🧭 多項式因式分解計算機
將形式為 ax² + bx + c 的二次運算式分解為線性因式。輸入係數以找出根與完整的因式分解形式。
這是什麼工具?
將多項式因式分解,意指將它改寫為更簡單多項式的乘積。例如 x² − 5x + 6 可分解為 (x − 2)(x − 3)。因式分解是代數的核心技能,能揭示方程的根(多項式為零之處)、化簡有理式,並為求解不等式與繪製函數圖形解鎖更多技巧。
最常被分解的多項式是二次式 ax² + bx + c。若判別式 b² − 4ac 為完全平方,二次式可整齊分解為兩個帶有理係數的線性項。若判別式為正但非完全平方,因式中會包含無理數。若判別式為負,二次式在實數範圍內無法分解。
這個因式分解計算機可處理二次運算式。你輸入係數 a、b、c,它會用二次公式找出根,再將因式分解形式寫成 a·(x − r₁)(x − r₂),其中 r₁ 與 r₂ 為根。若根為複數,它會告訴你該運算式在實數範圍內不可約。所有運算都在你的瀏覽器中本機執行。運作原理
計算機首先計算判別式 Δ = b² − 4ac。若 Δ ≥ 0,求出根 r₁ = (−b + √Δ) / 2a 與 r₂ = (−b − √Δ) / 2a。因式分解形式即為 a·(x − r₁)(x − r₂)。當 a = 1 時,因式分解形式就是 (x − r₁)(x − r₂)。
在判別式為完全平方數的特殊情況下,根為有理數,因式分解形式帶有整數或分數係數。例如 x² − 5x + 6 的判別式為 25 − 24 = 1,根為 3 與 2,分解為 (x − 3)(x − 2)。當判別式為負時,計算機會回報該多項式在實數範圍內不可約,並顯示複數根供參考。使用方法
- 輸入係數 a(不可為零)。
- 輸入係數 b。
- 輸入係數 c。
- 點選計算以查看根與因式分解形式。
- 檢查多項式是否能在實數範圍內分解。
常見問題
什麼情況下二次式無法分解?
當二次式 ax² + bx + c 的判別式 b² − 4ac 為負時,無法分解為實數線性因式。此時根為複數,該多項式稱為在實數範圍內不可約。例如 x² + 1 的判別式為 −4,在實數範圍內無法分解。
因式分解與二次公式有什麼不同?
兩者是通往同一目的地的不同路徑。二次公式直接給你根;因式分解則將多項式改寫為線性項的乘積。當你需要因式分解形式本身(用於化簡有理式或求解不等式)時,因式分解更實用;而二次公式更通用,即使在因式分解困難時也能使用。
如果首項係數 a 不為 1 怎麼辦?
當 a ≠ 1 時,因式分解形式會將 a 作為首項乘數:a·(x − r₁)(x − r₂)。例如 2x² − 6x + 4 的根為 1 與 2,分解為 2(x − 1)(x − 2)。有些教科書會先提取最大公因式:2x² − 6x + 4 = 2(x² − 3x + 2) = 2(x − 1)(x − 2)。
這個計算機能分解更高次的多項式嗎?
本計算機處理二次式(次數 2)。對三次及以上,因式分解需要更進階的技巧,如有理根定理、綜合除法或分組分解。不過,一旦你找出三次式的一個有理根 r,就可以除以 (x − r) 得到一個二次式,再以本工具進行因式分解。
技巧與建議
在使用因式分解計算機之前,不妨先徒手嘗試 AC 法:將 a 與 c 相乘,再尋找兩個相乘等於 ac 且相加等於 b 的數。若這樣的數存在,二次式就能在整數範圍內分解。例如 6x² + 7x + 2,ac = 12,你需要兩個相乘為 12 且相加為 7 的數:即 3 與 4。將 7x 改寫為 3x + 4x,分組分解即可得到 (2x + 1)(3x + 2)。務必將因式分解形式展開驗算:(x − 3)(x − 2) = x² − 5x + 6。若得到原多項式,你的分解就是正確的。在求解不等式時,因式分解形式會告訴你多項式在每個區間的正負號:多項式在每個單根處改變正負號,因此在每個區間內取一點測試,即可判斷多項式為正或為負。
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