王梓瑜讲义1.19因式分解

因式分解

1.二元二次因式分解,如果不好做可以直接Δ来分解。

2.有时候对原先题目给定的主元不好解决,可以考虑换主元。这种想法在各类函数问题里非常常用。

3.熟悉多项式的猜根,并且能用多项式的长除法算出另外的因式。





例题:证明在m,n都是大于1 的整数的时候,m^{4}+4 n^{4}是合数。(《因式分解》p20)


分解出\left(m^{2}+2 n^{2}+2 m n\right)\left(m^{2}+2 n^{2}-2 m n\right)之后,想要证明是合数,那就证明不是素数也不是1

不是1容易证明

不是素数,用\underline{反证法},假如是素数,那么较小的一个一定是1

所以m^{2}+2 n^{2}-2 m n=1,这个方程有正整数根,1.,可以直接用\Delta去解,整理成m的二次方程,因为有根所以\Delta\geq 0,容易证明矛盾。 2.,可以直接\underline{配方}:m^{2}+2 n^{2}-2 m n=(m-n)^2+n^2>1





例题:分解因式:-a^{4}-b^{4}-c^{4}+2 a^{2} b^{2}+2 b^{2} c^{2}+2 c^{2} a^{2}  (《因式分解》p20) 

(海伦公式的分解形式,值得背住)


最后分解的结果是(a+b+c)(a+b-c)(a-b+c)(b+c-a),这个公式值得背住。

这题解决的时候一个重要的观察是用\underline{a做主元}的时候,只有a的四次和二次项,所以其实这是一个a^2的二次函数,整理成二次函数之后可以用\underline{十字相乘或者\Delta}来做(\Delta计算量大一点,但是一定能做)





例题:分解因式:x y z\left(x^{3}+y^{3}+z^{3}\right)-y^{3} z^{3}-z^{3} x^{3}-x^{3} y^{3}(《因式分解》p39) 

\underline{齐次六次!而且是轮换对称}

所以在发现有个因式x^2-yz之后,很容易写出另外两个因式:y^2-zx,z^2-xy。然后因为总共次数只有6次,我们已经有三个2次了,所以不会再有别的因式了!

最后要小心一下正负号,这时候只要挑出一项来比对一下就好了。




例题:分解因式:a b\left(x^{2}-y^{2}\right)-\left(a^{2}-b^{2}\right)(x y+1)-\left(a^{2}+b^{2}\right)(x+y) (《因式分解》p37) 

(原来题目里按照x,y去整理的,如果不好分解,试着用a,b为主元)


\underline{并不是齐次的,但是关于a,b是齐次的,考虑以a,b为主元}

按照a^2,ab,b^2来整理系数,很容易发现可以进一步十字相乘做




例题:分解因式:(a x+b y+a y)^{2}+(b x-a y)(a x+b y+a y)+(b x-a y)^{2}(《因式分解》p42) 

(和上面的题目是完全一样的想法。暴力展开去做。)


\underline{暴力展开,展开有时候是很有效的方法。}

然后取a b主元整理系数,和上题一样。




例题:分解因式:x^{4}+2 x^{3}-3 x^{2}-4 x+4 (《因式分解》p50) 


猜根,因为首项系数为1,所以猜有(x-a)因式。a一定整除4!





例题:分解因式:5 x^{4}+12 x^{3}+17 x^{2}+9 x-7 (《因式分解》p50) 


猜根,因为首项系数不是1,所以猜有(ax-b)因式,a一定整除5,b一定整除7!

分解了(5 x+7)\left(x^{3}+x^{2}+2 x-1\right)之后,还要想想为什么后面那个3次的不能继续分解。

假如可以继续分解。那么一定有一次因式(ax-b),那么和上面的分析一样,a整除1,b整除1,所以就一定是(x-1)或者(x+1)但是±1都不是\left(x^{3}+x^{2}+2 x-1\right)的根,所以不能继续分解。





例题:分解因式:x^{4}+x^{3}+2 x^{2}-x+3  (《因式分解》p51) 

(有的时候用猜根的方法发现没有一次因式,考虑2次乘2次,这时候没法直接解,用待定系数)


四次的方程

一...假如有一次因式,那么设成(x-a),a整除3,所以一定是±1  ±3,这四个都不是根,所以没有一次因式。

二...假如是二次×二次,直接用待定系数!

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