第十讲 整式的乘法与除法 第十讲 整式的乘法与除法 中学代数中的整式是从数的概念基础上发展起来的,因而保留着许多数的特征,研究的
内容
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与方法也很类似.例如,整式的四则运算就可以在许多方面与数的四则运算相类比;也像数的运算在算术中占有重要的地位一样,整式的运算也是代数中最基础的部分,它在化简、求值、恒等变形、解方程等问
题
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中有着广泛的应用.通过整式的运算,同学们还可以在准确地理解整式的有关概念和法则的基础上,进一步提高自己的运算能力.为此,本讲着重介绍整式运算中的乘法和除法. 整式是多项式和单项式的总称.整式的乘除主要是多项式的乘除.下面先复习一下整式计算的常用公式,然后进行例题分析. 正整数指数幂的运算法则: (1)aM· an=aM+n; (2)(ab)n=anbn; (3)(aM)n=aMn; (4)aM÷an=aM-n(a≠0,m>n); 常用的乘法公式: (1)(a+b)(a+b)=a2-b2; (2)(a±b)2=a2±2ab+b2; (4)(a±b)3=a3±3a2b+3ab2±b3; (5)(a+b+c)2=a2+b2+c2+2ab+2bc+2ca. 例1 求[x3-(x-1)2](x-1)展开后,x2项的系数 . 解 [x3-(x-1)2](x-1)=x3(x-1)-(x-1)3.因为x2项只在-(x-1)3中出现,所以只要看-(x-1)3=(1-x)3中x2项的系数即可.根据乘法公式有 (1-x)3=1-3x+3x2-x3, 所以x2项的系数为3. 说明 应用乘法公式的关键,是要理解公式中字母的广泛含义,对公式中的项数、次数、符号、系数,不要混淆,要达到正确、熟练、灵活运用的程度,这样会给解题带来极大便利. (x-2)(x2-2x+4)-x(x+3)(x-3)+(2x-1)2. 解 原式=(x3-2x2+4x-2x2+4x-8)-x(x2-9)+(4x2-4x+1) =(x3-4x2+8x-8)-(x3-9x)+(4x2-4x+1) =13x-7=9-7=2. 说明 注意本例中(x-2)(x2-2x+4)≠x3-8. 例3 化简(1+x)[1-x+x2-x3+…+(-x)n-1],其中n为大于1的整数. 解 原式=1-x+x2-x3+…+(-x)n-1 +x-x2+x3+…-(-x)n-1+(-x)n =1+(-x)n. 说明 本例可推广为一个一般的形式: (a-b)(an-1+an-2b+…+abn-2+bn-1)=an-bn. 例4 计算 (1)(a-b+c-d)(c-a-d-b); (2)(x+2y)(x-2y)(x4-8x2y2+16y4). 分析与解 (1)这两个多项式对应项或者相同或者互为相反数,所以可考虑应用平方差公式,分别把相同项结合,相反项结合. 原式=[(c-b-d)+a][(c-b-d)-a]=(c-b-d)2-a2 =c2+b2+d2+2bd-2bc-2cd-a2. (2)(x+2y)(x-2y)的结果是x2-4y2,这个结果与多项式x4-8x2y2+16y4相乘时,不能直接应用公式,但 x4-8x2y2+16y4=(x2-4y2)2 与前两个因式相乘的结果x2-4y2相乘时就可以利用立方差公式了. 原式=(x2-4y2)(x2-4y2)2=(x2-4y2)3 =(x2)3-3(x2)2(4y2)+3x2·(4y2)2-(4y2)3 =x6-12x4y2+48x2y4-64y6. 例5 设x,y,z为实数,且 (y-z)2+(x-y)2+(z-x)2 =(y+z-2x)2+(x+z-2y)2+(x+y-2z)2, 解 先将已知条件化简: 左边=2x2+2y2+2z2-2xy-2yz-2xz, 右边=6x2+6y2+6z2-6xy-6yz-6xz. 所以已知条件变形为 2x2+2y2+2z2-2xy-2yz-2xz=0, 即 (x-y)2+(x-z)2+(y-z)2=0. 因为x,y,z均为实数,所以x=y=z.所以 说明 本例中多次使用完全平方公式,但使用技巧上有所区别,请仔细琢磨,灵活运用公式,会给解题带来益处. 我们把形如 anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0 (n为非负整数)的代数式称为关于x的一元多项式,常用f(x),g(x),…
表
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示一元多项式. 多项式的除法比较复杂,为简单起见,我们只研究一元多项式的除法.像整数除法一样,一元多项式的除法,也有整除、商式、余式的概念.一般地,一个一元多项式f(x)除以另一个一元多项式g(x)时,总存在一个商式q(x)与一个余式r(x),使得f(x)=g(x)q(x)+r(x)成立,其中r(x)的次数小于g(x)的次数.特别地,当r(x)=0时,称f(x)能被g(x)整除. 例6 设g(x)=3x2-2x+1,f(x)=x3-3x2-x-1,求用g(x)去除f(x)所得的商q(x)及余式r(x). 解法1 用普通的竖式除法 解法2 用待定系数法. 由于f(x)为3次多项式,首项系数为1,而g(x)为2次,首 r(x)= bx+ c. 根据f(x)=q(x)g(x)+r(x),得 x3-3x2-x-1 比较两端系数,得 例7 试确定a和b,使x4+ax2-bx+2能被x2+3x+2整除. 解 由于x2+3x+2=(x+1)(x+2),因此,若设 f(x)=x4+ax2-bx+2, 假如f(x)能被x2+3x+2整除,则x+1和x+2必是f(x)的因式,因此,当x=-1时,f(-1)=0,即 1+a+b+2=0, ① 当x=-2时,f(-2)=0,即 16+4a+2b+2=0, ② 由①,②联立,则有 练习十 1.计算: (1)(a- 2b+c)(a+2b-c)-(a+2b+c)2; (2)(x+y)4(x-y)4; (3)(a+b+c)(a2+b2+c2-ab-ac-bc). 2.化简: (1)(2x-y+z-2c+m)(m+y-2x-2c-z); (2)(a+3b)(a2-3ab+9b2)-(a-3b)(a2+3ab+9b2); (3)(x+y)2(y+z-x)(z+x-y)+(x-y)2(x+y+z)×(x+y-z). 3.已知z2=x2+y2,化简 (x+y+z)(x-y+z)(-x+y+z)(x+y-z). 4.设f(x)=2x3+3x2-x+2,求f(x)除以x2-2x+3所得的商式和余式.