1. 基本概念
定义
因式分解:把一个多项式化成几个整式的乘积的形式。
要点
- 结果必须是乘积形式
- 每个因式必须是整式
- 分解要彻底(不能再分解为止)
2. 因式分解方法
2.1 提公因式法
方法:找出多项式各项的公因式,提到括号外面。
公式:ma+mb+mc=m(a+b+c)
公因式的确定:
- 系数:取各项系数的最大公约数
- 字母:取各项都含有的相同字母
- 指数:取相同字母的最低次幂
例题:
6x2y−9xy2+3xy
=3xy(2x−3y+1)
2.2 公式法
利用乘法公式的逆运算进行分解。
平方差公式
a2−b2=(a+b)(a−b)
例题:
x2−9
=x2−32
=(x+3)(x−3)
完全平方公式
a2+2ab+b2=(a+b)2
a2−2ab+b2=(a−b)2
例题:
x2+6x+9
=x2+2⋅x⋅3+32
=(x+3)2
立方和与立方差公式
a3+b3=(a+b)(a2−ab+b2)
a3−b3=(a−b)(a2+ab+b2)
例题:
8x3−27
=(2x)3−33
=(2x−3)(4x2+6x+9)
2.3 分组分解法
适用于四项或四项以上的多项式。
方法:
- 分组:合理分组,使每组能分解或因式分解
- 组内分解:对各组分别分解
- 整体提取:各组之间有公因式时提取
两种常用分组方式:
- 二二分组:am+an+bm+bn=a(m+n)+b(m+n)=(m+n)(a+b)
- 三一分组:用于二次六项式或类似结构
例题:
ax+ay+bx+by
=a(x+y)+b(x+y)
=(x+y)(a+b)
2.4 十字相乘法
主要用于二次三项式:ax2+bx+c
方法:
将a分解为a1a2,c分解为c1c2,使得:
a1c2+a2c1=b
图解:
a1 c1
× ×
a2 c2
---------
a1c2 + a2c1 = b
结果:(a1x+c1)(a2x+c2)
例题:
分解 2x2+7x+3
解:
a=2=1×2,c=3=1×3
检验:1×3+2×1=3+2=5 ✗
重新:c=3=3×1
检验:1×1+2×3=1+6=7 ✓
所以:2x2+7x+3=(x+3)(2x+1)
2.5 拆项添项法
当多项式无法直接分解时,可以尝试拆开一项或添加两项再减去两项。
例题:
分解 x4+4
解:
x4+4
=x4+4x2+4−4x2 (添加4x2再减去4x2)
=(x4+4x2+4)−4x2
=(x2+2)2−(2x)2
=(x2+2+2x)(x2+2−2x)
=(x2+2x+2)(x2−2x+2)
3. 重要公式和定理
3.1 常用公式总结
- a2−b2=(a+b)(a−b)
- a2+2ab+b2=(a+b)2
- a2−2ab+b2=(a−b)2
- a3+b3=(a+b)(a2−ab+b2)
- a3−b3=(a−b)(a2+ab+b2)
- a3+3a2b+3ab2+b3=(a+b)3
- a3−3a2b+3ab2−b3=(a−b)3
3.2 因式定理
定理:多项式f(x)有一个因式(x−a)的充要条件是f(a)=0
应用:当多项式次数较高时,可以通过试根法寻找因式
例题:
分解 x3−3x+2
解:令f(x)=x3−3x+2
f(1)=1−3+2=0,所以有因式(x−1)
用多项式除法:(x3−3x+2)÷(x−1)=x2+x−2
=(x−1)(x2+x−2)
=(x−1)(x+2)(x−1)
=(x−1)2(x+2)
4. 分式分解
4.1 分式分解的基本步骤
分式分解通常指将有理分式分解为部分分式之和,但在初中阶段,更常见的是对分母进行因式分解以便通分或化简。
基本思路:
- 对分母进行因式分解
- 确定最简公分母
- 通分计算
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4.2 例题解析
例题1:分母因式分解
化简:x2−2x+1x2−1
解:
x2−2x+1x2−1
=(x−1)2(x+1)(x−1)
=x−1x+1 (x=1)
例题2:分式加减
计算:x2−11+x+11
解:
x2−11+x+11
=(x+1)(x−1)1+x+11
=(x+1)(x−1)1+(x+1)(x−1)x−1
=(x+1)(x−1)1+x−1
=(x+1)(x−1)x
例题3:复杂分式分解
分解:x3−4xx2+3x+2
解:
x3−4xx2+3x+2
=x(x2−4)(x+1)(x+2)
=x(x+2)(x−2)(x+1)(x+2)
=x(x−2)x+1 (x=0,2,−2)
例题4:分式方程
解方程:x−21+x+23=x2−44
解:
首先分解分母:x2−4=(x+2)(x−2)
方程两边同乘以(x+2)(x−2):
(x+2)+3(x−2)=4
x+2+3x−6=4
4x−4=4
4x=8
x=2
检验:x=2使分母x−2=0,为增根
所以原方程无解
5. 综合例题解析
例题1:提公因式与公式法结合
分解:4x2−9y2+4x+1
解:
4x2−9y2+4x+1
=(4x2+4x+1)−9y2
=(2x+1)2−(3y)2
=(2x+1+3y)(2x+1−3y)
例题2:分组分解
分解:x3+x2−x−1
解:
x3+x2−x−1
=x2(x+1)−1(x+1)
=(x+1)(x2−1)
=(x+1)(x+1)(x−1)
=(x+1)2(x−1)
例题3:十字相乘
分解:6x2−5x−6
解:
a=6=2×3,c=−6=2×(−3)
检验:2×(−3)+3×2=−6+6=0 ✗
正确:a=6=2×3,c=−6=3×(−2)
检验:2×(−2)+3×3=−4+9=5 ✗
正确:a=6=3×2,c=−6=2×(−3)
检验:3×(−3)+2×2=−9+4=−5 ✗
正确:a=6=3×2,c=−6=−2×3
检验:3×3+2×(−2)=9−4=5 ✗
实际上:6x2−5x−6=(2x−3)(3x+2)
检验:(2x−3)(3x+2)=6x2+4x−9x−6=6x2−5x−6 ✓
例题4:分式综合
化简:x2−4x2−4x+4÷x+2x−2×x−21
解:
x2−4x2−4x+4÷x+2x−2×x−21
=(x+2)(x−2)(x−2)2×x−2x+2×x−21
=(x+2)(x−2)(x−2)2×x−2x+2×x−21
=(x+2)(x−2)⋅(x−2)⋅(x−2)(x−2)2⋅(x+2)
=x−21 (x=2,−2)
6. 综合练习
- 分解因式:x4−16
- 分解因式:x2+4xy+4y2−9
- 分解因式:x3−2x2−x+2
- 化简:x2−6x+9x2−9
- 计算:x2−41−x+21
- 解方程:x−1x−x+13=1
答案:
- (x2+4)(x+2)(x−2)
- (x+2y+3)(x+2y−3)
- (x−2)(x+1)(x−1)
- x−3x+3 (x=3)
- (x+2)(x−2)2−x
- x=2 (检验:x=2是原方程的解)
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