小達人教你如何用,十字交叉與因式定理,解決因式分解的難題

2021-01-08 數學的蔚藍天空

其實在我們日常的解題過程中,我們對因式分解題通常採用「十字交叉」法,來進行解答,但其實我們很多人都搞不懂怎樣運用「十字交叉」法。今天小達人教大家如何快速的解決因式分解的難題。

將(ax+b)(cx+d)假定為該式因式分解後的形式,則3x2+7x+2=(ax+b)(cx+d),右邊展開後,假定x2、x的係數及常數項分別與左邊相等,則可得:

ac=3

ad+bc=7

bd=2

即,將a、b、c、d像圖1一樣放置,並依照右圖的圖解變化。

那麼,讓我們來找一下符合條件的a、b、c、d。

ac相乘得3,只有3和1這個組合符合條件。首先依照圖2寫下3、1。

bd相乘得2,只有1和2的組合符合條件。但是,從上至下可以有1、2的順序,也可以有2、1的順序,所以我們將這兩種情況分別列出(參照下面的圖)。

對角線相乘,所得乘積相加,和為7的組合即為正確的組合。

若像下圖一樣標記,則上面的那張圖則為正確答案。

因式分解的結果為:

(3x+1)(x+2)

這項操作被稱為十字交叉因式分解法。

在我們熟悉這項操作之前可以藉助圖形來思考,不過,在熟悉之後仍有很多同學離不開圖形的幫助。這可不值得提倡哦。

在因式分解6x2-x-12時,6有(6,1)和(2,3)兩種分解方法。-12有好幾種組合:(-1,12),(-2,6),(-3,4),(-4,3),(-6,2),(-12,1)。如果一一寫下來會耗費大量時間。

所以,正確組合的判斷很大程度上需要依賴「直覺心算能力」。

比如這道題中,ad和bc的絕對值相差1,abcd全部相乘為6×12得72,那麼,乘積為72且兩數相差1的組合只可能是8×9。

9拆解後只能得到3×3,所以a和d是3和3,c和b是2和4。

之後看一下正負符號,即可得到(3x+4)(2x-3)的正確答案。

實際上,十字交叉法還有一種較為高級的隱藏技能,即將解方程的思路代入因式分解。

讓我們嘗試將3x2-5x+2因式分解。

若將x=1代入上式可變為:3-5+2=0。

則3x2-5x+2必定有一個因式是(x-1),理由如下:

假設3x2-5x+2=(x-1)(ax+b)+c(c≠0)……☆

無論x為多少,帶☆號的式子都成立(單純的變形不會影響等式)。

讓我們把x=1代入☆式。

於是,左邊和剛才一樣變為0,右邊(x-1)的部分變為零,只餘c。故c只可能為0。

綜上,3x2-5x+2必定有一個因式(x-1)。

接下來(3x-2),我們只需要考慮二次項的係數和常數即可。

像這樣,拿到ax2-bx+c形式的算式時,若將x=k代入後所得值為0,則該式必然含有(x-k)的因式(這是標題中所提因式定理的特別情況)。

6x2-x-12同樣可以利用這個思路來解。

從結果開始推導,將其因式分解後結果為(3x+4)(2x-3),也就是說:6x2-x-12=(3x+4)(2x-3)。

請將x=代入計算,右邊為0,左邊也應當為0。

反過來思考,假設有整數m、n、k、l,6x2-x-12=(mx+n)(kx-l)。

因式分解後,若將x=代入,則左邊一定為0。由mk=6可知m是6的約數,由nl=12可知n是12的約數,因此我們需要尋找的是形式為,並且代入6x2-x-12後結果為0的數字。

綜上所述,將ax2+bx+c因式分解時,只需找到滿足形式為,並且代入原式後結果為0的數字即可。

若這個數字為,則原式必然含有因式(px-q)。

更令人興奮的是,是方程ax2+bx+c=0的解,所以我們還可以利用它來求得二次方程解法的公式哦!

回顧這種方法我們可以發現,它主要適用於不適合十字交叉法或係數加減後很容易得到0的情況,千萬不要濫用這個方法哦(如果不加辨別地胡亂使用,反而可能把簡單問題複雜化)。

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