Podstawowe założenia metody rozkładania wielomianu na czynniki metodą grupowania wyrazów można opisać następującym schematem:

  • Ustaw wszystkie wyrazy wielomianu tak, by można było potworzyć grupy ze wspólnym czynnikiem. W razie potrzeby możesz do wielomianu dodać i odjąć potrzebne składniki – ale tak, by uzyskany po modyfikacjach wielomian równy był wielomianowi wyjściowemu. Czasem pomocne będzie zapisanie niektórych składników w postaci sumy lub różnicy kilku wyrażeń.

  • W każdej grupie wyłącz odpowiednie czynniki przed nawias w taki sposób, by wyrażenia w nawiasach w każdej z grup były równe.

  • Wyłącz nawias przed nawias, czyli wyłącz wspólne wyrażenie w nawiasie z każdej grupy przed cały wielomian, uzyskując zapis w postaci iloczynu dwóch wyrażeń.

Ten ogólny schemat stanie się jaśniejszy po przeanalizowaniu przedstawionych przykładów.

Z zasadniczego twierdzenia teorii wielomianówzasadnicze twierdzenie teorii wielomianówzasadniczego twierdzenia teorii wielomianów wiemy, że każdy wielomian stopnia większego od 2 możemy rozłożyć na czynniki. W praktyce stosowanie metody grupowania będzie ułatwiać rozkład na czynniki tylko w niektórych przypadkach - nie zawsze uda nam się zauważyć odpowiednie pogrupowanie pozwalające wyłączyć wspólny czynnik.

Przykład 1

Zapiszemy w postaci iloczynowej wielomianpostać iloczynowa wielomianupostaci iloczynowej wielomian Wx=3x3-2x2+9x-6.

Rozwiązanie

Zauważmy, że można rozdzielić wielomian na dwie grupy tak, by w każdej uzyskać w nawiasie czynnik 3x-2
Wx=x23x-2+33x-2.

Zatem Wx=3x-2x2+3 i uzyskane czynniki są już nierozkładalne.

Można zauważyć inną metodę grupowania, prowadzącą oczywiście do tego samego rezultatu
Wx=3x3+9x-2x2-6.

Tym razem wspólnym czynnikiem w obu grupach będzie x2+3
Wx=3xx2+3-2x2+3.

Po wyłączeniu wspólnego czynnika uzyskamy taki sam rozkład, jak poprzednio
Wx=x2+33x-2.

Przykład 2

Zapiszemy w postaci iloczynowej wielomian Wx=x3+3+5x2+53-6x-63.

Rozwiązanie

Przekształćmy wielomian dążąc do uzyskania po pogrupowaniu wspólnego czynnika x+3.

Wx=x3+x23+5x2+5x3-6x-63

Wx=x2x+3+5xx+3-6x+3

Uzyskujemy postać iloczynową
Wx=x+3x2+5x-6,
przy czym czynnik drugiego stopnia możemy jeszcze rozłożyć
Wx=x+3x+6x-1.

Przykład 3

Zapiszemy w postaci iloczynowej wielomian Wx=4x3-13x-6.

Rozwiązanie

Zapiszmy składnik -13x tak, by można było pogrupować wielomian na dwie grupy ze wspólnym czynnikiem
Wx=4x3-x-12x-6.

Zauważmy, że po wyłączeniu wspólnych czynników przed nawias dzięki użyciu wzoru skróconego mnożenia będzie możliwe zapisanie wielomianu W(x) w postaci iloczynowej.

Wx=x4x2-1-62x+1

Wx=x2x-12x+1-62x+1

Wx=2x+1x2x-1-6

Drugi nawias możemy rozłożyć na postać iloczynową tak, jak robiliśmy to w przypadku funkcji kwadratowej
Wx=2x+12x2-x-6,
Wx=2x+12x+3x-2.

Przykład 4

Zapiszemy w postaci iloczynowej wielomian Wx=2x3-7x2+14x-16.

Rozwiązanie

Uporządkujmy wyrazy wielomianu tak, by wyłączyć czynnik x-2.

Wx=2x3-16-7x2+14x

Wx=2x3-8-7xx-2

Wykorzystajmy wzór skróconego mnożenia na różnicę sześcianów
Wx=2x-2x2+2x+4-7xx-2,
Wx=x-22x2+4x+8-7x.

Uzyskujemy zapis
Wx=x-22x2-3x+8,
przy czym czynnik drugiego stopnia w drugim nawiasie jest już nierozkładalny
(Δ<0).

Rozkład wielomianu na czynniki może być pomocny w niektórych zadaniach związanych z podzielnością.

Przykład 5

Wykaż, że jeżeli n jest liczbą całkowitą, to liczba n4-n3-n2+n6 również jest całkowita.

Rozwiązanie

Mamy wykazać, że licznik ułamka jest liczbą podzielną przez 6.

n4-n3-n2+n=n3n-1-nn-1=
=n-1n3-n=n-1nn2-1=
=n-1nn+1n-1.

n-1, n i n+1 to trzy kolejne liczby całkowite – jest więc wśród nich liczba podzielna przez 2 i liczba podzielna przez 3.

2 i 3 to liczby względnie pierwsze, więc iloczyn n-1nn+1 jest podzielny przez 6, co oznacza, że licznik ułamka jest podzielny przez 6, czyli teza zachodzi.

Słownik

postać iloczynowa wielomianu
postać iloczynowa wielomianu

jeżeli wielomian
Wx=anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0 stopnia n ma n pierwiastków x1, x2, …, xn, to można go zapisać w postaci iloczynowej
Wx=anx-x1x-x2…x-xn

zasadnicze twierdzenie teorii wielomianów
zasadnicze twierdzenie teorii wielomianów
  • jedyne wielomiany nierozkładalne stopnia dodatniego o współczynnikach rzeczywistych to wszystkie wielomiany pierwszego stopnia oraz wielomiany drugiego stopnia z ujemnym wyróżnikiem Δ

  • każdy wielomian stopnia większego od 2 można zapisać w postaci iloczynu wielomianów nierozkładalnych i niezerowej stałej

  • zapis w postaci iloczynu jest jednoznaczny z dokładnością do przemnożenia czynników przez stałą niezerową