Разложение на множители
Разложение на множители — один из самых удобных способов решить уравнение, если его левую или правую часть можно представить в виде произведения. После этого используется свойство: произведение равно нулю тогда и только тогда, когда хотя бы один из его множителей равен нулю.
Основная идея метода
Перед применением метода полезно повторить преобразование уравнений: перенос слагаемых через знак равенства, приведение подобных слагаемых и раскрытие скобок должны сохранять равносильность. Цель — получить уравнение вида \(A(x)\cdot B(x)=0\).
Разложить выражение на множители — значит представить его в виде произведения двух или нескольких выражений. Например, \(x^2-9=(x-3)(x+3)\).
Если \(A\cdot B=0\), то \(A=0\) немесе \(B=0\). Поэтому уравнение \((x-3)(x+3)=0\) заменяется совокупностью двух уравнений: \(x-3=0\) немесе \(x+3=0\).
Если множителей больше двух, каждый из них рассматривают отдельно: \(A(x)B(x)C(x)=0\) означает \(A(x)=0\), \(B(x)=0\) немесе \(C(x)=0\). Затем объединяют все найденные корни и проверяют их в исходном уравнении.
Как получить произведение
Чаще всего применяют вынесение общего множителя за скобки, группировку, формулы сокращённого умножения и разложение квадратного трёхчлена. Подробное повторение способов есть на странице разложение многочлена на множители — она является частью этой темы.
- Общий множитель: \(6x^2-9x=3x(2x-3)\).
- Группировка: \(ax+ay+bx+by=a(x+y)+b(x+y)=(a+b)(x+y)\).
- Разность квадратов: \(a^2-b^2=(a-b)(a+b)\).
- Квадрат суммы и разности: \(a^2\pm2ab+b^2=(a\pm b)^2\).
- Квадратный трёхчлен: \(x^2+px+q=(x-x_1)(x-x_2)\), если \(x_1\) и \(x_2\) — его корни.
Сначала посмотрите на коэффициенты и степени переменной во всех слагаемых. Вынесите их общий делитель и наименьшую общую степень переменной. Например, в \(12x^3-8x^2\) общий множитель — \(4x^2\), поэтому \(12x^3-8x^2=4x^2(3x-2)\).
Иногда после переноса всех слагаемых в одну сторону выражение ещё не выглядит как произведение. Например, в уравнении \(x^2=5x\) нужно получить \(x^2-5x=0\), а затем вынести \(x\): \(x(x-5)=0\).
Какое разложение дұрыс для выражения \(x^2-16\)?
Алгоритм шешімдер уравнения
- Перенесите все слагаемые в одну часть, чтобы в другой получилось \(0\).
- Приведите подобные слагаемые и при необходимости раскройте скобки.
- Разложите полученное выражение на множители.
- Приравняйте каждый множитель к нулю.
- Решите получившиеся простые уравнения.
- Проверьте корни в исходном уравнении, особенно если выполнялись преобразования с ограничениями.
Если после преобразований получилось \(A_1(x)A_2(x)\ldots A_n(x)=0\), то множество шешімдер составляют шешімдер всех уравнений \(A_i(x)=0\).
Разобранный пример
Решим уравнение \(2x^3-8x=0\). Здесь общий множитель можно вынести сразу, но важно не потерять корень \(x=0\).
Жауабы: \(x\in\{-2;0;2\}\). Проверим: при \(x=0\) левая часть равна \(0\); при \(x=2\): \(2\cdot2^3-8\cdot2=16-16=0\); при \(x=-2\): \(2\cdot(-2)^3-8\cdot(-2)=-16+16=0\).
Рассмотрим ещё один тип: \(x^2-7x+12=0\). Нужно найти два числа, произведение которых равно \(12\), а сумма равна \(-7\): это \(-3\) и \(-4\). Поэтому \(x^2-7x+12=(x-3)(x-4)\), откуда \(x=3\) немесе \(x=4\). Если квадратный трёхчлен не раскладывается подбором, пригодятся дискриминант и другие методы шешімдер уравнений.
Ограничения и проверка результата
Разложение на множители обычно не меняет множество решений, если выполняются только тождественные преобразования. Но нельзя бездумно сокращать на выражение с переменной. Например, из \(x(x-3)=0\) нельзя делить на \(x\): при таком делении потеряется корень \(x=0\).
Если в исходном уравнении есть дроби, сначала учитывают область определения уравнения. Значения, обращающие знаменатель в ноль, запрещены и не могут быть ответом. После решения полезно выполнить проверку корней уравнения подстановкой в исходную, а не только в преобразованную жазба.
1. Забывают перенести все слагаемые в одну часть: свойство произведения применимо только к выражению, равному нулю. 2. Делят на переменную и теряют корень \(x=0\). 3. Қате раскладывают разность квадратов: \(a^2-b^2=(a-b)(a+b)\), а не \((a-b)^2\). 4. Записывают только один корень из произведения. 5. Не исключают значения, запрещённые областью определения.
Нельзя заключать, что \(A=0\) немесе \(B=0\) из равенства \(A\cdot B=C\), если \(C\ne0\). Свойство произведения применяется именно к произведению, равному нулю.
Связь с другими уравнениями
Разложение на множители часто является первым шагом при решении уравнений более высокой степени. После разложения уравнение четвёртой степени может распасться на квадратные или линейные множители; похожий подход используется в уравнениях высшей степени и уравнениях четвёртой степени. Отдельные случаи, например биквадратное уравнение, удобнее решать заменой переменной. Для некоторых выражений полезны также однородные уравнения и кубические уравнения.
Быстрая проверка
Кратко
- Сначала преобразуйте уравнение к виду произведение равно нулю.
- Разложение получают вынесением общего множителя, группировкой и формулами сокращённого умножения.
- Из \(A(x)B(x)=0\) следует \(A(x)=0\) немесе \(B(x)=0\).
- Не сокращайте на выражение с переменной, пока отдельно не рассмотрели случай его равенства нулю.
- Проверяйте корни в исходном уравнении и учитывайте область определения.