因式定理(factor theorem)说:如果把 x = a 代入多项式 f(x) 得到 0,那么 (x − a) 是一个因式。这是在附加数学中开始分解三次多项式最快的办法,凡是题目写“证明 (x − 2) 是因式”或“已知一个根为 3”,都会用到。
为什么得到零就得到因式?
如果 f(a) = 0,用 (x − a) 去除 f(x) 没有余数,所以 f(x) = (x − a) × (某个式子)。a 是方程 f(x) = 0 的根(root),对应的因式是 (x − a)。
注意符号。根是 3,因式是 (x − 3)。根是 −2,因式是 (x + 2),因为 x − (−2) = x + 2。
怎样找要试的根?
- 写下常数项。 系数为整数的多项式,任何整数根都是常数项的因数。
- 列出它的因数,正负都要。 6 的因数是 ±1、±2、±3、±6。
- 逐个代入,直到 f(a) = 0。先试小的数,计算更快。
- 把根写成因式:写成 (x − a),并把分数消去。
当首项系数不是 1 时,根可能是分数。对 2x³ + 3x² − 8x + 3,也要试 ½,因为 2 × (½) − 1 = 0 给出因式 (2x − 1)。
例题
已知 f(x) = x³ − 2x² − 5x + 6,求所有一次因式。
第 1 步,候选值: 常数项是 6,所以试 ±1、±2、±3、±6。
第 2 步,试 x = 1: f(1) = 1 − 2 − 5 + 6 = 0。所以 (x − 1) 是因式。
第 3 步,继续试: f(2) = 8 − 8 − 10 + 6 = −4,不是零。f(3) = 27 − 18 − 15 + 6 = 0,所以 (x − 3) 是因式。f(−2) = −8 − 8 + 10 + 6 = 0,所以 (x + 2) 是因式。
第 4 步,找到三个就停: 三次式最多有三个一次因式。
第 5 步,检查常数项: (−1) × (−3) × 2 = 6,与 f(x) 的常数项相符,首项系数 1 也相符。
f(x) = (x − 1)(x − 3)(x + 2)
要留意的错误
当因式带有系数时,容易试错符号。假设题目问 (2x − 1) 是否为 2x³ + 3x² − 8x + 3 的因式。
错误做法: f(−½) = 2(−⅛) + 3(¼) − 8(−½) + 3 = −0.25 + 0.75 + 4 + 3 = 7.5,所以不是因式。
学生解的是 2x + 1 = 0,而不是 2x − 1 = 0。
纠正的办法是先令因式等于零。2x − 1 = 0 得 x = ½,所以试 f(½) = 2(⅛) + 3(¼) − 8(½) + 3 = 0.25 + 0.75 − 4 + 3 = 0。(2x − 1) 是因式。
自我检测
1. 证明 (x − 2) 是 x³ − 3x² + x + 2 的因式。
查看答案
f(2) = 8 − 12 + 2 + 2 = 0,所以 (x − 2) 是因式。
2. (x + 1) 是 x³ + 2x² − x − 3 的因式吗?
查看答案
解 x + 1 = 0 得 x = −1。f(−1) = −1 + 2 + 1 − 3 = −1,不是零。(x + 1) 不是因式。
3. 求 k 的值,使 (x − 3) 是 x³ + kx² − x − 6 的因式。
查看答案
f(3) = 27 + 9k − 3 − 6 = 18 + 9k = 0,所以 k = −2。验算:27 − 18 − 3 − 6 = 0。
接下来学什么
根给出因式之后,下一个问题是剩下什么。用一次因式除三次多项式教你完成分解,综合练习会同时测试这两项技能。无计算器步骤训练器和二次式结构探索器可以帮你处理算术,以及除完后剩下的二次式。
如果面对陌生三次式时,卡住的正是第一步,那正是我们的老师在一对一线上附加数学补习中会处理的情况。