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Algebra · real student question

展开并化简 (x + 1)(x² − x + 1)。

Question

计算并化简:

(x+1)(x2−x+1)(x+1)(x^2-x+1)

Step-by-step solution

  1. 把二项式逐项分配到三项式上。 把 (x+1)(x+1) 拆成两项,各自乘以整个第二个因式:

    (x+1)(x2−x+1)=x(x2−x+1)+1⋅(x2−x+1)(x+1)(x^2-x+1)=x(x^2-x+1)+1\cdot(x^2-x+1)

  2. 分别展开。

    x(x2−x+1)=x3−x2+xx(x^2-x+1)=x^3-x^2+x

    1⋅(x2−x+1)=x2−x+11\cdot(x^2-x+1)=x^2-x+1

  3. 相加,看中间几项如何互相湮灭。

    x3−x2+x+x2−x+1x^3-x^2+x+x^2-x+1

    −x2-x^2 与 +x2+x^2 抵消,+x+x 与 −x-x 也抵消。六项里有四项就此消失:

    x3+1x^3+1

  4. 弄清这种抵消为什么是必然的。 这正是立方和公式反过来读:

    a3+b3=(a+b)(a2−ab+b2)a^3+b^3=(a+b)\left(a^2-ab+b^2\right)

    取 a=xa=x、b=1b=1,第二个因式就是 x2−x⋅1+12=x2−x+1x^2-x\cdot 1+1^2=x^2-x+1,恰好是题目给的那个。a2−ab+b2a^2-ab+b^2 里正负交替的符号,正是让交叉项抵消的关键 —— 这个因式不是 (x2+x+1)(x^2+x+1),后者要配上 (x−1)(x-1) 才能得到 x3−1x^3-1。

  5. 代值验证。 取 x=2x=2:原式是 (3)(4−2+1)=3⋅3=9(3)(4-2+1)=3\cdot 3=9,而 x3+1=8+1=9x^3+1=8+1=9。✓ 取 x=−1x=-1 时两边都得 00,这与 x=−1x=-1 是 x3+1x^3+1 唯一的实根相符。

Answer

(x+1)(x2−x+1)=x3+1(x+1)\left(x^{2}-x+1\right)=x^{3}+1

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