“因式分解的基本方法与技巧”教学要领

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  因式分解,也可以叫做分解因式,是多项式理论的中心内容之一,是代数中一种重要的恒等变形,是解决许多数学问题的有力工具。因式分解的方法灵活多变,技巧性强,笔者就因式分解的基本方法与技巧教学要领进行了探讨与总结,以期与同行分享。
  一、学好因式分解的先决条件
  明确因式分解的意义是学好因式分解的先决条件。到底什么样的变形才是因式分解,做到什么程度才算达到了要求?如果对这些都不明确的话,是无法正确地进行因式分解的。
  二、因式分解的基本方法
  在初中阶段,主要应该掌握的基本方法有:提取公因式法、公式法、十字相乘法、分组分解法、二次三项式在实数范围内分解的求根公式法,即初中代数教材中所说的常用方法。
  1. 提取公因式法
  这是因式分解的最基本的方法,它的根据是乘法分配律的反用。所提出的公因式,应是多项式各项的最高公因式。课本上虽然没有提出这个概念,但有这么一段话:“用提取公因式法把多项式分解因式时,要把各项中所含有字母的最低次幂的积提出来,作为各项的公因式;当各项系数都是整数时,还要把它们的最大公约数提出来。”其意思就是提多项式各项的最高公因式。至于系数的处理,仅是为了方便的一种习惯。
  如果以为提取公因式法很简单,教学时三言两语,草草过场,那肯定是一种失误。提取公因式法貌似容易,实际上是学生经常发生错误的地方。表现在所提取的公因式不是最高公因式;提出公因式后,求另一因式(也称剩余因式)时,在系数、指数方面常出错;当多项式中的某一项与公因式完全相同时,提取公因式后另一因式中忘记写“1”;当公因式是多项式时,提取时常发生符号上的错误,等等。这些都是因为学生要将刚学过不久的较多知识(包括指数运算律及其逆向使用)综合运用而造成的。为此,要将提取公因式法作为因式分解这一单元的教学重点与难点,在教学过程中要精心设计,练习和习题的安排要由简到繁。
  建议按下述顺序安排。公因式为单项式:只提某个字母—字母上带有指数的—公因式带负号的;公因式为多项式:括号里多项式相同—括号里多项式只相差一个符号—多项式带平方或立方的形式—加括号找公因式。最后综合练习。
  2. 公式法
  通常也称运用公式法,就是反用乘法公式。运用公式法首先要弄清各个公式所具有的特点,这里要分清各公式的项数、指数、系数、符号等特点,并把容易混淆的公式加以比较。讲解时先从复习乘法公式入手,寻找一些容易记住这些公式的方法,然后将公式反过来书写。除课本上明确的五个公式外,可补充如下三个公式:
  这两个统称为完全立方公式。
  在讲授用各个公式分解因式时,不妨先类似于课本例题,用记号把所要分解的多项式的各项与各公式中各项“对号入座”,然后再指出公式中的字母可以表示数、单项式、多项式。
  在讲解程序上同样应科学安排:可先着重直接应用公式;其次需交换某几项位置的;再是连续运用公式的;最后与提取公因式法一起综合运用公式。
  学生感到困难的往往有两点原因:一是拿到题目,不知运用哪个公式;二是不会把某一部分式子看成一个整体作为一个新的字母。前者通过分析各公式外形特点区分不同类型而解决,后者通过“对号入座”逐步适应。
  3. 十字相乘法(叉乘试算法)
  出发点是二次三项式x2+bx+c,利用画十字交叉线帮助解题是十分有效的。关键是讲清下面简图所表达的意思:
  4. 分组分解法
  分组分解法并非一种独立的方法,无非就是适当添括号、交换、分组后使用或连续使用或综合使用前面的三种基本方法。对于中学生,不要研究此法独立与否,而将它也作为一个基本方法。这里的“分组”是关键,而分组的原则,是要预见到分组后下一步该怎么办,再确定用什么方法完成因式分解。如果分组后下一步一筹莫展,就说明分组失败,应考虑重新分组。分组分解的基本情形有(指分组后):
  (1)连续用提取公因式法;
  (2)连续使用公式;
  (3)连续使用十字相乘法;
  (4)提取公因式法,运用公式法和十字相乘法中某两种或三种的综合使用;
  (5)采用一些特殊的分组技巧。
  有些题目,分组的方法不止一种,所以在考虑分组时,最好选择比较简单的分组方法。
  显然解法2不如解法1简单,因为第二个括号再分解时不易找到合适的方法,甚至怀疑它是否能够再分。
  5. 二次三项式在实数范围内分解的求根公式法
  这种方法要等到学生学习过实数概念以后才能接触到。求根公式法本身是很机械的,只要先利用求根公式求出二次三项式ax2+bx+c的两个实根,然后利用公式ax2+bx+c=a(x+x1)(x+x2)即可。要注意,这里的二次项系数a不能丢掉(a=1除外)。若Δ=b2-4ac<0,则二次三项式没有实根;若Δ>0,如果能使用十字相乘法,要优先考虑十字相乘法,以求简便。
  二次三项式的求根公式法分解因式,也可以用在双二次的三项式或下面一类题中。
  以上因式分解的五种基本方法,可采用“程序教学法”。每介绍一种方法,都要精选、配备一套例题和习题;在学过第四种和第五种方法后,要进行综合练习,还可以组织兴趣小组,开辟学习园地专栏,开展专题数学竞赛等活动,以促进学生因式分解的能力迅速提高。
  三、因式分解的一般步骤(指的是一种解题思路)
  (1)首先考虑能否提取公因式,若能提取则提取;
  (2)若不能提取公因式,观察能否使用公式。对二次三项式,常常考虑十字相乘法;
  (3)若不符合上述情况,可考虑分组,分组要合理;
  (4)若分组有困难,可采用技巧,适当处理后再进行;
  (5)在实数范围内分解时,对于二次三项式,若用十字相乘法失效,应立刻考虑用求根公式法。
  因式分解后,要检查分解的结果是否符合题目要求。在掌握基本方法和一般步骤后,经过一定数量和类型的练习,注重积累经验,就可以逐步达到灵活运用各种方法。
  四、因式分解的一些常用技巧
  1. 添项(配项):加上一项,再减去这一项。
  3. 分组:可以作为一种技巧,分组本身并不是目的,而是为用基本方法创造条件。
  4. 重新组合,重新整理(包含展开后重新考虑)。
  5. 换元:将式子的某一部分看成一个整体,用一个字母来表示。
  仍用上例说明:令x2-2x=t,或者令 x2-2x-5=t,也容易得出相同结果。
  五、一题不同解法的思路探求
  关于这点,不作为教学的基本要求,而是对所学内容的进一步深化,开拓思维,培养灵活运用和处理问题的能力。具体做法是:组织若干典型题目作一题多解,并进行分析对比,从中找出一些规律,基本类型如下:
  1. 有一类题,先选用的公式可以不同;
  例如,因式分解x6-y6既可以先采用平方差公式(此法较好),也可先采用立方差公式。
  2. 有一类题,分组方法有多种;
  3. 有一类题,拆、添项方法有多种;
  4. 有一类题,换元方法可以有多种;
  5. 有一类题,可灵活运用几种不同类型的方法。
  例如,(1)能用十字相乘法的均能配方(添、拆项),均能用求根公式法。当然,在此种情形下十字相乘法最为简便。(2)分解因式:3x2-5xy-2y2-x+9y-4.
  解法1:利用求根公式(不妨将y看成常数)。
  解法2:连续用两次十字相乘法(注意:要横向写出结果)。
  对于一题多解,途径虽然不同,但所得的结果应该是相同的。由于在中学阶段仅学习了因式分解的几种基本方法,使得一题多解的范围受到限制。在学习或研究了关于因式分解的其它一些方法以后,一题多解的思路就会更加宽阔。
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