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十字相乘法:二次三项式因式分解的试凑步骤

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十字相乘法的步骤只有四步:把二次项系数拆成两个因数写在左列,把常数项拆成两个因数写在右列,交叉相乘再相加,和等于一次项系数就按横行写出两个一次因式。二次项系数为 1 时,左列固定是 1 和 1,只要找「积等于常数项、和等于一次项系数」的两个数。二次项系数不为 1 时,要把两列的拆法轮流搭配着试,试凑的次数会多一些。

人教版初中教材(2013 版八年级上册)在因式分解一章用阅读材料介绍了 x² + (p + q)x + pq 型式子的分解,这正是二次项系数为 1 的情形;新版教材在陆续换版,编排以手上的版本为准。下面按「先 1、后不为 1」的顺序各做两道题,每一道都把十字图的四个数、交叉乘积和最后的因式写全,读者可以逐项用乘法展开核对。

先看结论:拆两头、凑中间

对二次三项式 ax² + bx + c,要找四个整数 a₁、a₂、c₁、c₂,满足下面三个条件:

条件 含义 在十字图里的位置
a₁a₂ = a 两个数的积等于二次项系数 左列上下两个数
c₁c₂ = c 两个数的积等于常数项 右列上下两个数
a₁c₂ + a₂c₁ = b 交叉相乘后相加等于一次项系数 两条斜线

三个条件都满足,就写成 (a₁x + c₁)(a₂x + c₂)。注意结果是按横行读的:左上配右上、左下配右下,交叉只用来检验中间项。

动手前先看常数项的符号,能省掉一半试凑:c 为正,c₁、c₂ 同号,而且和 b 同号;c 为负,c₁、c₂ 一正一负,绝对值大的那个与 b 同号(二次项系数为 1 时)。

二次项系数为 1 的两道例题

例 1 分解 x² − 7x + 12。

  1. 常数项 12 为正、一次项系数 −7 为负,所以两个数都是负数。
  2. 列出 12 的负因数对:(−1, −12)、(−2, −6)、(−3, −4),它们的和依次是 −13、−8、−7。
  3. 和为 −7 的是 (−3, −4),写成十字图:左列 1、1,右列 −3、−4。
  4. 结果是 (x − 3)(x − 4)。展开验一次:x² − 4x − 3x + 12 = x² − 7x + 12。

例 2 分解 x² + 2x − 15。

  1. 常数项 −15 为负,两个数一正一负;一次项系数 2 为正,所以绝对值大的那个取正。
  2. 候选对:(15, −1)、(5, −3),和分别是 14 和 2。
  3. 取 (5, −3),十字图左列 1、1,右列 5、−3,交叉和 1 × (−3) + 1 × 5 = 2。
  4. 结果如下,可以点公式下方的「在编辑器中打开」把它带进编辑器:
x^2+2x-15=(x+5)(x-3)

例2 二次项系数为1的分解结果

二次项系数不为 1 的两道例题

例 3 分解 2x² + 7x + 3。

  1. 2 只能拆成 1 × 2;3 为正、7 为正,右列取正因数 1 × 3。
  2. 左列 2、1 不动,右列有两种摆法:右列 1、3 时交叉和是 2 × 3 + 1 × 1 = 7;右列 3、1 时交叉和是 2 × 1 + 1 × 3 = 5。
  3. 第一种对上,按横行读:第一行 2 和 1,第二行 1 和 3。
  4. 结果是 (2x + 1)(x + 3),展开得 2x² + 6x + x + 3,与原式相同。

例 4 分解 6x² − x − 2。

这一题左列有 1 × 6、2 × 3 两种拆法,右列 −2 有 (1, −2)、(−1, 2) 两种拆法,再算上右列上下对调,要试的组合明显变多。把试凑过程列成表最不容易漏:

6x²−x−2 的八种十字搭配与交叉和

表里只有「左列 2、3,右列 1、−2」一行的交叉和是 2 × (−2) + 3 × 1 = −1。按横行读出两个因式:

6x^2-x-2=(2x+1)(3x-2)

展开核对:6x² − 4x + 3x − 2 = 6x² − x − 2。十字图的写法如下图:左边是十字图(左右两列各两个数,中间一个交叉记号),右边写交叉乘积之和与分解结果。

6x²−x−2 的十字图、交叉乘积之和与分解结果

四个常见错误

错误 典型表现 改法
忘了先提公因数 2x² + 6x + 4 直接硬凑 先提 2,得 2(x + 1)(x + 2)
符号只看一个 12 拆成 3 和 4,得到 (x + 3)(x + 4) 先按上面的符号规则定号
读成斜线 把交叉的两个数配成一个因式 因式按横行读,斜线只验中间项
不做展开核对 交叉和对了、常数项配错了 最后展开一遍,三项逐一比

还有一个判断题要会:x² + 3x + 1 的判别式是 9 − 4 = 5,不是完全平方数,在整数范围内分解不了,这时停止试凑、改用公式法。

把例 4 的试凑表和结果录进公式编辑区:在「LaTeX」模式里输入 6x^2-x-2=(2x+1)(3x-2),切回「可视化」模式核对上下标和括号,再从顶栏「导出」选「Word(含公式)」放进练习卷,导出需要登录并开通本站会员。

MathTool 编辑器里录好的例4分解结果

延伸阅读

常见问题

怎么判断能不能用十字相乘?
先把公因数提出来,再算判别式,也就是一次项系数的平方减去四倍的二次项系数与常数项之积。系数都是整数时,这个数是完全平方数(0、1、4、9、16、25……)就一定能在整数范围内拆成两个一次因式,可以放心去试凑;算出来是负数或不是完全平方数,就别再试了,换配方法或公式法。