师:同学们好,请大家做好准备,开始今天的数学学习。前面我们学习了整式的乘法,大家觉得学完整式的乘法,接下来该学什么内容呢?我们先回顾一下数的学习过程,看看能否从中得到启发。小学阶段,我们学习了整数的运算,在学习整数除法运算时,认识了因数、公因式、分解质因数等概念。学完这些后,我们进入了分数运算的学习。类比数的运算,学完整式运算后,我们将要学习分式的运算。当然,在学习分式运算之前,我们需要一些知识储备,那就是认识因式、公因式和分解因式,这也是今天这节课老师要和同学们一起学习的内容。
我们知道,6 = 2×3,2和3就叫做6的因数。8 = 2×4,所以2和4也是8的因数。这里的2是6和8的公因数,也是它们的最大公因数。类比这些,大家能回答老师下面的问题吗?2A除了1和它本身,还有其他的因数或者因式吗?前面我们学习过,单独的一个数或一个字母都叫做单项式,也就是整式。所以2A除了1和它本身之外,还有因式2和A。同理,MA的因式是M和A,MB的因式是M和B。那么M×(A + B)含有的因式又是什么呢?对,是M和A + B。通过以上,我们可以归纳出:几个整式相乘,每个整式就叫做它们积的因式。
对于一个多项式MA + MB + MC,各项的公因式是什么呢?我们来看,MA可以看成M×A,MB可以看成M×B,MC可以看成M×C。不难发现,它们都含有相同的因式M,M就叫做各项的公因式。通过前面单项式乘以多项式的知识,我们知道M×(A + B + C)= MA + MB + MC,这是整式的乘法。从左向右看,这个等式依然成立,我们可以把这个多项式写成单项式M乘以多项式(A + B + C)的形式,这里的M是公因式,多项式(A + B + C)也是这个多项式的一个因式。这样的变形过程我们叫做因式分解。因式分解是整式乘法的逆运算。我们来看一下它的定义:把一个多项式化为几个整式的积的形式,就叫做因式分解,也叫做把这个多项式分解因式。
了解了定义,接下来请大家判断一下下面的式子变形是不是因式分解。要判断是否是因式分解,咱们先回顾一下定义:把一个多项式化为几个整式的积的形式。
来看第一题:x2 + 2x + 1 = x×(x + 2)+ 1。根据定义,我们要把多项式化为几个整式的积的形式,而这里等号右边不仅有积的形式,还有和的形式,所以它不是因式分解。
看第2小题:m2 - 2m + 4 = m×(m - 2)+ 4/m。我们先看运算是否正确,大家可以用前面学过的整式乘法知识,将等号右边的单项式乘以多项式展开,看是否等于左边的式子。运算后发现,这样的运算是没问题的。但它是因式分解吗?虽然它是积的形式,可最后一项括号里的4/m,分母中含有字母m,它不是整式,所以这样的变形也不是因式分解。
继续看第三题:3x2×(x + y)= 3x3 + 3x2y,大家会发现这就是前面学的单项式乘以多项式,所以它是整式乘法,不是因式分解。
接下来看第4小题:2a2 - 4ab = 2a×(a - 2b)。我们先用整式乘法检验一下,去括号后发现等式成立。那它符合因式分解的定义吗?这里2a是单项式,a - 2b是多项式,符合几个整式积的形式,所以它是因式分解。再看这个式子,观察2a,多项式2a2 - 4ab的第一项可以写成2a×a,第二项可以写成2a×(-2b),所以2a是两项的公因式。看来,只要正确找出公因式,我们就能对这样的多项式进行因式分解。
我们来看下面一道练习,找出下列多项式中的公因式。
先看第一小题:NP - NQ,观察发现第一项含有因式N,第二项也含有因式N,所以各项的公因式是字母N。
看第二小题:6x3 - 18x2。先看系数,第一项系数是6,第二项系数是 - 18,6和18的最大公因数是6。两项都含有相同字母x,第一项x的次数是3次,第二项x的次数是2次。第一项可写成6x2×x,第二项可写成6x2×(-3),所以公因式是6x2。可能有同学会问,为什么这里不能找公因式6x3呢?如果将第一项写成6x3×1,那么第二项就要写成6x3×(- 3/x),这不符合前面所说的因式分解。
继续看第三小题: - 7a2 + 21a。7与21的最大公因数是7,两项都含有相同字母a,且是按字母a的降幂排列,所以公因式应该是7a。观察第一项,系数为负,所以公因式也可认为是 - 7a。这里老师提醒同学们,当多项式第一项为负时,一般认为公因式为负,这样方便后续运算。
好,看第四小题:三项都含有字母x和y,x的最低次幂是一次,y的最低次幂也是一次,所以很容易想到xy。再根据第3小题提到的注意事项,应该找到公因式为 - xy,保证首项系数为正。
看来,找出公因式可以分三步:第一步定系数,找出各项的最大公因数;第二步定字母,找出所含相同的字母;第三步定字母的指数,找到相同字母的最低次幂,这样就能方便地找到最大公因式。像这类每项都含有相同因式的多项式,我们可以把这个公因式提取到括号外面,写成两个整式乘积的形式,这种因式分解的方法叫做提公因式法。
接下来看一道例题,用提公因式法对多项式进行分解因式。
先看第一小题:4m2 - 8mn,这是一个二项式,第一项是4m2,第二项是 - 8mn。有系数,先定系数,4与8的最大公因数是4,两项都含有相同字母m,且m的最低次幂是一次,所以公因式为4m。将第一项写成4m×m,第二项写成4m×(-2n),中间用减号连接,这样就可以提取公因式4m,第一项剩m,第二项剩 - 2n,写成4m×(m - 2n)的形式。
大家能模仿老师刚才的做法,看看第2小题该如何提取公因式吗?
来看第2小题,这是一个三项式。先观察系数3、6、3,最大公因数是3。接着找所含相同字母,很明显是a,且a都是一次,所以可以提取公因式3a。将每一项写成3a乘以另外一个因式的形式,第一项写成3a×x2,第二项写成 - 3a×2xy,第三项写成 + 3a×1,注意这里的1不能漏项。这样就可以提取3a放到括号外面,括号里剩下的x2 - 2xy + 1作为另一个因式。
我们归纳一下,对于一个多项式提取公因式,可以分三步:第一步看系数,找到各项的最大公因数;第二步找相同字母,取最低次幂;第三步提公因式,简单说成“一看二找三提”。回过头看一二两小题,我们提取的公因式都是单项式,那么公因式有可能是多项式吗?
来看下一道例题。
例3,把下列各式分解因式。
