初中数学

十字相乘法分解因式

二次函数因式分解专题讲解

1温故知新

在学习十字相乘法之前,我们先回顾一下因式分解的基本概念。

什么是因式分解?
把一个多项式化成几个整式的积的形式,叫做因式分解(也叫分解因式)。它与整式乘法是互逆的过程。

我们已经学过以下几种因式分解方法:

方法 适用情形 示例
提公因式法 各项有公共因式 ax+ay = a(x+y)
公式法(平方差) a2-b2 形式 x2-9 = (x+3)(x-3)
公式法(完全平方) a2±2ab+b2 形式 x2+6x+9 = (x+3)2
十字相乘法 ax2+bx+c 形式 x2+5x+6 = (x+2)(x+3)

当多项式是二次三项式 ax2+bx+c 的形式,且不能直接用公式法时,十字相乘法就是你的主力武器——它几乎能搞定所有"看起来不太好分"的二次三项式。

2什么是十字相乘法

想象一下,你手里有一个二次三项式 ax2+bx+c,就像一把锁,而我们要找到两把"钥匙"(px+m) 和 (qx+n) 来打开它。诀窍在于:把二次项系数 a 拆成两个因数的积 p×q,把常数项 c 拆成两个因数的积 m×n,然后让它们交叉相乘——如果乘积之和恰好等于一次项系数 b,锁就打开了!

ax2+bx+c = (px+m)(qx+n)

打开这把锁,需要同时满足三个条件:

条件一: p × q = a  (竖着看,左列乘积 = 二次项系数)

条件二: m × n = c  (竖着看,右列乘积 = 常数项)

条件三: p×n + q×m = b  (斜着看,交叉相乘之和 = 一次项系数)

记忆口诀
竖分二次项,竖分常数项,交叉相乘加起来,恰好等于一次项。这四句话就是十字相乘法的全部秘诀,朗朗上口,多念几遍就记住了!

3原理推导

十字相乘法不是凭空变出来的魔术,它的根源就在我们学过的整式乘法里。与其正向想"怎么分解",不如反过来想——如果我们已经知道答案 (px+m)(qx+n),展开后会得到什么?让我们动手算一算:

(px+m)(qx+n)
= px · qx + px · n + m · qx + m · n
= pq·x2 + (pn+qm)·x + mn
= ax2 + bx + c

把展开的结果和原来的 ax2+bx+c 逐项对比,一切就水落石出了:

pq = a —— 二次项系数 a 被拆成了 p×q,这就是"竖分二次项";

mn = c —— 常数项 c 被拆成了 m×n,这就是"竖分常数项";

pn + qm = b —— 中间 x 的系数,正是由交叉相乘再相加得来,这就是"交叉相乘加起来"。

反过来想就通了:既然整式乘法会产生这样的结构,那因式分解时照着这个结构去找 p, q, m, n,就能把多项式"还原"成两个一次式的乘积。这就是"十字相乘法"名字的由来——分解过程借助一个"十字交叉"的图形来完成,直观又好记。

px m qx n px×qx = pqx² px×n = pnx m×qx = qmx m×n = mn
图1:多项式乘法展开示意图,交叉项之和即为一次项系数

4十字图解

光说不练假把式!十字相乘法的核心就是画一张"十字图"。我们以 x2+5x+6 为例,一步一步来画:

1 2 1 3 二次项系数 1×1 = 1 常数项 2×3 = 6 交叉相乘求和 1×3 + 1×2 = 5 = 一次项系数 ✓
图2:十字相乘法图解——以 x²+5x+6 为例
如何读图(三步走)

第一步·左列竖看:左上 1 × 左下 1 = 1,拿到了二次项系数 a=1。

第二步·右列竖看:右上 2 × 右下 3 = 6,拿到了常数项 c=6。

第三步·交叉斜看:左上×右下 + 左下×右上 = 1×3 + 1×2 = 5,正中一次项系数 b=5!验证通过!

三步验证全部通过,所以:x2+5x+6 = (x+2)(x+3)。最后一步是横向读取——左列的两个数分别配 x 写在两个因式中,右列的两个数作为常数项,就像把十字图"拍扁"成一行。

5方法步骤

  1. 分解二次项系数
    把 a 拆成两个因数的乘积 p×q,分别写在十字图的左上和左下。
  2. 分解常数项
    把 c 拆成两个因数的乘积 m×n,分别写在十字图的右上和右下。
  3. 交叉相乘并验证
    算一算 p×n + q×m,看结果是否恰好等于一次项系数 b。不等?别慌,换一组搭配再试!
  4. 写出分解结果
    横向读取:第一行 (px+m),第二行 (qx+n),合并写成 (px+m)(qx+n),大功告成!
关于符号的小窍门
常数项 c 的符号藏着重要线索:c > 0 时,m 和 n 同号(都正或都负);c < 0 时,m 和 n 异号(一正一负)。先看符号定方向,再试数值,能帮你少走弯路!

6互动演示器

纸上得来终觉浅,不如自己动手试!输入二次三项式 ax2+bx+c 的三个系数,系统会像老师一样,一步一步带你走完整个分解过程。

x² + x +
快捷示例:
1
2
3
4
第一步:观察结构

7自测练习

学完了不练可不行!请写出下列各式的因式分解结果,输入后点击"检查答案"验证。答对了会有惊喜,答错了也别灰心——再来一题就是了!

第 1 题 x² + 5x + 6 =
得分:0 / 0

8典型例题

下面通过四道由易到难的典型例题,带你从"新手村"一路打到"Boss关"。点击"下一步"逐步查看解答,跟着思路走一遍,手感就来了。

例1 分解因式:x² + 5x + 6
第一步:观察结构
二次项系数 a=1,一次项系数 b=5,常数项 c=6
a=1 时最简单,只需把常数项 6 拆成两个因数,使交叉之和等于 5。
第二步:分解常数项
6 = 1×6 = 2×3 = (-1)×(-6) = (-2)×(-3)
因为 c=6 > 0,所以两个因数同号;又 b=5 > 0,所以两个因数同为正。尝试 2 和 3。
第三步:画十字图验证
1 2 1 3 1×3+1×2 = 5 ✓
第四步:写出结果
x² + 5x + 6 = (x + 2)(x + 3)
例2 分解因式:2x² + 7x + 3
第一步:观察结构
a=2,b=7,c=3
a≠1,需要同时分解二次项系数和常数项。
第二步:分解 a 和 c
2 = 1×2, 3 = 1×3
c=3 > 0 且 b=7 > 0,所以常数项的两个因数同正。
第三步:画十字图验证
尝试 1、2 和 3、1 的搭配:
1 3 2 1 1×1+2×3 = 7 ✓
第四步:写出结果
2x² + 7x + 3 = (x + 3)(2x + 1)
例3 分解因式:x² - 3x - 10
第一步:观察结构
a=1,b=-3,c=-10
c=-10 < 0,常数项的两个因数异号(一正一负)。
第二步:分解常数项
-10 = 1×(-10) = 2×(-5) = 5×(-2) = 10×(-1)
因为 b=-3 < 0,所以负数的绝对值要大一些。尝试 2 和 -5:2+(-5)=-3,符合!
第三步:画十字图验证
1 2 1 -5 1×(-5)+1×2 = -3 ✓
第四步:写出结果
x² - 3x - 10 = (x + 2)(x - 5)
例4 分解因式:6x² + 11x - 10
第一步:观察结构
a=6,b=11,c=-10
a=6 和 c=-10 的因数对较多,需要逐一尝试。
第二步:列出因数对
6 = 1×6 = 2×3
-10 = 1×(-10) = 2×(-5) = 5×(-2) = 10×(-1)
c=-10 < 0,因数异号。b=11 > 0,正因数的乘积贡献要更大。
第三步:尝试搭配并验证
取 a 的因数 2、3 和 c 的因数 5、-2,交叉验证:
2 5 3 -2 2×(-2)+3×5 = 11 ✓
第四步:写出结果
6x² + 11x - 10 = (2x + 5)(3x - 2)

9与二次函数的联系

你可能会问:学因式分解有什么用?答案就在二次函数里!十字相乘法不仅是因式分解的工具,更是求解二次函数与 x 轴交点(即方程的根)的关键方法——一招通,百题解。

核心关系
二次函数 y = ax2+bx+c 与 x 轴的交点,就是令 y=0 时方程 ax2+bx+c=0 的解。用十字相乘法分解后,令每个因式为零即可求出交点的横坐标。

来看一个实战例子,以 y = x2-x-2 为例:

x2-x-2 = (x+1)(x-2)
令 (x+1)(x-2) = 0
得 x₁ = -1,x₂ = 2
抛物线与 x 轴交于 (-1, 0) 和 (2, 0)
x y O -1 2 0.5 (-1,0) (2,0) 顶点 y = x²-x-2 = (x+1)(x-2)
图3:抛物线 y=x²-x-2 的图象,因式分解后可直接读出与 x 轴的交点

10巩固练习

学了这么多,该自己上战场了!请尝试用十字相乘法分解下列各式,完成后点击"显示答案"核对。做对了给自己点个赞,做错了看看答案找找原因。

1.x² + 7x + 12
提示:c=12>0 且 b=7>0,找两个正因数,乘积为12、和为7。
答案:
x² + 7x + 12 = (x + 3)(x + 4)
验证:3×4=12,1×4+1×3=7 ✓
2.x² - 6x + 8
提示:c=8>0 但 b=-6<0,两个因数同为负,乘积为8、和为-6。
答案:
x² - 6x + 8 = (x - 2)(x - 4)
验证:(-2)×(-4)=8,1×(-4)+1×(-2)=-6 ✓
3.x² + 4x - 5
提示:c=-5<0,因数异号;b=4>0,正因数绝对值更大。
答案:
x² + 4x - 5 = (x - 1)(x + 5)
验证:(-1)×5=-5,1×5+1×(-1)=4 ✓
4.2x² + 5x + 3
提示:a=2=1×2,c=3=1×3,尝试交叉搭配使和为5。
答案:
2x² + 5x + 3 = (x + 1)(2x + 3)
验证:1×2=2,1×3=3,1×3+2×1=5 ✓
5.3x² - 7x + 2
提示:c=2>0 但 b=-7<0,两个因数同为负。
答案:
3x² - 7x + 2 = (x - 2)(3x - 1)
验证:1×3=3,(-2)×(-1)=2,1×(-1)+3×(-2)=-7 ✓
6.6x² + x - 2
提示:a=6=2×3,c=-2=1×(-2),尝试交叉使和为1。
答案:
6x² + x - 2 = (2x - 1)(3x + 2)
验证:2×3=6,(-1)×2=-2,2×2+3×(-1)=1 ✓

11易错警示

这三个"坑"是同学们最容易踩的,提前知道就能绕着走!

!
符号判断错误
分解常数项时,忘记根据 c 和 b 的符号确定因数是同号还是异号,结果像无头苍蝇一样盲目尝试,费时又费力。
正确做法:先看 c 定同号异号,再看 b 定谁大谁小,方向对了再动手。
!
忘记验证交叉和
只顾着把 a 和 c 分解完,却忘了最关键的一步——验证交叉相乘之和是否等于 b,直接写结果,错得不知不觉。
正确做法:每一步都要验算 p×n+q×m=b,确认无误后再写结果,这是"保险锁"。
!
不提公因式就硬拆
当各项有公因式时,直接对系数较大的式子做十字相乘,就像背着包袱跑步——又累又容易出错。
正确做法:先观察是否有公因式,有则先提取("卸包袱"),再对括号内的式子用十字相乘法。
!
横写结果时位置搞反
写出 (px+m)(qx+n) 时,把数字和 x 的位置搞反,或者忘记合并同类项,功亏一篑。
正确做法:横向读取——左列配 x,右列为常数。如左上 p 配 x 得 px,右上 m 为常数,组成 (px+m)。

12课堂小结

ax²
适用对象
二次三项式 ax²+bx+c(a≠0)
核心方法
竖分 a 和 c,交叉验 b,横写结果
验证关键
p×n + q×m = b 必须成立
实际应用
求二次函数与 x 轴的交点
学习建议

1. 先从 a=1 的"热身题"练起,熟练后再挑战 a≠1 的进阶题。

2. 养成画十字图的好习惯,别只凭心算——好记性不如烂笔头。

3. 遇到有公因式的式子,牢记"先提后分"四字真言。