师:同学们,大家好!今天这节课我们一起来学习14.3.2公式法第一课时——利用平方差公式进行因式分解。在开始新课之前,我们先来回忆一下上节课学的知识。
师:什么叫多项式的因式分解呢?根据定义,它是将一个多项式化成几个整式积的形式。比如,$x^2 - 1 = (x + 1)(x - 1)$,等式左边是多项式,右边是两个因式乘积的形式,从等式左边到右边就是因式分解。那从右边到左边是什么呢?这就是我们前面学的整式乘法。同学们,还记得上节课学的哪种因式分解的方法吗?
生:提公因式法。
师:非常好!那什么叫提公因式法分解因式呢?一般来说,如果多项式的各项有公因式,可以把这个公因式提取出来,将多项式写成公因式与另外一个因式的乘积形式,这种分解因式的方法就叫提公因式法。提公因式法的步骤有哪些呢?
生:第一步找公因式。
师:没错,找公因式一般要注意三个关键步骤:一定系数、二定字母、三定指数。大家能用学过的知识完成几个题目吗?来看问题一,把下列各式分解因式。$ax + ay = a(x + y)$;$3mx - 6my = 3m(x - 2y)$;$2a(m + n) - 3(m + n) = (m + n)(2a - 3)$。相信大家都完成得很好。
师:下面来看一个问题情境。如图,在边长为$a$米的正方形上剪掉一个边长为$b$米的小正方形,将剩余部分拼成一个长方形。根据这个图形变换,你能得到什么公式?大家比较一下左右两个图形阴影部分的面积有什么关系?
生:左边图形阴影部分面积是$a^2 - b^2$,右边长方形面积是$(a + b)(a - b)$。
师:因为左右两边图形阴影部分面积相等,所以得到$a^2 - b^2 = (a + b)(a - b)$。仔细观察这个多项式$a^2 - b^2$,它有什么特点,能用自己的语言表达出来吗?
生:是$a$、$b$两数平方差的形式。
师:很好。前面我们学过平方差公式,即$(a + b)(a - b) = a^2 - b^2$,这是整式乘法。现在把等式左右两边互换位置,得到$a^2 - b^2 = (a + b)(a - b)$。等式左边是多项式,右边是两个因式乘积的形式,这样就把$a^2 - b^2$进行了因式分解。所以,我们得到了因式分解的第二种方法——平方差公式法,即$a^2 - b^2 = (a + b)(a - b)$,用文字表述就是:两个数的平方差等于这两个数的和与这两个数的差的积。这里要提醒同学们,公式中的$a$和$b$不仅可以表示单项式,也可以表示多项式。而且这里的两个数指的是$a$、$b$,不是$a^2$、$b^2$。那平方差公式有什么特点呢?
生:两项,两项符号相反,能写成两个数或式的平方的形式。
师:非常正确。我们刚学了平方差公式,学以致用,来看练习。下列多项式能用平方差公式分解因式吗?请按下暂停键,认真答题。
(1)$x^2 + y^2$
生:不能用平方差公式。
(2)$x^2 - y^2$
生:可以用平方差公式。
(3)$-x^2 - y^2$
生:不可以运用平方差公式。
(4)$-x^2 + y^2$
生:可以运用平方差公式,能写成$y^2 - x^2$的形式。
(5)$x^2 - 25y^2$
生:可以运用平方差公式,可分解为$(x + 5y)(x - 5y)$。
(6)$m^2 - 1$
生:可以运用平方差公式,可分解为$(m + 1)(m - 1)$。
师:通过练习,我们进一步明确,能用平方差公式分解因式的多项式一般有三个特点:含有两项,两项符号相反,两项是数或式子的平方的形式。相信大家刚才完成得很不错,带着自信,我们继续看例题解析。
例1分解因式:
(1)$4x^2 - 9$
(2)$(x + p)^2 - (x + q)^2$
师:对于第一小题,这个多项式含有两项,能不能利用平方差公式分解因式呢?利用平方差公式需满足三个条件:两项异号,且是数或式平方的形式。$4x^2$可以写成$(2x)^2$,$9$可以写成$3^2$,所以第一小题可以利用平方差公式分解为$(2x - 3)(2x + 3)$。
师:再看第二小题,这个小题可以利用平方差公式分解因式吗?要知道平方差公式中的$a$和$b$不仅代表单项式,也可以代表多项式。这里$x + p$相当于公式中的$a$,$x + q$相当于公式中的$b$,所以第二小题可以分解为$(x + p + x + q)(x + p - x - q)$。分解到这一步任务完成了吗?
生:没有,要化为最简。
师:对,进一步计算化简,结果等于$(2x + p + q)(p - q)$。
