-x-14y-6
分析:
原式=(x-4y-3)(x+2y+2)
对于常见的二次六项式,可以利用雙十字相乘法将各平方项系数和常数项分解,十字相乘的得交叉项系数,注意需要同时确保三个十字都能满足对应的交叉项。
2.4 主元法
当题目中含有多个字母时,可选择一个作为主要的“元”,将其他字母看作常数,并按之降幂排列,然后再用十字相乘法[4]。上一节中例4也可以利用主元法进行因式分解。
例4解法二:原式=x2+(2y+1)x-8y2-14y-6=x2-(2y+1)x-2(4y+3)(y+1)=(x-4y-3)(x+2y+2).
2.5 分组分解法
对于只含有四项的因式而言,可以采用“两两分组”和“三一分组”两种方法进行分解。
例5 分解因式:ax2 (y3+b3 )+by(bx2+a2 y).
分析:原式= axy3+ab3 y+b2 x2 y+a2 by2=xy(ay2+b2 x)+ab)(ay2+b2 x)=(ab+xy)(ay2+b2 x)
本题采用的是两两分组的方法,对于项数较多的题,首先要观察各项系数,把系数相同或有规律的项结合分组,问题往往能迎刃而解。
例6 分解因式1+a+b+c+ab+ac+bc+abc.
分析:原式=(ab+a+b+1)c+a+b+c+1=(ab+a+b+1)(c+1)=[a(b+1)+b+1](c+1)=(a+1)(b+1)(c+1)
2.6 换元法
如果题目中含有一些重复的单元,那么可以尝试使用换元法,可使题目整体变得简洁易解。
例7 分解因式:(6x-1)(4x-1)(3x-1)(x-1)+9x4
分析:原式=[(6x-1)(4x-1)] [(3x-1)(x-1)]+9x4=(6x2-7x+1)(12x2-7x+1)+9x4.