因式分解是什麼
國小學過質因數分解,把 12 寫成 2 × 2 × 3;因式分解是同樣的想法,把多項式寫成幾個比較簡單的多項式相乘。x² + 5x + 6 = (x + 2)(x + 3),x + 2 和 x + 3 都叫做 x² + 5x + 6 的因式。
要檢查因式分解對不對,只要把括號乘開,看看是不是回到原來的式子:(x + 2)(x + 3) = x² + 3x + 2x + 6 = x² + 5x + 6,所以正確。因式分解要分解到不能再分解為止,例如 3x² − 12 = 3(x² − 4) 還沒做完,x² − 4 還能再分解。
因式分解公式
因式分解的公式,就是把乘法公式的等號左右對調。看到式子時,先想它像哪一個公式展開後的樣子。
因式分解題目
因式分解的技巧,是照固定順序判斷:先提公因式,再看是兩項還是三項。兩項式找平方差,三項式先看是不是完全平方,不是的話用十字交乘。每一題最後都把答案乘開檢查。
例 1因式分解 6x² + 9x
- 兩項的公因式是 3x
- 6x² + 9x = 3x(2x + 3)
- 檢查:3x × 2x + 3x × 3 = 6x² + 9x
答:3x(2x + 3)
例 2因式分解 4x² − 25
- 4x² = (2x)²,25 = 5²,是平方差
- (2x + 5)(2x − 5)
- 檢查:(2x)² − 5² = 4x² − 25
答:(2x + 5)(2x − 5)
例 3因式分解 x² − 10x + 25
- x² 和 25 = 5² 都是平方,中間 10x = 2 × x × 5,是差的平方
- (x − 5)²
- 檢查:(x − 5)² = x² − 10x + 25
答:(x − 5)²
例 4因式分解 x² − x − 12
- 找兩個數相乘是 −12、相加是 −1
- −4 和 3:(−4) × 3 = −12,−4 + 3 = −1
- (x − 4)(x + 3)
- 檢查:x² + 3x − 4x − 12 = x² − x − 12
答:(x − 4)(x + 3)
例 5因式分解 3x² − 12
- 先提公因式 3:3(x² − 4)
- x² − 4 是平方差:3(x + 2)(x − 2)
- 檢查:3(x² − 4) = 3x² − 12
答:3(x + 2)(x − 2)
十字交乘法:x² 的係數不是 1
ax² + bx + c 的 a 不是 1 時,用十字交乘。左邊寫兩個相乘等於 a 的數,右邊寫兩個相乘等於 c 的數,交叉相乘再相加,要等於 b。試對了,橫著讀就是兩個因式。
例 1因式分解 2x² + 7x + 3
- a = 2 拆成 2 和 1,c = 3 拆成 1 和 3
- 交叉相乘:2 × 3 + 1 × 1 = 7,等於 x 的係數
- 橫著讀:第一列 2 和 1 是 2x + 1,第二列 1 和 3 是 x + 3
- 2x² + 7x + 3 = (2x + 1)(x + 3)
- 檢查:2x² + 6x + x + 3 = 2x² + 7x + 3
答:(2x + 1)(x + 3)
例 2因式分解 3x² − 10x − 8
- a = 3 拆成 3 和 1,c = −8 試 2 和 −4
- 交叉相乘:3 × (−4) + 1 × 2 = −12 + 2 = −10,等於 x 的係數
- 3x² − 10x − 8 = (3x + 2)(x − 4)
- 檢查:3x² − 12x + 2x − 8 = 3x² − 10x − 8
答:(3x + 2)(x − 4)
因式分解計算機:用一元二次方程式計算機分解
數學王目前沒有可以分解任意多項式的因式分解計算機;質因數分解計算機是把整數分解成質數相乘,不能分解多項式。不過國中的因式分解多半是 ax² + bx + c,可以借用下面的一元二次方程式計算機:先算出 ax² + bx + c = 0 的兩個根 r 和 s,就能寫成 ax² + bx + c = a(x − r)(x − s)。
以 2x² + 7x + 3 為例,輸入 2、7、3,計算機顯示 x = −0.5 或 x = −3,所以 2x² + 7x + 3 = 2(x + 0.5)(x + 3),把 2 乘進第一個括號,就是 (2x + 1)(x + 3),和上面十字交乘的結果一樣。
計算機的結果也能判斷能不能分解:顯示沒有實數解,代表在實數範圍內不能分解;a、b、c 是整數,而計算機寫出根式,例如 x² − 4x + 1 的根是 2 ± √3,代表不能分解成整數係數的一次因式相乘。
- 把要分解的式子寫成 ax² + bx + c,輸入 a、b、c。
- 按「計算」,讀出兩個根 r 和 s;重根時 r 和 s 相同。
- 寫成 a(x − r)(x − s),根是負數時 x − r 會變成 x 加上一個正數。
- 根是小數或分數時,把 a 拆開乘進括號,讓係數變成整數。
- 把結果乘開,檢查是不是回到原式。
一元二次方程式計算機
輸入要分解的二次式的 a、b、c。預設的 1、−5、6 是 x² − 5x + 6,根是 3 和 2,所以 x² − 5x + 6 = (x − 3)(x − 2)。
三次方因式分解
國中的因式分解只處理二次多項式,三次方的因式分解是高中一年級的內容。最常用的是立方和、立方差公式,也就是乘法公式裡三次方公式反過來;一般的三次多項式,則用高中的因式定理,先找到一個讓式子等於 0 的數 k,就知道 x − k 是一個因式,因式定理和餘式定理一起學。
三次方因式分解例題
三次方程式也能用因式分解來解:分解成一次式相乘以後,和一元二次方程式一樣,每個括號等於 0 就是一個根。
例 1因式分解 x³ − 8
- 8 = 2³,用立方差,a = x,b = 2
- (x − 2)(x² + 2x + 4)
- 檢查:x³ + 2x² + 4x − 2x² − 4x − 8 = x³ − 8
答:(x − 2)(x² + 2x + 4)
例 2因式分解 27x³ + 1
- 27x³ = (3x)³,1 = 1³,用立方和,a = 3x,b = 1
- (3x + 1)(9x² − 3x + 1)
- 檢查:27x³ − 9x² + 3x + 9x² − 3x + 1 = 27x³ + 1
答:(3x + 1)(9x² − 3x + 1)
例 3解三次方程式 x³ − 6x² + 11x − 6 = 0
- 試 x = 1:1 − 6 + 11 − 6 = 0,所以 x − 1 是因式
- 用除法得到 x³ − 6x² + 11x − 6 = (x − 1)(x² − 5x + 6)
- x² − 5x + 6 再分解:(x − 1)(x − 2)(x − 3) = 0
- x = 1、2、3;檢查 x = 2:8 − 24 + 22 − 6 = 0,x = 3:27 − 54 + 33 − 6 = 0
答:x = 1、x = 2 或 x = 3
提公因式的基礎:試做 5 題
數學王的練習關卡是國小一到六年級,沒有國中的因式分解練習。提公因式要先會找最大公因數,例如 6x² + 9x 要先看出 6 和 9 的最大公因數是 3。這一關是國小五年級的公因數和公倍數,可以先把這個基礎練熟。不用登入,做完會告訴你答對幾題。
準備好就開始,一共 5 題。
因式分解和其他單元的關係
因式分解要先熟悉乘法公式,才看得出式子是哪一個公式展開的。學會以後,最直接的用途是解一元二次方程式;整數的分解則可以回頭看最大公因數和質因數分解。
常見問題
因式分解是什麼?
把一個多項式寫成幾個多項式相乘,例如 x² + 5x + 6 = (x + 2)(x + 3)。它是乘法公式反過來用,分解完把括號乘開,回到原式就是對的。
因式分解有哪些方法?
國中有三種:提公因式、利用乘法公式(平方差、完全平方)、十字交乘法。先提公因式,再依項數選公式或十字交乘。
有因式分解計算機嗎?
數學王沒有分解任意多項式的計算機。二次式 ax² + bx + c 可以用一元二次方程式計算機算出兩個根 r 和 s,再寫成 a(x − r)(x − s)。
因式分解是幾年級學的?
108 課綱排在國中八年級,也就是國二,只處理整數係數的二次多項式;立方和、立方差和因式定理在高中一年級學。