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Algebra · real student question

把 (a + x)^(m+1) (b + x)^(n-1) − (a + x)^m (b + x)^n 完全分解因式。

Question

完全分解因式:

(a+x)m+1(b+x)n−1−(a+x)m(b+x)n(a+x)^{m+1}(b+x)^{n-1}-(a+x)^m(b+x)^n

Step-by-step solution

  1. 看指数,别盯着字母。 两项都由同样的两个底数 (a+x)(a+x) 和 (b+x)(b+x) 搭成,区别只在指数:第一项带 (a+x)m+1(b+x)n−1(a+x)^{m+1}(b+x)^{n-1},第二项带 (a+x)m(b+x)n(a+x)^{m}(b+x)^{n}。两个乘积共用底数时,最大公因式对每个底数取较小的那个指数——这条规则就是本题的全部方法,而且即便 mm 与 nn 是未知的也照样管用。

  2. 每个底数取较小的指数。 对 (a+x)(a+x),两个指数是 m+1m+1 和 mm,较小的是 mm;对 (b+x)(b+x),是 n−1n-1 和 nn,较小的是 n−1n-1。于是

    最大公因式=(a+x)m(b+x)n−1\text{最大公因式}=(a+x)^{m}(b+x)^{n-1}

    注意这对任意整数 m,nm,n 都合法:我们从头到尾都不需要知道它们的具体值,只需知道每一对里哪个更小。

  3. 用 xp/xq=xp−qx^p/x^q=x^{p-q} 把每一项除以公因式。

    (a+x)m+1(b+x)n−1(a+x)m(b+x)n−1=(a+x)1=a+x\frac{(a+x)^{m+1}(b+x)^{n-1}}{(a+x)^{m}(b+x)^{n-1}}=(a+x)^{1}=a+x

    (a+x)m(b+x)n(a+x)m(b+x)n−1=(b+x)1=b+x\frac{(a+x)^{m}(b+x)^{n}}{(a+x)^{m}(b+x)^{n-1}}=(b+x)^{1}=b+x

    于是原式变成 (a+x)m(b+x)n−1[(a+x)−(b+x)](a+x)^m(b+x)^{n-1}\left[(a+x)-(b+x)\right]。

  4. 化简括号——整道题就在这里塌缩。 小心地把负号分配进去:

    (a+x)−(b+x)=a+x−b−x=a−b(a+x)-(b+x)=a+x-b-x=a-b

    两个 xx 抵消了,所以括号里根本不是关于 xx 的二项式,而是一个常数差 a−ba-b。忘记把负号分配到 +x+x 上是最常见的错误,那样会留下一个错误的括号 a−b+2xa-b+2x。

  5. 写出分解结果并检验。 把各部分拼起来:

    (a−b)(a+x)m(b+x)n−1(a-b)(a+x)^{m}(b+x)^{n-1}

    取 a=2,b=1,x=1,m=2,n=3a=2,b=1,x=1,m=2,n=3 快速验算:原式为 33⋅22−32⋅23=108−72=363^{3}\cdot 2^{2}-3^{2}\cdot 2^{3}=108-72=36,分解式给出 (2−1)⋅32⋅22=36(2-1)\cdot 3^{2}\cdot 2^{2}=36。两者一致,分解正确。

Answer

(a−b)(a+x)m(b+x)n−1(a-b)(a+x)^{m}(b+x)^{n-1}

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