因式分解

因式分解,在這裏是指多項式因式分解(英語:Polynomial Factorization[註 1]),在數學中一般理解為把一個多項式分解為兩個或多個的因式[註 2]的過程。在這個過後會得出一堆較原式簡單的多項式的積。例如單元多項式可被因式分解為。又如二元多項式因式分解為。如果我們允許多項式系數從整數擴大到複整數,那麼可被因式分解為。通常分解獲得的每個因式要是不可約多項式irreducible)。也就是不能再分解了。

多項式可因式分解成,其中:

定義

數體 上每個高於一次的多項式 都可以分解為該數體P上的多個不可約多項式 的乘積,為因式分解。

在複數域上,每個不可約多項式都是一次的,因此高於一次的複系數多項式,都可以唯一地分解為多個一次式之積。

在實數體上,不可約的多項式都是一次或二次的,因此高於一次的實系數多項式,都可以唯一地分解為一次、二次多項式之積。

在有理數體上,不可約多項式可以有任何次。例如,在有理數範圍內,當 為正整數時,關於 的多項式 無法再分解[1]

因式分解定理

數體F上每個次數 的多項式 都可以分解成數體F上一些不可約多項式的乘積,並是唯一的,即如果有兩個分解式

 

其中  都是數體F上的不可約多項式,那麼必有 ,而且可以適當排列因式的次序,使得

 ,其中 是一些非零常數

分解方法

公因式分解(抽)

原則:

  1. 分解必須要徹底(即分解後之因式均不能再做分解)
  2. 結果最後只留下小括號
  3. 結果的多項式首項為正。

在一個公式內把其公因子抽出,例子:

  •  
    • 其中, 是公因子。因此,因式分解後得到的答案是: 
  •  
    • 其中, 是公因子。因此,因式分解後得到的答案是: 

公式法

兩個立方數之和  

兩個立方數之差  

兩個n次方數之差  

兩個奇數次方數之和  

分組分解法

透過公式重組,然後再抽出公因數,例子:

 

 

拆添項法

透過添項然後減掉,然後再抽出公因數,例子:

 

或者透過分裂某項,然後再抽出公因數,例子:

 

其中, 可以被拆成  。所以, 可以被寫成 。因此,

 

其中, 可以被拆成  。所以, 可以被寫成 。因此,

 

十字交乘法

十字交乘法(cross method),也叫做十字相乘法。它實際上是拆項法的一個變形,只不過用十字形矩陣來表示。

一次因式檢驗法

一個整系數的一元多項式 ,假如它有整系數因式 且p,q互質,則以下兩條必成立:(逆敘述並不真)

  •  
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不過反過來說,即使當  都成立時,整系數多項式 也不一定是整系數多項式 的因式

另外一個看法是:

一個整系數的n次多項式 ,若 是f(x)之因式,且p,q互質,則:(逆敘述並不真)

  •  
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參見

註釋

  1. ^ 也有polynomial factorisationfactoring的用法
  2. ^ 因式即多項式。

延伸閱讀

  • Burnside, William Snow; Panton, Arthur William (1960) [1912], The Theory of Equations with an introduction to the theory of binary algebraic forms (Volume one), Dover
  • Dickson, Leonard Eugene (1922), First Course in the Theory of Equations, New York: John Wiley & Sons
  • Fite, William Benjamin (1921), College Algebra (Revised), Boston: D. C. Heath & Co.
  • Klein, Felix (1925), Elementary Mathematics from an Advanced Standpoint; Arithmetic, Algebra, Analysis, Dover
  • Selby, Samuel M., CRC Standard Mathematical Tables (18th ed.), The Chemical Rubber Co
  1. ^ 多 项 式 (PDF). 清華大學出版社. [2025-01-04].