การแยกตัวประกอบของพหุนามดีกรีสอง
1.2.2 การแยกตัวประกอบของพหุนามดีกรีสองตัวแปรเดียว
ในรูป ax2 + bx + c เมื่อ a = 1 , b และ c เป็นจำนวนเต็ม และ c ≠ 0
ในกรณีที่ a = 1 และ c ≠ 0 พหุนามดีกรีสองตัวแปรเดียว จะอยู่ในรูป x2 + bx + c
สามารถแยกตัวประกอบของพหุนามในรูปนี้ได้ โดยอาศัยแนวคิดจากการหาผลคูณของพหุนาม
ดังตัวอย่างต่อไปนี้
จากการหาผลคูณ ( x +2 )( x + 3 ) ดังกล่าว จะได้ขั้นตอนการแยกตัวประกอบของ x2 + 5x + 6
โดยทำขั้นตอนย้อนกลับ ดังนี้
x2 + 5x + 6 = x2 + (2 + 3)x + (2)(3) [ 2 + 3 = 5 และ (2) × (3) = 6 ]
= x2 + (2x + 3x) + (2)(3)
= (x2 + 2x) + [3x + (2)(3)]
= (x + 2)x + (x + 2)(3)
= (x + 2)(x + 3)
นั่นคือ x2 + 5x + 6 = (x + 2)(x + 3)
พิจารณาผลคูณของพหุนามต่อไปนี้
1. (x + 2)(x + 3) = (x + 2)(x) + (x + 2)(3)
= (x2 + 2x)+ [3x + (2)(3)]
= x2 + (2x+ 3x) + (2)(3)
= x2 + (2+ 3)x + (2)(3)
= x2 + 5x + 6
ดังนั้น แยกตัวประกอบของ x2 + 5x + 6 ได้ดังนี้ x2 + 5x + 6 = (x + 2)(x + 3)
ให้สังเกตว่า เราจะแยกตัวประกอบของ x2+ 5x + 6 ได้ ถ้าเราสามารถหาจำนวนเต็มสองจำนวน
ที่คูณกันได้เท่ากับพจน์ที่เป็นค่าคงตัว คือ 6 และบวกกันได้เท่ากับสัมประสิทธิ์ของ x คือ 5
(x + 4)(x – 5) = (x + 4)(x) + (x + 4)(-5)
= (x2 + 4x) + [(-5)x + (4)(-5)]
= x2 + [4x + (-5)x] + (4)(-5)
= x2 + [4 + (-5)] x + (4)(-5)
= x2 + (-1)x + (-20)
= x2 - x - 20
ดังนั้น แยกตัวประกอบของ x2 - x - 20 ได้ดังนี้ x2 - x - 20 = (x + 4)(x – 5)
จากการหาผลคูณ (x + 4)(x -5) ดังกล่าว จะได้ขั้นตอนการแยกตัวประกอบของ x2- x – 20
โดยทำขั้นตอนย้อนกลับในทำนองเดียวกับข้อ 1. ดังนี้
x2- x – 20 = x2 + (-1)x + (-20)
= x2 + [4 + (-5)] x + (4)(-5) [4 + (-5) = -1 และ (4)(-5) = -20 ]
= x2 + [4x + (-5)x] + (4)(-5)
= (x2 + 4x) + [(-5)x + (4)(-5)]
= (x + 4)x + (x + 4)(-5)
= (x + 4)[x + (-5)]
= (x + 4)(x -5)
นั่นคือ x2 - x - 20 = (x + 4)(x - 5)
ให้สังเกตเช่นเดียวกันว่า เราจะแยกตัวประกอบของ x2- x – 20 ได้ ถ้าเราสามารถหาจำนวนเต็ม
สองจำนวนที่คูณกันได้เท่ากับพจน์ที่เป็นค่าคงตัวคือ -20 และบวกกันได้เท่ากับสัมประสิทธิ์ของ x คือ -1
จากที่กล่าวมาข้างต้นนี้ ถ้าเราต้องการแยกตัวประกอบของพหุนามดีกรีสอง เช่น x2+ 6x + 8
เราจะต้องหาจำนวนเต็มสองจำนวนที่คูณกันได้ 8 และบวกกันได้ 6 ก่อน ดังนี้
เนื่องจาก x2 + 6x + 8 = x2 + (2 + 4)x + (2)(4)
= x2 + (2x + 4x) + (2)(4)
= (x2 + 2x) + [4x + (2)(4)]
= (x + 2)x + (x + 2)(4)
= (x + 2)(x + 4)
นั่นคือ x2 + 6x + 8 = (x + 2)(x + 4)
ในกรณีทั่วไป เราสามารถแยกตัวประกอบของพหุนามดีกรีสองในรูป x2 + bx + c เมื่อ b , c เป็นจำนวนเต็ม
และ c ≠ 0 ได้ ถ้าเราสามารถหา จำนวนเต็มสองจำนวนที่คูณกันได้เท่ากับพจน์ที่เป็นค่าคงตัวคือ c และบวกกันได้
เท่ากับสัมประสิทธิ์ของ x คือ b
ถ้าให้ m และ n เป็นจำนวนเต็มสองจำนวน ซึ่ง mn = c และ m + n = b
จะได้ว่า x2 + bx + c = (x + m)(x + n)
ตัวอย่างที่ 5 จงแยกตัวประกอบของ x2 – 10x + 21
วิธีทำ เนื่องจาก (-3)(-7) = 21
และ (-3) + (-7) = -10
ดังนั้น x2 – 10x + 21 = [ x + (-3)][ x + (-7)]
นั่นคือ x2 – 10x + 21 = ( x -3 )( x -7 )
ตัวอย่างที่ 6 จงแยกตัวประกอบของ x2 + 5x - 6
วิธีทำ เนื่องจาก (-1)(6) = - 6
และ (-1) + (6) = 5
ดังนั้น x2 + 5x - 6 = [ x + (-1)][ x + 6 ]
นั่นคือ x2 + 5x - 6 = ( x - 1 )( x + 6 )
ตัวอย่างที่ 7 จงแยกตัวประกอบของ x2 - 2x - 24
วิธีทำ เนื่องจาก (4)(-6) = - 24
และ (4) + (-6) = -2
ดังนั้น x2 - 2x - 24 = ( x + 4 ) [ x + (-6)]
นั่นคือ x2 - 2x - 24 = ( x + 4 )( x - 6 )
ตัวอย่างที่ 8 จงแยกตัวประกอบของ x2 + 2x + 1
วิธีทำ เนื่องจาก (1)(1) = 1
และ (1) + (1) = 2
ดังนั้น x2 + 2x + 1 = ( x + 1 )( x + 1)
ตัวอย่างที่ 9 จงแยกตัวประกอบของ x2 - 4x + 4
วิธีทำ เนื่องจาก (-2)(-2) = 4
และ (-2) + (-2) = -4
ดังนั้น x2 - 4x + 4 = [ x + (-2)][ x + (-2)]
นั่นคือ x2 - 4x + 4 = ( x - 2 )( x - 2 )
ตัวอย่างที่ 10 จงแยกตัวประกอบของ x2 - 9
วิธีทำ เนื่องจาก (-3)(3) = -9
และ (-3) + 3 = 0
ดังนั้น x2 - 9 = [ x + (-3)]( x + 3)
นั่นคือ x2 - 9 = ( x - 3 )( x + 3 )
สำหรับพหุนามดีกรีสอง เช่น x2 + 3x + 1 เนื่องจากไม่มีจำนวนเต็มสองจำนวนที่คูณกันได้ 1
และบวกกันได้ 3 ดังนั้น เราจึงไม่สามารถเขียนพหุนาม x2 + 3x + 1 ให้อยู่ในรูปการคูณของพหุนามดีกรีหนึ่ง
ที่มีสัมประสิทธิ์เป็นจำนวนเต็ม นั่นคือ เราไม่สามารถแยกตัวประกอบของ x2 + 3x + 1 ได้
โดยทั่วไปแล้ว ในการแยกตัวประกอบของพหุนาม x2 + bx + c เมื่อ b , c เป็นจำนวนเต็ม และ
c ≠ 0 ถ้าเราไม่สามารถหาจำนวนเต็มสองจำนวนที่คูณกันได้เท่ากับ c และบวกกันได้เท่ากับ b เราก็ไม่สามารถ
แยกตัวประกอบของ x2 + bx + c ออกเป็นตัวประกอบที่เป็นพหุนามดีกรีหนึ่งซึ่งมีสัมประสิทธิ์เป็นจำนวนเต็ม