分组因素


分组因子是对表达式进行因子分解的一种极好方法,无需求解可能难以求解的多项式方程。

按分组进行分解的唯一问题是,没有一种方法或策略可以为您提供所需的正确分组。或者更糟糕的是,可能没有明确的分组方式来进行因式分解。

按表达式分组的因子 - MathCracker.com

在本教程中,我们将专注于分组有助于分解代数表达式的特殊情况,尽管事实是,这并不总是可行的。如需更一般的治疗,请查看本教程 如何分解 .


分组保理所需的条件

这就是分组分解的工作原理:

我们需要寻找某些提示才能使用这种因式分解。对于初学者,我们会期望有一个大于 2 项(例如 4,6 等)的偶数项的代数表达式,然后尝试分组。

就像我们说的,没有固定的规则,你需要听着玩,按照这两个步骤。

第1步: 将第一项和第二项,第三项和第四项分组,依此类推。


第2步: 现在,尝试对您在步骤 1 中分组的所有对进行因式分解。请注意,可能有不止一种方法可以进行因式分解。


第 3 步: 看看你在步骤2中得到的因子是否都一样,如果是这样,你就可以因子了。


第四步: 如果前面的步骤不起作用,请尝试“加零”的技巧:有时,如果您添加一些东西,事情就会解决,并且您还从表达式中减去它。

通过添加和减去相同的项,净效果与添加相同(即,使表达式保持原样)


例 1

使用 Factor by Grouping 以下多项式的方法来分解

\[6x^3 + 3x^2 - 4x -2\]

回答:

我们需要使用我们上面定义的步骤。请注意,这些步骤并非一成不变,但它们是您可以遵循的有用指导:

第1步: 我们将第一项和第二项以及第三和第四项分组,所以我们得到


\[6x^3 + 3x^2 - 4x -2 = (6x^3 + 3x^2) - (4x + 2)\]

第2步: \(6x^3 + 3x^2\) 项被分解为 \(6x^3 + 3x^2 = 3x^2(2x+1)\),而 \(4x + 2\) 项被分解为 \(4x + 2 = 2(2x+1)\),所以我们得到:


\[6x^3 + 3x^2 - 4x -2 = (6x^3 + 3x^2) - (4x + 2) = 3x^2(2x+1) - 2(2x+1) \]

第 3 步: 现在我们可以看到我们分解的两个组如何有一个公因子,即 \(2x+1\),可以通过分配属性分解出来。因此,得到以下内容:


\[6x^3 + 3x^2 - 4x -2 = (3x^2-2)(2x+1)\]

保理过程到此结束。

例2

求解以下方程:\(x^3 -6x^2 + 11x - 6 = 0\):

回答:

由于我们并不真正知道(尽管有可能)如何找到该三次方程的解,因此如果可能,我们需要再次使用通过对 \(x^3 -6x^2 + 11x - 6 \) 进行分组来找到因式分解的步骤:

第1步: 我们将第一项和第二项以及第三和第四项分组,所以我们得到


\[x^3 -6x^2 + 11x - 6 = (x^3 -6x^2) + (11x - 6) \]

第2步: \(x^3 -6x^2\) 项被分解为 \(x^3 -6x^2 = x^2(x-6)\),而 \(11x - 6\) 项被分解为 \(11x - 6= 11(x - 6/11)\),所以我们得到:


\[x^3 -6x^2 + 11x - 6 = (x^3 -6x^2) + (11x - 6) = x^2(x-6) + 11(x - 6/11) \]

第 3 步: 在这种情况下,没有公因子,因此该方法到目前为止还没有奏效。


第四步: 我们添加 \(0 = 2x - 2x\) 并添加 \(0 = 3x^2 - 3x^2\) 这不会影响表达式(我们添加零),所以我们得到:


\[ x^3 -6x^2 + 11x - 6 = x^3 -6x^2 + 11x - 6 + 2x - 2x + 3x^2 - 3x^2\] \[ = x^3 - 3x^2 -3x^2 + 9x +2x- 6 \] \[= (x^3 - 3x^2) -(3x^2 - 9x) +(2x- 6) \] \[= x^2(x - 3) -3x(x-3) +2(x- 3) \]

现在我们有了我们正在寻找的公因数 \(x-3\)。最后,分解 \(x-3\) 我们得到

\[\Large x^3 -6x^2 + 11x - 6 = (x^2-3x +2)(x- 3)\]

那么,为了求解原方程,我们还可以求解 \((x^2-3x +2)(x- 3) = 0\),这意味着 \(x^2-3x +2 = 0\) 或 \(x - 3\) = 0。

从第二个方程我们有一个解是\(x = 3\)。从我们需要解的第一个方程开始:

\[ x^2-3x +2 = 0 \Rightarrow x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}\] \[ \Rightarrow x = \frac{3 \pm \sqrt{3^2 - 4(1)(2)}}{2(1)}\] \[ \Rightarrow x = \frac{3 \pm \sqrt{9-8}}{2}\] \[ \Rightarrow x = \frac{3 \pm 1}{2}\]

这意味着其他解决方案是 \(x = (3-1)/2 = 1\) 和 \(x = (3+1)/2 = 2\)。


为什么要按分组分解?

让我们回想一下,因式分解对于解方程总是一件好事,因为当几个因子的乘积为零时,通过将每个因子设置为零来找到方程的解。

例如,假设您要求解方程 \(x^3 + x^2 + 2x + 2 = 0\)。我敢打赌,如果你需要使用代数方法来解决它,你会一无所知。

为什么?因为这是三次方程,求解三次方程很困难。有一个公式,但它并不容易。我们有哪些选择?

好吧,如果可能的话,我们可以通过分组来分解。我们将看到在这种情况下确实是可能的。我们将按照上面描述的步骤进行操作:

第1步: 将第一项和第二项以及第三项和第四项分组导致:


\[(x^3 + x^2) + (2x + 2) = 0\]

第2步: \(x^3 + x^2\) 项被分解为 \(x^3 + x^2 = x^2(x+1)\),而 \(2x + 2\) 项被分解为 \(2x + 2 = 2(x+1)\),所以我们得到:


\[x^2(x + 1) + 2(x + 1) = 0\]

第 3 步: 现在我们看到我们分解的两个群有一个公因子,就是 \(x+1\),可以通过分配性质分解出来,所以我们得到:


\[(x^2+2)(x + 1)= 0\]

因此,我们发现原始三次表达式已被分解为:

\[x^3 + x^2 + 2x + 2 = (x^2+2)(x + 1) = 0\]

这样,我们可以通过设置 \(x^2 + 2 = 0\) 或 \(x + 1 = 0\) 轻松求解方程。请注意,由于 \(x^2\) 始终为非负,我们得到 \(x^2 + 2 \ge 2\) 并且它永远不会为零(至少对于 \(x\) 实数)。

因此唯一的解决方案是\(x = -1\)。

所以这是免费的,通过分组使用因子。否则,我们就需要使用繁琐的三次方根公式,或者您将使用“猜根”的方法,说实话,这不是一种真正的方法。


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