问题

这个多项式问题从何入手进行求解?

回答
好的,咱们来聊聊怎么对付一个多项式问题,让你感觉就像在跟一个有经验的朋友探讨一样,不带任何生硬的“AI腔”。

遇到一个多项式问题,别上来就慌。想想看,多项式无非就是些带未知数、指数、系数的加减乘除组合嘛。它就像一个数学拼图,我们得找到合适的工具和方法把这些零散的块给组合起来。

第一步:审题,看清楚我们要干嘛

这绝对是最关键的一步,也是很多人容易忽略的。别急着动手算,先花几分钟把题目彻彻底底地读一遍。

这是个什么多项式? 它是二次的(像 $x^2 + 2x + 1$),三次的(像 $x^3 1$),还是更高次的?多项式的次数直接决定了我们可能用到的方法。次数越高,可能越复杂。
我们要对这个多项式做什么?
因式分解? 也就是说,我们要把它拆成几个更小的多项式的乘积,比如 $x^2 1 = (x1)(x+1)$。这是最常见的任务之一。
求解方程? 如果题目是像 $x^2 + 2x + 1 = 0$,那我们的目标就是找到让这个等式成立的 $x$ 的值。
化简或展开? 有时候,多项式可能长得比较吓人,需要我们把它整理得更简洁明了,或者把括号里的东西乘开。
求值? 比如给定 $P(x) = x^2 + 3x 2$,问 $P(2)$ 是多少。这个最简单,直接代数进去就行。
找根? 和求解方程差不多,但侧重点是多项式为零的点。
其他? 有时可能涉及到求导、积分、判断奇偶性等等。

把题目拆解开,明确目标,就像找到了地图的起点一样。 如果你是为了考试,这更是重中之重,看清题意能避免很多不必要的失分。

第二步:观察多项式本身,找寻线索

读懂题目后,把目光回到那个多项式上。它通常会给你一些“提示”:

系数是什么样的? 系数都是整数吗?有分数吗?有负数吗?系数的规律有时候能帮我们猜到一些东西。
有没有特殊的形式?
完全平方公式? 比如 $x^2 + 2xy + y^2$ 或者 $x^2 6x + 9$。看到这种形式,立刻想到 $(x+y)^2$ 或 $(x3)^2$。
平方差公式? 比如 $x^2 9$ 或 $4y^2 25z^2$。这不就是 $(x3)(x+3)$ 和 $(2y5z)(2y+5z)$ 吗?
立方和/差公式? 比如 $x^3 + 8$ 或 $y^3 27$。
分组分解? 有些多项式项数比较多,比如四项的,试着把它们两两组合,看看能不能提取公因式,或者出现可以套用公式的形式。例如,$ax + bx + ay + by = x(a+b) + y(a+b) = (x+y)(a+b)$。
是否有常数项? 如果有,它可能在求解或因式分解时提供一些线索。

就像一个侦探,仔细搜集现场的每一个细节。 这些形式上的线索往往是解决问题的“捷径”。

第三步:选择合适的方法和工具

根据你对题目和多项式的观察,现在是时候拿出“家伙什”了。下面是一些常用的方法,你可以根据情况组合使用:

1. 提取公因式: 这是最基础的,也是最先考虑的。看看所有项有没有共同的因子可以提出来。
例如:$2x^2 + 4x = 2x(x+2)$。

2. 套用公式: 如果你观察到符合我们前面说的那些平方差、立方和差、完全平方等公式的结构,直接套用,事半功倍。

3. 因式分解定理/余数定理:
因式分解定理 说,如果 $P(a) = 0$,那么 $(xa)$ 是 $P(x)$ 的一个因式。
余数定理 说,$P(x)$ 除以 $(xa)$ 的余数是 $P(a)$。
怎么用? 如果我们要分解一个多项式,可以尝试代入一些简单的整数值(比如 $pm 1, pm 2$ 等)。如果代入某个值 $a$ 发现多项式等于零,那恭喜你,$(xa)$ 就是一个因式了。然后就可以用多项式长除法或者综合除法来找出另外的因式。
例如: 分解 $x^3 6x^2 + 11x 6$。
试 $x=1$:$1^3 6(1)^2 + 11(1) 6 = 1 6 + 11 6 = 0$。所以 $(x1)$ 是一个因式。
用综合除法或长除法除以 $(x1)$,你会得到一个二次多项式,然后再对这个二次多项式进行分解。

4. 配方法: 主要用于二次多项式或者需要将多项式化为特定形式的时候,比如求解二次方程的顶点式,或者配成平方和差的形式。
例如:将 $x^2 + 4x + 5$ 化简,可以写成 $(x^2 + 4x + 4) + 1 = (x+2)^2 + 1$。

5. 十字相乘法: 主要用于分解二次三项式。找到两个数,它们的积等于常数项,和等于一次项系数。
例如:分解 $x^2 + 5x + 6$。我们需要找两个数,乘积是 6,和是 5。这两个数是 2 和 3。所以可以分解为 $(x+2)(x+3)$。

6. 换元法: 当多项式看起来比较复杂,但可以通过变量替换变成更熟悉的结构时使用。
例如:分解 $(x+1)^2 + 2(x+1) + 1$。令 $y = x+1$,原式就变成 $y^2 + 2y + 1 = (y+1)^2$。再把 $y=x+1$ 代回去,就是 $((x+1)+1)^2 = (x+2)^2$。

7. 求根公式(二次方程): 如果是二次方程 $ax^2 + bx + c = 0$,直接套用 $x = frac{b pm sqrt{b^2 4ac}}{2a}$。

8. 高次方程求根: 对于三次、四次方程,有相应的求根公式,但通常非常复杂,实际操作中很少直接使用。更多时候是依赖于因式分解定理找到有理根,然后降次。

第四步:动手执行,细致检查

选好了方法,就一步一步地进行。

写清楚每一步: 尤其是在进行因式分解或化简时,每一步的推导都要清晰明了。这不仅有助于你检查,也能让别人看懂你的思路。
小心计算: 系数、符号的错误是低级但致命的。每一次乘法、加减都仔细核对。
检查结果:
因式分解后: 把分解后的几个因式乘起来,看看能不能还原回原来的多项式。这是最有效的检查方法。
求解方程后: 把求出来的根代回到原方程里,看看等式是否成立。
化简后: 也可以尝试代入几个值到化简前后的多项式里,看看结果是否一致。

第五步:反思和总结

做完题目,别急着去看下一个。花点时间想想:

有没有更简便的方法? 这次解决问题的过程有没有可以改进的地方?
我学到了什么? 这个题目用到的技巧对以后解决类似问题有什么启发?

举个例子,我们来分解一个多项式:

题目: 分解多项式 $P(x) = x^3 2x^2 5x + 6$。

思路过程:

1. 审题: 这是一个三次多项式,目标是因式分解。
2. 观察: 系数是整数,1, 2, 5, 6。常数项是 6。
3. 方法选择:
没有明显的公式特征。
常数项是 6,根据有理根定理,如果它有整数根,根一定是 6 的因数,即 $pm 1, pm 2, pm 3, pm 6$。我们可以从这些数开始尝试。
4. 动手执行:
尝试 x = 1: $P(1) = 1^3 2(1)^2 5(1) + 6 = 1 2 5 + 6 = 0$。
太好了!$P(1) = 0$,所以 $(x1)$ 是 $P(x)$ 的一个因式。
降次(用综合除法):
```
1 | 1 2 5 6
| 1 1 6

1 1 6 0
```
综合除法的结果是 $1x^2 1x 6$,也就是 $x^2 x 6$。
分解二次多项式: 现在我们要分解 $x^2 x 6$。找两个数,乘积是 6,和是 1。这两个数是 3 和 2。
所以,$x^2 x 6 = (x3)(x+2)$。
5. 组合结果: 因为 $P(x) = (x1)(x^2 x 6)$,所以 $P(x) = (x1)(x3)(x+2)$。
6. 检查:
$(x1)(x3)(x+2) = (x^2 3x x + 3)(x+2) = (x^2 4x + 3)(x+2)$
$= x^2(x+2) 4x(x+2) + 3(x+2)$
$= x^3 + 2x^2 4x^2 8x + 3x + 6$
$= x^3 2x^2 5x + 6$。
结果正确!
7. 反思: 这个例子很好地展示了如何结合因式分解定理和降次方法来解决问题。下次遇到高次多项式,可以先试着找它的有理根。

记住,多项式问题并没有一个万能的“一步到位”的解法,更多的是需要耐心、细心和灵活运用各种工具。就像盖房子,得先打地基(审题、观察),然后根据设计图纸选择合适的砖瓦(方法),最后一点点砌起来(计算),还得仔细检查结构稳不稳固(验算)。祝你解题顺利!

网友意见

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丘维声书上的是简化版的。要求有n个根,而且都是1或者-1。

这个题目仅仅利用相同信息得不出结论,所以要再挖掘这个1的因子相关的性质。

具体如下


定理1: 是一个n次本原多项式,如果其在 上可约,则可以分解成两个本原多项式的乘积

书上有证明,比较简单

定理2:如果 是一个整系数多项式,则对任意不相同的整数a,b有 (整除)

这个直接由 得到

命题3: 是一个n次整系数多项式,如果其在 个不同的整数点上取得 ,那么它在这些点上的取值只能都是1或者都是-1

证明:假设 在k个点 上取值为1,在t个点 上取值为-1。不妨假设 即 是这些值的最大。

由定理2,知 ,所以 , (理由 )

如果 , ,推出

只有4个可能,矛盾,得证。


原题目的证明

证明:采用反证法。

不妨设 是本原多项式,由定理1知,存在本原多项式 使得 。

由 在 个整点取值为 , 在这m个点上取值也是 (因为1的因子只有 )

由命题3, 得出 在m个点取值为1或都为-1。

所以 有 个根(或者h + 1),故 (或-1)

得证

命题3可以证明m = 6时也可以,后面多一点讨论即可,这样的话,n = 10,11貌似也是可行的。

举例,我不会,等个大佬

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