请问一元三次方程怎么因式分解?

请问一元三次方程怎么因式分解?

一元三次式如果能在有理数域内分解因式,那么,有以下一般性的规律:

一、x³ 的系数是“1”

①f(x)一定能够分解为(x+a)(x²+bx+c)形式,如果2次式还能够分解因式,则f(x)就是3个1次因式的乘积。

②2次式也是f(x)的一个因式,可以将 x³ 用 x 的1次式表示,代入f(x),则f(x)=0.也就是说,能使f(x)=0的2次式,是f(x)的一个因式,那么,用 x 的1次式表示 x³ 和 x²,代入f(x),f(x)一定等于0.反之,不能使f(x)=0的2次式就不是f(x)的因式.

因此,“因式”不仅仅指常数的质因数分解,“因式”还包括使f(x)=0的多项式,能使f(x)=0的多项式,也是f(x)的因式。对3次多项式来说,如果要分解因式,那么,首先考虑的是这个3次多项式可能包含有(x³-1)、(x³+1)或(x²+x+1)、(x²+x-1)、(x²-x-1)、(x²-x+1)等因式,因为这些因式都是可能使f(x)=0的因式。

很明显的,题主的题目可以通过分组分解因式,提取公因式得到结果:

用因式定理判断f(x)中有(x-a)这个因式,那么,就直接用增减法或拆分法来分解因式了。怎样判断因式呢?如果3次多项式能分解因式,那么,其常数项一定可以进行质因素分解,就用每一个质因素代入3次式计算,总有一个质因素能使3次多项式等于0,使3次式等于0的这个质因素就是这个3次多项式的一个因式。题主所说的“系数之和等于0,则方程必有有理数根1”,就是用的因式定理判断出方程有“1”这个有理数根,代入方程计算,x 的各项都是“1”,其实质就是方程的系数和等于0,这没有什么神奇的。

二、x³ 的系数不是“1”

f(x)能分解的因式形式是:

①f(x)=(mx+n)(x²+bx+c).

②f(x)=(mx+n)(ax²+bx+c).

③f(x)=(x+k)(ax²+bx+c).

如果2次式还能分解因式,那么,f(x)就是3因式的乘积。

例1、

通过计算可知,f(x)中有(x²+x+1)这个因式,只要找到了其中一个因式,就可以根据这个因式对原多项式用“增减法”或“拆分法”来分解因式。显然,f(x)能分解成②这种形式,既然已经知道了 b 和 c 都等于1,那么,(mx+n)中的 m 和 n 也就很容易确定了。2次项的系数是1,∴ m=3,1×n=-2,∴ n=-2。

∴ f(x)=(mx+n)(x²+bx+c)

=(mx+n)(x²+x+1)

=(3x-2)(x²+x+1).

例2、

∴ f(x)有因式(x²-x-1),就可以用拆分法和增减法分解因式:

用因式定理分解因式,很容易判断出 x=1 时,多项式等于0,∴

例3、

所以有因式(x+3),用“拆分法”分解因式:

这种方法可以称为“降幂法”,其意义和作用在于我们不能一眼观察出f(x)的有理数因式时,就可以用这个方法找到这个有理数因式.比如:

例4、

可知,f(x)中没有(x²+x+1)这个因式,但是,从计算的结果可知,要使f(x)=0,只能是 x=-3.于是,(x+3)是f(x)的一个因式:

例3中令f(x)=0来求出要找的因式只能满足 x 是整数的条件,对分数的情形就不适用了。当然,我们还可以用其它方法来分解因式,从常数项“75”入手,对“75”分解质因数,只有两种情况,一是 3×25,二是 5×15,再看后面的2次3项式,如果考虑把4提出来,那么,就又要剩余 x 项,所以,只能考虑提出2,这样,前两项就是:2x²—11x,要使这个2次式能分解因式,常数项是有很多种情况的,但是结合已知的常数项“75”,那么,这个2次式的常数项也就基本确定了。拆分这个常数“75”的一个基本原则是:剩余的常数一定可以与3次项组成立方和公式或立方差公式!可以说,这是分解3次式或3次方程因式的一个“规律”或一个“诀窍”!从2次式考虑用十字相乘法分解因式来拆分原3次式或3次方程的常数项,这是分解3次式或3次方程因式的“绝活”。所有的3次式或3次方程,只要能分解因式,都可以用这个方法。对此题而言,我们可以优先考虑3次项,因为常数是“—75”,比较大,所以,优先拆分为(—27,—48),那么,2次式就是:

2(2x²—11x—24),判别式为:

⊿=11²—4×2×(—24)=121+192=313,

不是平方数,说明这个2次式不能分解为有理因式。我们又改变符号,拆分为(27,—102),此时,2次式为:2(2x²—11x—51),判别式为:

⊿=11²—4×2×(—51)=121+408=529=23²,

可以分解因式为:(x+3)(2x—17).

当然,用十字相乘法一眼就能完成。而3次项与27恰好能成为立方和公式:

x³+27=x³+3³=(x+3)(x²—3x+9).

它们有公因式(x+3),于是,这个3次式或3次方程完成分解因式。

另外,还可以用“待定系数法”来分解,毕竟常数项只有两种情况,考虑常数项为负号,所以,两因式只可能一正一负,总有一个情形是满足3次方程或3次式的,否则,这个3次方程或3次式在有理数域内不能分解因式,在此就略去了。

例5、

所以f(x)中没有(x²+x+1)这个因式,而 3x-1=0又不符合要求。但用因式定理我们很快就能确定其中的因式之一:

判断出有因式(x-2)之后,就可以用拆分法来分解因式了:

还可以是:

一般比较简单的3次多项式都可以用因式定理来判断其中所包含的因式,然后以此因式作“标准”用“增减法”和“拆分法”来分解因式。

例6、2x³-5x²+x+2.

这个就是题主所说的“方程的各项系数之和等于0,方程必有有理数根1”。

通过计算,f(x)有(x-1)和(x-2)两个因式,既然有这两个因式,那么,f(x)就一定有因式:

(x-1)(x-2)=x²-3x+2.

那剩下的一个因式就是(2x+1)无疑了。可见,用因式定理判断出因式后,分解方法是比较多的。难的是有的3次多项式用因式定理不是一下就能判断出因式的。

例7、

拆分法分解因式:

有的3次式一下不容易用因式定理判断出其中的因式,就可以用“待定系数法”分解,因为我们总是可以判断出能够分解的形式。

例8:如果下面这个分解形式不成立,就改为(3x+a)(2x²+bx+c)形式,或者是(x+a)(6x²+bx+c)形式,必定是这三者之一。

解方程组的方法是从常数项的质因式分解入手,总有一个质因式是符合要求的。

例9、x³+19x²+56x-196.

分解这个3次式的因式,我们可以从两方面入手:一是对“196”进行质因素分解:

196=2•2•7•7=4•49=2•98.

二是观察这个3次式,前面3项都是正项,常数项是负项,由此可以初步判断前3项之和等于常数项,所以,又得出结论说:x 不可能是负值,否则,负项的值大于正项的值是不能使3次多项式等于0的。

再看看最后一组质因素,19•2=38,而要使 x 项的系数=56,其常数应该是:38+56=94,其2倍应该是188,说明“196”中多了“8”,而这个“8”可以表示为:2³,又恰恰与3次项可以组合成立方差公式,由此判断,这个3次多项式有因式(x-2),于是,得到以下分解方法:

例10:2y³-5y²-16y+39.

常数项“39”可以分解为:3•13,观察1次项系数为“-16”,所以,很快联想到十字相乘法,将3•13分解为:(-3)•(-13),且(-3)+(-13)=-16,于是,增减1项 y²,后3项用十字相乘法分解,前两项提取公因式后恰有(y-3),所以,用增减法得到分解:

例11、y³+9y²+26y+24.

多项式各项都是正项,所以,y 值一定是负值,其因式为正项,∵ 24=2•3•4,∴ 可以初步判断其因式可能是(y+2)或(y+3)或(y+4),如果以(y+2)为因式来分解,那么,中间两项的系数之间的比例就应该是:2+7,14+12,12的2倍恰好是24,于是,用拆分法分解:

当然,该多项式还有另外的分解方法。

例12、x³-2x²-23x+60.

观察常数项“60”,可以分解为:3•20,又发现1次项系数为“-23”,所以,常数项就分解为:(-3)•(-20),它们之和=(-3)+(-20)=-23,于是,增减项是:x²,后3项用十字相乘法,所以得到以下分解法:

例13、x³+3x-14.

常数项“14”质因素分解为:(-2)•7,所以,将2代入多项式计算,发现多项式等于0,说明多项式有(x-2)这个因式,于是,用拆分常数的方法分解因式:

例14、x³+3x+5•2½.

常数项含有2½,又没有2次项,又全部都是正项,要使3次式等于0,则 x 一定是负值,把常数项拆分为:2•2½+3•2½,那么,后两项是:3(x+2½),而 2•2½=(2½)³,可以与3次项组合为立方和公式,于是,得到以下分解方法:

例14、x³-(9-2½)x+3•2½.

用上面的方法分析,因为缺2次项,常数项又含有“3”,所以,3次式要抵消掉2½,可以首先考虑 x=-3,这样,1次项展开就恰恰能抵消常数项,却又多出了“27”,但27=3³,与3次项组合成立方和公式,又刚好抵消掉多出的“27”,于是,用增减法使3次式得到分解,增减27:

用“降幂法”还可以分解高次多项式的因式,最能体现其使用价值和适用性了。“降幂法”可以说是分解高次多项式因式的一个比较好的方法,因为它能比较快速的判断出多项式中之一的因式,为分解因式寻找到了比较快捷的方法。之所以说这是一个好方法,就是因为多项式的常数项是“1”,再也不能进行质因素分解了,说明这个高次多项式一定没有有理数因式,就只能是2次式和3次式及4次式的乘积,所以,计算高次多项式寻找其中的2次式、3次式及4次式就成了分解高次多项式的一个“捷径”。下面举几个高次多项式分解因式的例题:

既然已经判断出了有(x²+x+1)这个因式,如果一时还不知道如何增减项或拆分项,那么,就直接用“待定系数法”来分解了,其另一个因式必然是(x³+ax²+bx+1)。展开因式时不需要完全展开,只展开我们要求的待定系数所包含的项就可以了,求出来的待定系数也一定能满足条件或符合其他项的要求的:

例15、

由于原式有 x²+x+1 这个因式,所以对原式采取“硬凑”的方法,然后提取公因式:

例16:

还可以用“待定系数法”分解,展开时,只要计算出 x 的7、6次方的系数和 x 的系数就可以了,没必要完全展开,求出这3项的系数也一定满足后面系数的.