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Algebra · real student question

把 (y′)² − 4x²y′ + 4x⁴ − x² 因式分解,其中把 y′ 看作未知数。

Question

把

(y′)2−4x2y′+4x4−x2\left(y^{\prime}\right)^2-4x^2y^{\prime}+4x^4-x^2

因式分解,其中把 y′y^{\prime} 看作未知数,把 xx 看作参数。

Step-by-step solution

  1. 把导数记号当成未知数来看。 按 y′y^{\prime} 的降幂排列,这个式子就是一个普通的二次式:

    (y′)2−(4x2)y′+(4x4−x2)\left(y^{\prime}\right)^2-\left(4x^2\right)y^{\prime}+\left(4x^4-x^2\right)

    认清哪个符号在扮演未知数,是这道题真正需要做的第一个判断;那些 xx 的幂只是系数而已。

  2. 在前三项里找出藏着的完全平方。 (y′)2\left(y^{\prime}\right)^2、−4x2y′-4x^2y^{\prime} 和 4x44x^4 这三块正好符合 a2−2ab+b2a^2-2ab+b^2 的形式,其中 a=y′a=y^{\prime}、b=2x2b=2x^2:

    (y′)2−4x2y′+4x4=(y′−2x2)2\left(y^{\prime}\right)^2-4x^2y^{\prime}+4x^4=\left(y^{\prime}-2x^2\right)^2

    常数项之所以被特意拆成 4x44x^4 再加上多出来的 −x2-x^2,就是为了凑出这个分组。

  3. 把整个式子改写成两个平方之差。

    (y′−2x2)2−x2=(y′−2x2)2−(x)2\left(y^{\prime}-2x^2\right)^2-x^2=\left(y^{\prime}-2x^2\right)^2-(x)^2

  4. 套用 A2−B2=(A−B)(A+B)A^2-B^2=(A-B)(A+B)。 取 A=y′−2x2A=y^{\prime}-2x^2、B=xB=x:

    (y′−2x2−x)(y′−2x2+x)\left(y^{\prime}-2x^2-x\right)\left(y^{\prime}-2x^2+x\right)

  5. 展开回去验算。 两个因式的乘积是 (y′−2x2)2−x2\left(y^{\prime}-2x^2\right)^2-x^2,展开后正是 (y′)2−4x2y′+4x4−x2  ✓\left(y^{\prime}\right)^2-4x^2y^{\prime}+4x^4-x^2\;\checkmark。再取一组数值抽查,令 y′=5y^{\prime}=5、x=1x=1:原式是 25−20+4−1=825-20+4-1=8,两个因式相乘得 (5−2−1)(5−2+1)=2⋅4=8  ✓(5-2-1)(5-2+1)=2\cdot 4=8\;\checkmark。

Answer

(y′)2−4x2y′+4x4−x2=(y′−2x2−x)(y′−2x2+x)\left(y^{\prime}\right)^2-4x^2y^{\prime}+4x^4-x^2=\left(y^{\prime}-2x^2-x\right)\left(y^{\prime}-2x^2+x\right)

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