因式分解技巧集锦(二)

  题目一:因式分解$x^4-2x^2y-3y^2+8y-4$。1977年高考题,当年难住不少考生,如今初中知识简单求解。
  解题思路:通过观察发现,前两项可以设法凑成完全平方,通过增减项进行因式分解,解题步骤中规中矩,不需要特别技巧。

$\begin{split}\text{解:}\\&\text{原式=}(x^2)^2-2x^2y+y^2-4y^2+8y-4\\&=(x^2-y)^2-(4y^2-8y+4)\\&=(x^2-y)^2-(2y-2)^2\\&=(x^2-y+2y-2)(x^2-y-2y+2)\\&=(x^2+y-2)(x^2-3y+2)\end{split}$

  题目二:因式分解$x^3-6x-4$。难住不少同学,其实就是公式不熟练。
  解题思路:观察发现,有三次方,立即想到可以使用立方和差公式,由于常数项是4,可以通过加减常数来凑成立方和公式,然后在进行因式分解。另外,也可以通过前两项凑平方差公式的思路进行因式分解,难度也不大。

$\begin{split}\text{解法一:}\\&\text{原式=}x^3+8-6x-12\\&=(x+2)(x^2-2x+4)-6(x+2)\\&=(x+2)(x^2-2x+4-6)\\&=(x+2)(x^2-2x-2)\end{split}$

$\begin{split}\text{解法二:}\\&\text{原式=}x^3-4x-2x-4\\&=x(x^2-4)-2(x+2)\\&=x(x+2)(x-2)-2(x+2)\\&=(x+2)(x^2-2x-2)\end{split}$

  题目三:因式分解$x^5+x+1$。看似无从下手,但只要掌握添项技巧,类似题目易如翻掌。
  解题思路:观察发现,第一项是五次方、第二项是一次方,常数是1,首先想到的方法就是降次,如何降次?必须借助桥梁,通过添项、减项进行降次变换,以此作为突破口进行因式分解。

$\begin{split}\text{解:}\\&\text{原式=}x^5-x^2+x^2+x+1\\&=x^2(x^3-1)+x^2+x+1\\&=x^2(x-1)(x^2+x+1)+(x^2+x+1)\\&=(x^2+x+1)(x^3-x^2+1)\end{split}$


  $\bbox[yellow,8pt,border:2px solid red]{\text{拓展思维题:因式分解:}a^4-4a+3}$
  解题思路:观察发现最高次项是四次项,其次就是一次项,首先想到通过添项、减项凑成完全平方公式进行降次变换,以此作为突破口进行因式分解。类似情况高次项通常需要凑成平方差。
$\begin{split}\text{解:}\\&\text{原式}=(a^2)^2-2a^2+1+2a^2-4a+2\\&=(a^2-1)^2+2(a^2-2a+1)\\&=(a+1)^2\cdot(a-1)^2+2(a-1)^2\\&=(a-1)^2[(a+1)^2+2]\\&=(a-1)^2(a^2+2a+3)\end{split}$

  题目四:因式分解$x^2-120x+3456$。看着挺吓人,其实非常简单。
  解题思路:如果用十字相乘法,不是太好看出来结果,因为常数项比较大。可以通过凑完全平方公式的思路进行分解,常数项可以分解为两个数字,目的就是为了凑成完全平方公式,本质上与十字项乘法异曲同工。

$\begin{split}\text{解:}\\&\text{原式=}(x-60)^2-144\\&=(x-60)^2-12^2\\&=(x-60+12)(x-60-12)\\&=(x-48)(x-72)\end{split}$

  题目五:因式分解$x^3+(x^2-3x+4)^2+2$。学习拉玛努金瞪眼法!有的时候,分解因式也是需要第六感觉的。
  解题思路:乍一看,似乎无法下手,展开括号里面的多项式有四次方,更是无法分解了。怎么办呢?我们只能从常数2开始考虑,想办法把这个2变成两个数,一个可以和$x^3$进行分解因式,一个可以和括号里面的那一串进行分解,如何拆分这个常数2呢?突然想到$27-25=2,27=3^3,25=5^2$,也许这样可以?非要给这种拆分整数的方法起个名字的话,不妨叫他拉玛努金瞪眼法!拉玛努金是数学天才,据说特别善于对整数进行巧妙的变形。

$\begin{split}\text{解:}\\&\text{原式=}x^3+27-25+(x^2-3x+3)\\&=x^3+3^3+(x^2-3x+4)^2-5^2\\&=(x+3)(x^2-3x+9)+(x^2-3x+4+5)(x^2-3x+4-5)\\&=(x+3)(x^2-3x+9)+(x^2-3x+9)(x^2-3x-1)\\&=(x^2-3x+9)(x^2-2x+2)\end{split}$

  题目六:分解因式$a^5+b^5-(a+b)^5$。俄国初中考试题,谁说国外数学简单,这种因式分解也有些生猛!
  解题思路:这种题目看似生猛,其实技巧性并不是很强,主要考察公式记忆,不仅需要记住平方公式、立方公式、还需要记住四次方、五次方的相关公式,只要公式记得牢,代入即可。

$\begin{split}\text{解:}\\&{原式=}(a+b)(a^4-a^3b+a^2b^2-ab^3+b^4)-(a+b)(a+b)^4\\&=(a+b)\left[a^4-a^3b+a^2b^2-ab^3+b^4-(a+b)^4\right]\\&=(a+b)\left[(a^4-a^3b+a^2b^2-ab^3+b^4)-(a^4+4a^3b+6a^2b^2+4ab^3+b^4)\right]\\&=(a+b)(-5a^3b-5a^2b^2-5ab^3)\\&=-5ab(a+b)(a^2+ab+b^2)\end{split}$


  $\bbox[yellow,8pt,border:2px solid red]{\text{拓展思维题:因式分解:}a^6+4a^3-1}$,这是一道比较难,但是解法巧妙的题目。
  解题思路:这种类型的因式分解,常见的方法都不行,无论是试探法、分组法都没有办法进行分解,这里需要使用因式分解的另外一种方法:求根法。先求出其中的一个因子,然后通过综合除法进行因式分解。

$\begin{split}\text{解:}\\&\text{设原式为方程:}(a^3)^2+4a^3-1=0\ldots(1)\\&\text{将$a^3$看成整体,可以求出:}a^3=-2\pm\sqrt5\\&假定x、y是原方程式(1)的两个根,则有:\begin{cases}x^3=-2+\sqrt5\\[2ex]y^3=-2-\sqrt5\end{cases}\Rightarrow x^3\cdot y^3=-1\Rightarrow xy=-1\ldots(2)\\&\because x^3+y^3=-4\Rightarrow x^3+y^3=(x+y)(x^2+y^2-xy)=(x+y)\left[(x+y)^2-3xy\right]\ldots(3)\\&令x+y=t,则(3)式换元后可得:t(t^2+3)=-4\ldots(4)\\&\because 通过试探法可以看出来t=-1是方程式(4)的一个根,也就是说(4)式左边一定包含t+1这个因子\\&\therefore t^3+3t+4=0\Rightarrow t^3+1+3t+3=0\Rightarrow (t+1)(t^2-t+1)+3(t+1)=0\\&\therefore (t+1)(t^2-t+4)=0\\&显然t^2-t+4=0的\Delta=-\sqrt{15}\lt0,无实根\\&\therefore t=-1\\&\therefore x+y=-1,xy=-1\\&\therefore x、y是方程a^2+a-1=0的两个根。\\&\because x、y同时也是(1)式方程的两个根\\&\therefore (1)式左边必然包含a^2+a-1这个因子。\\&\therefore通过综合除法,可得:原式=(a^2+a-1)(a^4-a^3+2a^2+a+1)\end{split}$

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《 “因式分解技巧集锦(二)” 》 有 2 条评论

  1. 一般来说,记忆到五次方也就可以了。在中考、高考中出现五次方以上的分解因式的概率不大,即使有五次方以上的分解因式或解方程问题,也是需要通过一定技巧来降低幂次求解的,不需要逐项展开。

    $\displaystyle完全平方公式:(a\pm b)^2=a^2\pm2ab+b^2$
    $\displaystyle平方差公式:a^2-b^2=(a+b)(a-b)$
    $\displaystyle完全立方公式:(a\pm b)^3=a^3\pm3a^2b+3ab^2\pm b^3$
    $\displaystyle立方差公式:a^3-b^3=(a-b)(a^2+ab+b^2)$
    $\displaystyle立方和公式:a^3+b^3=(a+b)(a^2-ab+b^2)$

    $\displaystyle四次方差公式:a^4-b^4=(a-b)(a^3+a^2b+ab^2+b^3)$
    $\displaystyle四次方和公式:a^4+b^4=(a+b)(a^3-a^2b+ab^2-b^3)$
    $\begin{split}\displaystyle完全四次方公式:(a\pm b)^4=a^4\pm4a^3b+6a^2b^2\pm4ab^3+b^4\end{split}$

    $\displaystyle五次方差公式:a^5-b^5=(a-b)(a^4+a^3b+a^2b^2+ab^3+b^4)$
    $\displaystyle五次方和公式:a^5+b^5=(a+b)(a^4-a^3b+a^2b^2-ab^3+b^4)$
    $\begin{split}\displaystyle完全五次方公式:&(a\pm b)^5=a^5\pm 5a^4b+10a^3b^2\pm10a^2b^3+5ab^4\pm b^5\end{split}$

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