特殊多项式因式分解解法

本文提供特殊多项式因式分解相关问题的解答。

特殊多项式公式回顾

平方差公式

平方差公式表达式为: \[ a^2 - b^2 = (a - b)(a + b) \]

完全平方三项式

该恒等式有两种形式:

立方差公式

立方差公式表达式为: \[ a^3 - b^3 = (a - b)(a^2 + ab + b^2) \]

立方和公式

立方和公式表达式为: \[ a^3 + b^3 = (a + b)(a^2 - ab + b^2) \]

分解下列特殊多项式

a) \( -25x^2 + 9 \)

b) \( 16y^4 - x^4 \)

c) \( 36y^2 - 60xy + 25x^2 \)

d) \( \dfrac{1}{2}x^2 + x + \dfrac{1}{2} \)

e) \( -y^3 - 64 \)

f) \( x^6 - 1 \)

题目a) 解答

设 \(a = 5x\),\(b = 3\),则

\[ -25x^2 + 9 = -a^2 + b^2 \]

运用平方差公式 \(a^2 - b^2 = (a - b)(a + b)\),可得

\[ -25x^2 + 9 = -a^2 + b^2 = (-a + b)(a + b) = (-5x + 3)(5x + 3) \]

题目b) 解答

将各项写成平方形式:

\[ 16y^4 - x^4 = (4y^2)^2 - (x^2)^2 \]

应用平方差公式:

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

因式 \(4y^2 + x^2\) 在实数范围内不可分解,但 \(4y^2 - x^2\) 可再次应用平方差公式:

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

因此

\[ 16y^4 - x^4 = (2y - x)(2y + x)(4y^2 + x^2) \]

题目c) 解答

识别完全平方三项式:

\[ 36y^2 - 60xy + 25x^2 = (6y)^2 - 2\cdot(6y)\cdot(5x) + (5x)^2 \]

使用二项式平方公式 \(a^2 - 2ab + b^2 = (a - b)^2\),可得

\[ 36y^2 - 60xy + 25x^2 = (6y - 5x)^2 \]

题目d) 解答

提取公因数 \(\tfrac12\):

\[ \tfrac12 x^2 + x + \tfrac12 = \tfrac12\bigl(x^2 + 2x + 1\bigr) \]

注意 \(x^2 + 2x + 1 = (x + 1)^2\),因此

\[ \tfrac12 x^2 + x + \tfrac12 = \tfrac12\,(x + 1)^2 \]

题目e) 解答

提取公因数 \(-1\) 并识别立方和形式:

\[ -y^3 - 64 = -\bigl(y^3 + 4^3\bigr) \]

应用立方和公式 \(a^3 + b^3 = (a + b)(a^2 - ab + b^2)\):

\[ -y^3 - 64 = -\bigl(y + 4\bigr)\bigl(y^2 - 4y + 16\bigr) \]

题目f) 解答

首先写成平方差形式:

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

再分别应用立方差和立方和公式:

\[ x^3 - 1 = (x - 1)\bigl(x^2 + x + 1\bigr), \quad x^3 + 1 = (x + 1)\bigl(x^2 - x + 1\bigr) \]

因此

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

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