Разложение квадратного трехчлена на множители с помощью теоремы Виета

Разложение квадратного трехчлена на множители с помощью теоремы Виета

Как легко раскладывать квадратные трехчлены на множители

Разложение квадратного трехчлена на множители может пригодится при решении неравенств из задачи С3 или задачи с параметром С5. Так же многие текстовые задачи B13 решатся значительно быстрее, если вы владеете теоремой Виета.

Эту теорему, конечно, можно рассматривать с позиций 8-го класса, в котором она впервые проходится. Но наша задача — хорошо подготовиться к ЕГЭ и научиться решать задания экзамена максимально эффективно. Поэтому в этом уроке рассмотрен подход немного отличный от школьного.

Формулу корней уравнения по теореме Виета знают (или хотя бы видели) многие:

где `a, b` и `c` — коэффициенты квадратного трехчлена `ax^2+bx+c`.

Чтобы научиться легко пользоваться теоремой, давайте поймем, откуда она берется (так будет реально легче запомнить).

Пусть перед нами есть уравнение `ax^2+ bx+ с = 0`. Для дальнейшего удобства разделим его на `a` получим `x^2+\frac x + \frac = 0`. Такое уравнение называется приведенным квадратным уравнением.

Важная мысль урока: любой квадратный многочлен, у которого есть корни, можно разложить на скобки. Предположим, что наш можно представить в виде `x^2+\frac x + \frac = (x + k)(x+l)`, где `k` и `l` — некоторые константы.

Посмотрим, как раскроются скобки:

Таким образом, `k+l = \frac, kl = \frac`.

Это немного отличается от классической трактовки теоремы Виета — в ней мы ищем корни уравнения. Я же предлагаю искать слагаемые для разложения на скобки — так не нужно помнить про минус из формулы (имеется в виду `x_1+x_2 = -\frac`). Достаточно подобрать два таких числа, сумма которых равна среднему коэффициенту, а произведение — свободному члену.

Если нам нужно решение именно уравнения, то оно очевидно: корни `x=-k`или `x=-l` (так как в этих случаях одна из скобок занулится, значит, будет равно нулю и все выражение).

На примере покажу алгоритм, как раскладывать квадратный многочлен на скобки.

Пример первый. Алгоритм разложения квадратного трехчлена на множители

Путь у нас есть квадртаный трехчлен `x^2+5x+4`.

Он приведенный (коэффициент у `x^2` равен единице). Корни у него есть. (Для верности можно прикинуть дискриминант и убедиться, что он больше нуля.)

Дальнейшие шаги (их нужно выучить, выполнив все тренировочные задания):

  1. Выполнить следующую запись: $$x^2+5x+4=(x \ldots)(x \ldots).$$ Вместо точек оставьте свободное место, туда будем дописывать подходящие числа и знаки.
  2. Рассмотреть все возможные варианты, как можно разложить число `4` на произведение двух чисел. Получим пары "кандидатов" на корни уравнения: `2, 2` и `1, 4`.
  3. Прикинуть, из какой пары можно получить средний коэффициент. Очевидно, что это `1, 4`.
  4. Записать $$x^2+5x+4=(x \quad 4)(x \quad 1)$$.
  5. Следующий этап — расставить знаки перед вставленными числами.

Как понять и навсегда запомнить, какие знаки должны быть перед числами в скобках? Попробуйте раскрыть их (скобки). Коэффициент перед `x` в первой степени будет `(± 4 ± 1)` (пока что знаков мы не знаем — нужно выбрать), и он должен равняться `5`. Очевидно, что здесь будут два плюса $$x^2+5x+4=(x + 4)(x + 1)$$.

Если нужно решить уравнение `x^2+5x+4`, то теперь его решение не составит труда. Его корни: `-4, -1`.

Пример второй. Разложение на множители квадратного трехчлена с коэффициентами различных знаков

Пусть нам нужно решить уравнение `x^2-x-2=0`. Навскидку дискриминант положительный.

Идем по алгоритму.

  1. $$x^2-x-2=(x \ldots ) (x \ldots).$$
  2. Разложение двойки на целые множители есть только одно: `2 · 1`.
  3. Пропускаем пункт — выбирать не из чего.
  4. $$x^2-x-2=(x \quad 2) (x \quad 1).$$
  5. Произведение наших чисел отрицательное (`-2` — свободный член), значит, одно из них будет отрицательное, а другое — положительное. Поскольку их сумма равна `-1` (коэффициент при `x`), то отрицательным будет `2` (интуитивное объяснение — двойка большее из двух чисел, оно сильнее "перетянет" в отрицательную сторону). Получим $$x^2-x-2=(x - 2) (x + 1).$$
Третий пример. Разложение квадратного трехчлена на множители

Уравнение `x^2+5x -84 = 0`.

  1. $$x+ 5x-84=(x \ldots ) (x \ldots).$$
  2. Разложение 84 на целые множители: `4· 21, 6· 14, 12· 7, 2·42`.
  3. Поскольку нам нужно, чтобы разница (или сумма) чисел равнялась 5, то нам подойдет пара `7, 12`.
  4. $$x+ 5x-84=(x\quad 12) (x \quad 7).$$
  5. $$x+ 5x-84=(x + 12) (x - 7).$$

Надеюсь, разложение этого квадратного трехчлена на скобки понятно.

Если нужно решение уравнения, то вот оно: `12, -7`.

Задания для тренировки

Предлагаю вашему вниманию несколько примеров, которые легко решаются с помощью теоремы Виета. (Примеры взяты из журнала "Математика", 2002.)

  1. `x^2+x-2=0`
  2. `x^2-x-2=0`
  3. `x^2+x-6=0`
  4. `x^2-x-6=0`
  5. `x^2+x-12=0`
  6. `x^2-x-12=0`
  7. `x^2+x-20=0`
  8. `x^2-x-20=0`
  9. `x^2+x-42=0`
  10. `x^2-x-42=0`
  11. `x^2+x-56=0`
  12. `x^2-x-56=0`
  13. `x^2+x-72=0`
  14. `x^2-x-72=0`
  15. `x^2+x-110=0`
  16. `x^2-x-110=0`
  17. `x^2+x-420=0`
  18. `x^2-x-420=0`

Спустя пару лет после написания статьи появился сборник из 150 заданий для разложения квадратного многочлена по теореме Виета.

Отказ от ответственности. Контент на сайте размещается пользователями. Администрация не несёт ответственности за содержание опубликованных материалов.

Если вы считаете, что какой-либо материал нарушает правила или права, сообщите об этом — после проверки он будет удалён или изменён.