【種花家務(wù)·代數(shù)】1-4-04公式分解法『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』
【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』,此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版,并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材,本系列叢書共包含17本,層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平,其最大特點就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個世紀(jì)前的教材,很多概念已經(jīng)與如今迥異,因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實的學(xué)酥重新自修以查漏補缺。另外,黑字是教材原文,彩字是我寫的注解。
【山話嵓語】我在原有“自學(xué)叢書”系列17冊的基礎(chǔ)上又添加了1冊八五人教中學(xué)甲種本《微積分初步》,原因有二:一則,我是雙魚座,有一定程度的偶雙癥,但“自學(xué)叢書”系列中代數(shù)4冊、幾何5冊實在令我刺撓,因此就需要加入一本代數(shù),使兩邊能夠?qū)ε计胶?;二則,我認(rèn)為《微積分初步》這本書對“準(zhǔn)大學(xué)生”很重要,以我的慘痛教訓(xùn)為例,大一高數(shù)第一堂課,我是直接蒙圈,學(xué)了個寂寞。另外大學(xué)物理的前置條件是必須有基礎(chǔ)微積分知識,因此我所讀院校的大學(xué)物理課是推遲開課;而比較生猛的大學(xué)則是直接開課,然后在緒論課中猛灌基礎(chǔ)高數(shù)(例如田光善舒幼生老師的力學(xué)課)。我選擇在“自學(xué)叢書”17本的基礎(chǔ)上添加這本《微積分初步》,就是希望小伙伴升大學(xué)前可以看看,不至于像我當(dāng)年那樣被高數(shù)打了個措手不及。
第四章因式分解?
§4-4公式分解法
1、平方差的因式分解公式
【01】在§4-1里我們曾經(jīng)看到多項式 a2-b2 可以分解成兩個因式,就是?a2-b2=(a+b)(a-b)……(1)? 。
【02】事實上,這里我們是反過來應(yīng)用了兩數(shù)和與差的積的公式。
【03】我們可以把(1)作為一個公式,利用它來分解由一個數(shù)的平方減去另一個數(shù)的平方所構(gòu)成的多項式的因式。平方差的因式分解公式:
????????a2-b2=(a+b)(a-b)(因式分解公式1)。
例1.分解因式:(1) a2-x2;(2)?x2-y2? 。
【分析】可以直接應(yīng)用公式,只要把公式里的 a,b 用有關(guān)字母代進去就可以了,公式里的 a,在(1)內(nèi)是 a;在(2)內(nèi)是 x;公式里的 b,在(1)內(nèi)是x,在(2)內(nèi)是 y? 。
【解】(1)?a2-x2=(a+x)(a-x);(2)?x2-y2=(x+y)(x-y)? 。
例2.分解因式:(1) 4a2-9b2;(2) a?-4b?? 。
【分析】4a2=(2a)2,9b2=(3b)2,以 2a 和 3b 替代公式里的 a 和 b 就可以了。
【解】
(1) 4a2-9b2=(2a)2-(3b)2=(2a+3b)(2a-3b)? 。
(2) a?-4b?=(a2)2-(2b2)2=(a2+2b2)(a2-2b2)? 。
例3.分解因式:(1)16a1?-25b2x?;(2)36a?x1o-9b?y?? 。
【解】
(1)16a1?-25b2x?=(4a?)2-(5bx2)2=(4a?+5bx2)(4a?-5bx2);
(2)36a?x1o-9b?y?=(6a2x?)2-(3b3y?)2=(6a2x?+3b3y?)(6a2x?-3b3y?)? 。
例4.分解因式:
【分析】這里每一個多項式都是平方差的形式,所以都可以利用上面的公式1? 。例如,在(1)里,x-y 就相當(dāng)于公式里的 a;在(2)里,2(x-y) 相當(dāng)于公式里的 a;在(4)里,1 相當(dāng)于公式里的 b? 。
【解】
【注意】在第一步分解成因式時,不要省掉中括號,但以后要把這些括號內(nèi)盡量化簡,改用小括號。
習(xí)題4-4(1)
分解因式:
【答案】
例5.分解因式:(1) a?-b?;(2)?a?-9b?;(3)?a?-81b?;(4)?a1?-b1?? 。
【解】
(1) a?-b?=(a2)2-(b2)2=(a2+b2)(a2-b2)=(a2+b2)(a+b)(a-b)? 。
【說明】a2-b2 還可以應(yīng)用公式來分解,要繼續(xù)分解到不能分解為止。但 a2+b2 不能再分解,就把這個因式照抄下來,不要漏掉。
(2) a?-9b?=(a2)2-(3b2)2=(a2+3b2)(a2-3b2)? 。
【說明】a2-3b2 不能再分解了,因為 3 不能化成一個有理數(shù)的平方的形式。〖山注||? 到無理數(shù)領(lǐng)域后可以繼續(xù)分解為〗
例6.分解因式:(1) a3-ab2;(2) a?-9a2b2;(3) a2-b2+a-b;(4) 5(a2-b2)-a+b? 。
【解】
(1)先提出公因式 a,再應(yīng)用平方差公式,得 a3-ab2=a(a2-b2)=a(a+b)(a-b)? 。
(2)先提出公因式 a2,得 a?-9a2b2=a2(a2-9b2)=a2[a2-(3b)2]=a2(a+3b)(a-3b)? 。
(3)分成兩組,第一組應(yīng)用平方差公式,再提取公因式 (a-b),得 a2-b2+a-b=(a+b)(a-b)+(a-b)=(a-b)(a+b+1)? 。
【注意】如果把 a2-b2+a-b 變成 a2+a-b2-b=a(a+1)-b(b+1),就沒有公因式,不能分解下去,達不到因式分解的要求。遇到這種情況,要換一種分組方法再試。
(4) 5(a2-b2)-a+b=5(a+b)(a-b)-(a-b)=(a-b)[5(a+b)-1]=(a-b)(5a+5b-1)? 。
習(xí)題4-4(2)
分解因式:
【答案】
2、完全平方的因式分解公式
【04】我們計算兩數(shù)和或差的平方時可以應(yīng)用下面的公式:(a+b)2=a2+2ab+b2,(a-b)2=a2-2ab+b2? 。
【05】反過來就得到完全平方的因式分解公式:
????????a2+2ab+b2=(a+b)2(因式分解公式2),
????????a2-2ab+b2=(a-b)2(因式分解公式3)。
【注】因為 a2+2ab+b2 和 a2-2ab+b2 可以分別化成兩個數(shù)的和或者兩個數(shù)的差的平方,我們把它們叫做完全平方式。
例7.分解因式:(1) x2+2x+1;(2) x2-6ax+9a2;(3) 4a2-12ab+9b2;(4) a?+2a2b3+b?? 。
【解】
【說明】要確定能不能應(yīng)用公式2或3來分解,先要看兩個平方項,確定公式里的 a 與 b 在這里各是什么,然后看中間一項是不是相當(dāng)于+2ab 或-2ab? 。如果是的,就可以分解成為兩數(shù)和或差的平方形式了。在初學(xué)的時候,中間這個過渡性步驟,不要省掉。
例8.看下列各式的空格處各應(yīng)該填什么,才能夠應(yīng)用上面的分解因式公式2或3? 。
【解】
(1)這里 a 是 x,b 是 5y,∴ 2ab 應(yīng)該是 10xy,空白處是 10;
(2)這里 a 是10x,b 是 7y,∴ 2ab 應(yīng)該是 140xy,空白處是 140;
(3)這里 a 是 3x,從 36x 里分出 2·3x,得 2·3x·6,∴ b 是 6,空白處應(yīng)該是 36;
(4)這里 a 是,b 是 z2,空白處應(yīng)為
;
(5)這里 a 是 6a2,從 60a2b2x 里分出 2·6a2,得 2·6a2·5b2x,∴ b 是 5b2x,空白處應(yīng)該是 25b?x2;
(6)這里 a 是 7a,b 是 4b3,空白處應(yīng)為 2·7a·4b3=56ab3? 。
例9.分解因式:
【解】
習(xí)題4-4(3)
分解因式(1~10):
在下列各題的空白處填上適當(dāng)?shù)臄?shù)字或字母,使這個式子是一個完全平方式(11~14):
分解因式(15~20):
【答案】
例10.分解因式:x2-a2+2ab-b2? 。
【分析】這里不能直接應(yīng)用公式,但是把后面三項括成一組,先應(yīng)用公式3使 a2-2ab+b2 變成 (a-b)2,就可以應(yīng)用平方差公式再進行因式分解。
【解】
【注】如果把前面兩項與后面兩項各分成一組,那未 x2-a2+2ab-b2=(x2-a2)+(2ab-b2)=(x+a)(x-a)+b(2a-b),這樣就不能再分解下去,達不到因式分解的目的。
例11.分解因式:4x2+12xy+9y2-16z2? 。
【解】把前面三項括成一組,得
例12.分解因式:2ab-a2-b2+1? 。
【解】
例13.分解因式:x2-2xy+y2-a2-2ab-b2? 。
【解】
例14.分解因式:a2-4ab+4b2+6a-12b+9? 。
【解】
習(xí)題4-4(4)
分解因式:
【答案】
3、立方和或立方差的因式分解法
【06】從乘法公式:(a+b)(a2-ab+b2)=a3+b3 及 (a-b)(a2+ab+b2)=a3-b3,反過來就得到立方和或立方差的因式分解公式:
????????a3+b3=(a+b)(a2-ab+b2)(因式分解公式4),
????????a3-b3=(a-b)(a2+ab+b2)(因式分解公式5)。
例15.分解因式:(1) a3+8b3;(2) 27a3-1;(3) a?-b?;(4) 8x?+27y12? 。
【解】
【注意】切勿把 a3+b3 分解成為 (a+b)3,把 a3-b3?分解成為 (a-b)3? 。
習(xí)題4-4(5)
分解因式:
【答案】
例16.分解因式:x?-y?? 。
【解】先應(yīng)用平方差公式,而后再應(yīng)用公式4和5,得?
x?-y?=(x3)2-(y3)2=(x3+y3)(x3-y3)=(x+y)(x2-xy+y2)(x-y)(x2+xy+y2)? 。
【注】如果先應(yīng)用立方差公式,那末
x?-y?=(x2)3-(y2)3=(x2-y2)[(x2)2+x2y2+(y2)2]=(x+y)(x-y)(x?+x2y2+y?)? 。
下一步要把 x?+x2y2+y? 再進行分解,不太容易。實際上,x?+x2y2+y? 可以這樣分解:
x?+x2y2+y?=x?+x2y2+y?+x2y2-x2y2=x?+2x2y2+y?-x2y2=(x2+y2)2-(xy)2=(x2+y2+xy)(x2+y2-xy)=(x2+xy+y2)(x2-xy+y2),這里要加上一個 x2y2 再減去一個?x2y2,比較復(fù)雜了。以后如果遇到平方差公式與立方差公式都可以應(yīng)用時,總以先用平方差公式比較妥當(dāng)。
例17.分解因式:x3+x2+x-y3-y2-y? 。
【分析】先根據(jù)加法交換律與結(jié)合律把六項分成三組,第一組用立方差公式分解,第二組用平方差公式分解,這樣可以有一個二項公因式 x-y? 。
【解】
【注意】如果把原式直接分成有?x 的與有 y 的兩組,那末
x3+x2+x-y3-y2-y=x(x2+x+1)-y(y2+y+1),這樣就不能達到分解因式的目的。
習(xí)題4-4(6)
分解因式:
【答案】
4、完全立方的因式分解法
【07】從乘法公式:(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3 及?(a-b)3=a3-3a2b+3ab2-b3,反過來可得完全立方的因式分解公式:
????????a3+3a2b+3ab2+b3=(a+b)3(因式分解公式6),
????????a3-3a2b+3ab2-b3=(a-b)3(因式分解公式7)。
例18.分解因式:a?-3a?b+3a2b2-b3? 。
【解】
例19.分解因式:a3+6a2b+12ab2+8b3? 。
【解】
【說明】要應(yīng)用這兩個公式,可先看兩個立方項,確定公式里的 a 與 b 各是什么,然后看中間兩項是否剛剛是 3a2b 和 3ab2,再看符號是否對頭。一定要完全合適,才能應(yīng)用公式。
習(xí)題4-4(7)
分解因式:
【答案】