初一奥数第10讲_整式的乘法与除法

第十讲 整式的乘法与除法
中学代数中的整式是从数的概念基础上发展起来的，因而保留着许多数的特征，研究的内容与方法也很类似．例如，整式的四则运算就可以在许多方面与数的四则运算相类比；也像数的运算在算术中占有重要的地位一样，整式的运算也是代数中最基础的部分，它在化简、求值、恒等变形、解方程等问题中有着广泛的应用．通过整式的运算，同学们还可以在准确地理解整式的有关概念和法则的基础上，进一步提高自己的运算能力．为此，本讲着重介绍整式运算中的乘法和除法．
整式是多项式和单项式的总称．整式的乘除主要是多项式的乘除．下面先复习一下整式计算的常用公式，然后进行例题分析． 正整数指数幂的运算法则：
(1)n m n m a a a +∙=； (2) ()n n n a b a b ∙=；
(3) ()n m n m a a ∙=； (4) m n m n a a a -÷=(a ≠0，m ＞n)；
常用的乘法公式： (1)(a+b)(a+b)=a 2-b 2； (2)(a ±b)2=a 2±2ab+b 2；
(4)(d ±b)3=a 3±3a 2b+3ab 2±b 3； (5)(a+b+c)2=a 2+b 2+c 2+2ab+2bc+2ca ．
例1 求[x 3-(x -1)2](x -1)展开后，x 2项的系数 ．
解 [x 3-(x -1)2](x -1)=x 3(x -1)-(x -1)3．因为x 2项只在-(x -1)3中出现，所以只要看-(x -1)3=(1-x)3中x 2项的系数即可．根据乘法公式有
(1-x)3=1-3x+3x 2-x 3，
所以x 2项的系数为3．
说明 应用乘法公式的关键，是要理解公式中字母的广泛含义，对公式中的项数、次数、符号、系数，不要混淆，要达到正确、熟练、灵活运用的程度，这样会给解题带来极大便利．
(x -2)(x 2
-2x+4)-x(x+3)(x -3)+(2x -1)2
．
解 原式=(x 3-2x 2+4x -2x 2+4x -8)-x(x 2-9)+(4x 2-4x+1) =(x 3-4x 2+8x -8)-(x 3-9x)+(4x 2-4x+1) =13x -7=9-7=2．
说明 注意本例中(x -2)(x 2-2x+4)≠x 3-8．
例3 化简(1+x)[1-x+x 2-x 3+…+(-x)n-1]，其中n 为大于1的整数． 解 原式=1-x+x 2-x 3+…+(-x)n-1
+x -x 2+x 3+…-(-x)n-1+(-x)n =1+(-x)n ．
说明 本例可推广为一个一般的形式：
(a -b)(a n-1+a n-2b+…+ab n-2+b n-1)=a n -b n ．
例4 计算
(1)(a -b+c -d)(c -a -d -b)；
(2)(x+2y)(x -2y)(x 4-8x 2y 2+16y 4)．
分析与解 (1)这两个多项式对应项或者相同或者互为相反数，所以可考虑应用平方差公式，分别把相同项结合，相反项结合．
原式=[(c-b-d)+a][(c-b-d)-a]=(c-b-d)2-a2
=c2+b2+d2+2bd-2bc-2cd-a2．
(2)(x+2y)(x-2y)的结果是x2-4y2，这个结果与多项式x4-8x2y2+16y4相乘时，不能直接应用公式，但
x4-8x2y2+16y4=(x2-4y2)2
与前两个因式相乘的结果x2-4y2相乘时就可以利用立方差公式了．
原式=(x2-4y2)(x2-4y2)2=(x2-4y2)3
=(x2)3-3(x2)2(4y2)+3x2·(4y2)2-(4y2)3
=x6-12x4y2+48x2y4-64y6．
例5 设x，y，z为实数，且
(y-z)2+(x-y)2+(z-x)2=(y+z-2x)2+(x+z-2y)2+(x+y-2z)2，
解先将已知条件化简：
左边=2x2+2y2+2z2-2xy-2yz-2xz，
右边=6x2+6y2+6z2-6xy-6yz-6xz．
所以已知条件变形为
2x2+2y2+2z2-2xy-2yz-2xz=0，
即(x-y)2+(x-z)2+(y-z)2=0．
因为x，y，z均为实数，所以x=y=z．所以
说明本例中多次使用完全平方公式，但使用技巧上有所区别，请仔细琢磨，灵活运用公式，会给解题带来益处．
我们把形如
a n x n+a n-1x n-1+…+a1x+a0
(n为非负整数)的代数式称为关于x的一元多项式，常用f(x)，g(x)，…表示一元多项式．
多项式的除法比较复杂，为简单起见，我们只研究一元多项式的除法．像整数除法一样，一元多项式的除法，也有整除、商式、余式的概念．一般地，一个一元多项式f(x)除以另一个一元多项式g(x)时，总存在一个商式q(x)与一个余式r(x)，使得f(x)=g(x)q(x)+r(x)成立，其中r(x)的次数小于g(x)的次数．特别地，当r(x)=0时，称f(x)能被g(x)整除．例6 设g(x)=3x2-2x+1，f(x)=x3-3x2-x-1，求用g(x)去除f(x)所得的商q(x)及余式r(x)．解法1 用普通的竖式除法
解法2 用待定系数法．
由于f(x)为3次多项式，首项系数为1，而g(x)为2次，首
r(x)= bx+ c．
根据f(x)=q(x)g(x)+r(x)，得
x3-3x2-x-1
比较两端系数，得
例7 试确定a和b，使x4+ax2-bx+2能被x2+3x+2整除．
解由于x2+3x+2=(x+1)(x+2)，因此，若设
f(x)=x4+ax2-bx+2，
假如f(x)能被x2+3x+2整除，则x+1和x+2必是f(x)的因式，因此，当x=-1时，f(-1)=0，即
1+a+b+2=0，①
当x=-2时，f(-2)=0，即
16+4a+2b+2=0，②
由①，②联立，则有
练习十
1．计算：
(1)(a- 2b+c)(a+2b-c)-(a+2b+c)2；
(2)(x+y)4(x-y)4；
(3)(a+b+c)(a2+b2+c2-ab-ac-bc)．
2．化简：
(1)(2x-y+z-2c+m)(m+y-2x-2c-z)；
(2)(a+3b)(a2-3ab+9b2)-(a-3b)(a2+3ab+9b2)；
(3)(x+y)2(y+z-x)(z+x-y)+(x-y)2(x+y+z)×(x+y-z)．
3．已知z2=x2+y2，化简
(x+y+z)(x-y+z)(-x+y+z)(x+y-z)．
4．设f(x)=2x3+3x2-x+2，求f(x)除以x2-2x+3所得的商式和余式．。