高次方程解法 高次代數式分解

2022-01-23 23:03:36 字數 3428 閱讀 2269

高次方程在高中階段,也就是在求解過點處的切線、穿根法求解不等式、等比數列中碰到過,不是很多。高次代數式可能出現在導數判斷單調性中。

高次方程指次數等於或者大於 \(3\) 次的方程,高中學生主要求解的方程的次數大多是 \(2\) 次的方程,所以對高次方程的求解比較陌生。

與求解高次方程有關的方法主要有:試商法、多項式除法、分組分解法、十字相乘法、換元法等;

求曲線\(c:y=\cfracx^3+\cfrac\)經過點\(p(2,4)\)的切線方程;(\(4x-y-4=0\)或\(x-y+2=0\))

思路:設經過點\(p(2,4)\)的切線方程與曲線相切於點\(p_0(x_0,y_0)\),則有

\(\beginy_0=\cfracx_0^3+\cfrac\\ k=f'(x_0)=x_0^2\\ y-y_0=f'(x_0)(x-x_0) \end\)

又因為點\(p(2,4)\)在切線方程上,則有\(4-(\cfracx_0^3+\cfrac)=x_0^2(2-x_0)\)

整理得到,\(x_0^3-3x_0^2+4=0\)

警示,此處有多個難點:試商法,多項式除法,分組分解法;

【試商法】:令\(x_0=0\),如果上述方程成立,說明方程能分解出因子\(x_0\),本題目中顯然不成立;再令\(x_0=1\),上述方程不成立,說明方程不能分解出因子\(x_0-1\);再令\(x_0=-1\),上述方程成立,說明方程能分解出因子\(x_0+1\);這樣\(x_0^3-3x_0^2+4\)

\(=(x_0+1)\)

\((x_0^2+bx_0+c)\)(\(b\),\(c\)是常數,待定),這樣做的目的是為了降次;

【分組分解法】:由試商法可以指導我們的分組分解的方向,

如\(x_0^3-3x_0^2+4=(x_0^3+1)-3(x_0^2-1)\)

\(=(x_0+1)(x_0^2-x_0+1)-3(x_0+1)(x_0-1)\)

\(=(x_0+1)(x_0^2-x_0+1-3x_0+3)\)

\(=(x_0+1)(x_0-2)^2=0\);

【多項式除法】:如圖所示,

即\((x_0+1)(x_0-2)^2=0\),解得\(x_0=-1\),或\(x_0=2\)

當\(x_0=-1\)時,切點為\((-1,1)\),\(k_1=1\),切線方程為\(x-y+2=0\);

當\(x_0=2\)時,切點為\((2,4)\),\(k_2=4\),切線方程為\(4x-y-4=0\);

【2021屆高三文科資料用題】設數列 \(\\}\) 是等比數列, 前 \(n\) 項和為 \(s_\), 若 \(s_=3a_\), 則公比 \(q\)=______________.

法1: 分類討論法,針對 \(q\) 分類討論如下:

當 \(q\neq 1\) 時, 由題意得到, \(\cfrac(1-q^)}=3a_q^\),

即 \(1-q^=3q^-3q^\),整理得 \(2q^-3q^+1=0\),

[備註:接下來可以使用試商法,得到\(q=1\)為其乙個根,另外還可以使用多項式除法求解剩餘的因式,此處我們往往可以降低難度,使用初中的因式分解法]

則\(2q^-2-3q^+3=0\),即\(2(q^-1)-3(q^-1)=0\),則\(2(q-1)(q^2+q+1)-3(q-1)(q+1)=0\),

即\((q-1)(2q^2-q-1)=0\),即\((q-1)^2(2q+1)=0\),

解得 \(q=-\cfrac\),或 \(q=1\)(捨去);

當 \(q=1\) 時,即 \(s_=3a_1=3a_\),顯然成立.

故 \(q=-\cfrac\) 或 \(1\);

法2:使用求和的定義式求解,有效避免分類討論;

由於 \(s_=3a_\),即 \(a_1+a_2+a_3=3a_3\),即 \(a_1+a_2-2a_3=0\),

由於數列 \(\\) 為等比數列,故 \(a_1+a_1q-2a_1q^2=0\),

即\(2q^2-q-1=0\), 解得 \(q=-\cfrac\) 或 \(1\);

計算: \(sin18^=\cfrac-1}\)

分析: 由於\(sin3\theta=3sin\theta cos^2\theta-sin^3\theta\),\(cos2\theta=cos^2\theta-sin^2\theta\),

又由於\(\sin54^=\cos36^\),且\(\sin54^=\sin(3\times 18^)\),\(\cos36^=\cos(2\times18^)\),

可得\(3sin18^cos^218^-sin^318^=cos^218^-sin^218^\).

整理得到,\(4sin^318^-2sin^218^-3sin18^+1=0\),

用試商法嘗試分解\(x=1\)為其乙個根,

故可以分解為\((sin18^-1)(4sin^218^+2sin18^-1)=0\),

\(sin18^=1\)捨去,由\(4sin^218^+2sin18^-1=0\),

得到\(sin18^=\cfrac}=\cfrac}\),

捨去負值,得到\(sin18^=\cfrac-1}\),

即\(2sin18^=\cfrac-1}\)。

【因式分解案例】令 \(g(x)=\cfracx^3-x-1}\),求導並加以整理變形;

解析: \(g'(x)=\cfracx^3-x-1)'\cdot x^2-(e^x-\fracx^3-x-1)\cdot 2x}\)

\(=\cfracx^2-1)\cdot x^2-(e^x-\fracx^3-x-1)\cdot 2x}\)

\(=\cfracx^2-1)\cdot x-(e^x-\fracx^3-x-1)\cdot 2}\)

\(=\cfracx^3-x-2e^x+x^3+2x+2}\)

\(=\cfracx^3+x+2}\)

到此,我們的思維大多就停滯了,難點在分子的三次多項式 \(-\cfracx^3+x+2\) 的分解上,

此時,用試商法得到,\(x=2\)為其乙個根,故分組分解如下,

\(-\cfracx^3+x+2=-\cfracx^3+4+x-2\)

\(=-\cfrac(x^3-2^3)+(x-2)=-\cfrac(x-2)(x^2+2x+4)+(x-2)\)

\(=(x-2)(-\cfracx^2-x-1)\),

故接上得到,

\(g'(x)=\cfracx^3+x+2}=\cfracx^2-x-1)}\)

求解 \(4\cos^4\theta-17\cos^2\theta+4=0\)

解析: 將方程變形為 \((4\cos^2\theta-1)(\cos^2\theta-4)=0\),

則 \(\cos^2\theta=\cfrac\) 或 \(\cos^2\theta=4\) (捨去),

則 \(\cos\theta=\pm\cfrac\),

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