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Algebra · real student question

分解 4m² − 4m − 5,或者说明它在整数范围内无法分解。

Question

把

4m2−4m−54m^2-4m-5

分解因式,或者说明在整数范围内不存在这样的分解。

Step-by-step solution

  1. 先把整数拆法试一遍,并记清楚失败在哪。 由 4m2=(2m)(2m)4m^2=(2m)(2m) 和常数项 −5-5,整数范围内只有 (2m+1)(2m−5)(2m+1)(2m-5) 与 (2m−1)(2m+5)(2m-1)(2m+5) 两种可能。乘开来看:

    (2m+1)(2m−5)=4m2−8m−5,(2m−1)(2m+5)=4m2+8m−5(2m+1)(2m-5)=4m^2-8m-5,\qquad(2m-1)(2m+5)=4m^2+8m-5

    两个都只给出 ±8m\pm 8m,永远配不出 −4m-4m,所以整数分解并不存在。

  2. 用判别式来确认。 取 a=4a=4、b=−4b=-4、c=−5c=-5:

    Δ=16+80=96\Delta=16+80=96

    由于 9696 不是完全平方数(92=819^2=81,102=10010^2=100),两根是无理数,整数分解从一开始就不可能。

  3. 求出两个根。 96=46\sqrt{96}=4\sqrt6,所以

    m=4±468=1±62m=\frac{4\pm 4\sqrt6}{8}=\frac{1\pm\sqrt6}{2}

  4. 写出实数范围内的分解式。 对两根 r1,r2r_1,r_2,二次式等于 a(m−r1)(m−r2)a(m-r_1)(m-r_2);首项系数 44 必须带上:

    4m2−4m−5=4(m−1+62)(m−1−62)4m^2-4m-5=4\left(m-\frac{1+\sqrt6}{2}\right)\left(m-\frac{1-\sqrt6}{2}\right)

  5. 把根的形式乘开检验。 两根之积为 1−64=−54=ca\tfrac{1-6}{4}=-\tfrac54=\tfrac{c}{a},两根之和为 1=−ba1=-\tfrac{b}{a} ✓\checkmark。数值上两根分别是 ≈1.7247\approx 1.7247 与 ≈−0.7247\approx-0.7247;把前者代入得 4(2.9746)−6.899−5≈04(2.9746)-6.899-5\approx 0 ✓\checkmark。

Answer

4m2−4m−5=4(m−1+62)(m−1−62)(整数范围内无法分解)4m^2-4m-5=4\left(m-\frac{1+\sqrt{6}}{2}\right)\left(m-\frac{1-\sqrt{6}}{2}\right)\quad\text{(整数范围内无法分解)}

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