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Algebra · real student question

把 (x - 1)(x - 2)(x + 3)(x + 6) - 5x² 分解因式(分解到不能再分为止)。

Question

把

(x−1)(x−2)(x+3)(x+6)−5x2(x-1)(x-2)(x+3)(x+6)-5x^{2}

分解因式(分解到不能再分为止)。

Step-by-step solution

  1. 把括号两两配对,让常数项对上。 四个因式分成两对共有三种分法,有用的那种要让两个乘积的常数项相同。因为 (−1)(6)=−6(-1)(6)=-6、(−2)(3)=−6(-2)(3)=-6,所以第一个与第四个配对、第二个与第三个配对:

    (x−1)(x+6)=x2+5x−6,(x−2)(x+3)=x2+x−6.(x-1)(x+6)=x^{2}+5x-6,\qquad (x-2)(x+3)=x^{2}+x-6.

    换成别的配法,会得到两个常数项不同的二次式,就没有共同结构可以利用了。

  2. 给公共部分换个元。 两个二次式里都含有 x2+x−6x^{2}+x-6,因为

    x2+5x−6=(x2+x−6)+4x.x^{2}+5x-6=\left(x^{2}+x-6\right)+4x.

    令 y=x2+x−6y=x^{2}+x-6,原式就变成

    (y+4x) y−5x2=y2+4xy−5x2.(y+4x)\,y-5x^{2}=y^{2}+4xy-5x^{2}.

    这已经是关于 yy 和 xx 两个量的齐次二次式了——比一般的四次式好对付得多。

  3. 分解这个关于 yy 的二次式。 找两个数,乘积是 −5x2-5x^{2}、和是 4x4x:它们是 5x5x 和 −x-x。于是

    y2+4xy−5x2=(y+5x)(y−x).y^{2}+4xy-5x^{2}=(y+5x)(y-x).

    马上就能验证:(y+5x)(y−x)=y2−xy+5xy−5x2=y2+4xy−5x2(y+5x)(y-x)=y^{2}-xy+5xy-5x^{2}=y^{2}+4xy-5x^{2} ✓。

  4. 把 y 换回去。 在每个因式里把 y=x2+x−6y=x^{2}+x-6 代回:

    y+5x=x2+x−6+5x=x2+6x−6,y−x=x2+x−6−x=x2−6.y+5x=x^{2}+x-6+5x=x^{2}+6x-6,\qquad y-x=x^{2}+x-6-x=x^{2}-6.

    因此

    (x−1)(x−2)(x+3)(x+6)−5x2=(x2+6x−6)(x2−6).(x-1)(x-2)(x+3)(x+6)-5x^{2}=\left(x^{2}+6x-6\right)\left(x^{2}-6\right).

  5. 检验,并顺带看看根。 在 x=1.7x=1.7 处做数值检验:原式得 −22.0499-22.0499,分解式也得 −22.0499-22.0499 ✓。两个因式在有理数范围内都不可再约:x2−6x^{2}-6 的根是 ±6\pm\sqrt6,x2+6x−6x^{2}+6x-6 的判别式是 36+24=6036+24=60,根为 −3±15-3\pm\sqrt{15}。四个根全是无理数——这也正是为什么单靠试有理根永远找不出这个分解。

Answer

(x−1)(x−2)(x+3)(x+6)−5x2=(x2+6x−6)(x2−6)(x-1)(x-2)(x+3)(x+6)-5x^{2}=\left(x^{2}+6x-6\right)\left(x^{2}-6\right)

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