今日は、複雑な因数分解についてやっていきます。

それでは早速例題です。難しいと思いますが、じっくり時間をかけて考えてください。


例題

以下の式を因数分解せよ

(1)  (𝒙+1)(𝒙+3)+1     ★

(2)  (𝒙+𝒚-2)(𝒙+𝒚+4)+5     ★★

(3)  𝒙⁴-10𝒙²+9     ★★

(4)  𝒙²+𝒙𝒚+2𝒚-4     ★★

(5)  𝒂²(𝒃-𝒄)+𝒃²(𝒄-𝒂)+𝒄²(𝒂-𝒃)     ★★★


例題の解答

(1)  (𝒙+1)(𝒙+3)+1=𝒙²+4𝒙+3+1=𝒙²+4𝒙+4

      =(𝒙+2)²

(2)  (𝒙+𝒚-2)(𝒙+𝒚+4)+5={(𝒙+𝒚)-2}{(𝒙+𝒚)+4}+5

      =(𝒙+𝒚)²+2(𝒙+𝒚)-8+5=(𝒙+𝒚)²+2(𝒙+𝒚)-3

      =(𝒙+𝒚+3)(𝒙+𝒚-1)

(3)  𝒙⁴-10𝒙²+9=(𝒙²)²-10𝒙²+9=(𝒙²-9)(𝒙²-1)

      =(𝒙+3)(𝒙-3)(𝒙+1)(𝒙-1)

(4)  𝒙²+𝒙𝒚+2𝒚-4=(𝒙+2)𝒚+(𝒙²-4)

      =(𝒙+2)𝒚+(𝒙+2)(𝒙-2)=(𝒙+2)(𝒚+𝒙-2)

      =(𝒙+2)(𝒙+𝒚-2)

(5)  𝒂²(𝒃-𝒄)+𝒃²(𝒄-𝒂)+𝒄²(𝒂-𝒃)

      =𝒂²(𝒃-𝒄)+𝒃²𝒄-𝒃²𝒂+𝒄²𝒂-𝒄²𝒃

      =(𝒃-𝒄)𝒂²+(𝒄²-𝒃²)𝒂+𝒃²𝒄-𝒄²𝒃

      =(𝒃-𝒄)𝒂²-(𝒃²-𝒄²)𝒂+𝒃𝒄(𝒃-𝒄)

      =(𝒃-𝒄)𝒂²-(𝒃+𝒄)(𝒃-𝒄)𝒂+𝒃𝒄(𝒃-𝒄)

      =(𝒃-𝒄){𝒂²-(𝒃+𝒄)𝒂+𝒃𝒄}=(𝒃-𝒄)(𝒂-𝒃)(𝒂-𝒄)


​今回のポイント
展開しすぎない

()が含まれる式は展開することで解けますが、無闇矢鱈な展開は計算量を増やす元凶です。

かたまりをつくる
例題の(2)や(3)のように、(𝒙+𝒚)や𝒙²といったかたまりを考えることで、因数分解しやすくなることがあります。

次数の低い文字について整理する
例題の(4)の式には、𝒙と𝒚の2文字がありますが、次数の低い𝒚について整理すると因数分解しやすくなっています。次数が同じ場合はどちらの文字について整理しても構いません。


演習問題

(1)  𝒙⁴-3𝒙²+4     ★★

(2)  𝒂³+𝒂𝒃-𝒂𝒄²+𝒃𝒄     ★★

(3)  (𝒙+2𝒚+1)(𝒙+2𝒚-2)     ★★

(4)  𝒂𝒃(𝒂+𝒃)+𝒃𝒄(𝒃+𝒄)+𝒄𝒂(𝒄+𝒂)+2𝒂𝒃𝒄     ★★★

(5)  (𝒙+2𝒚-3)(𝒙-𝒚-3)+𝒚(2𝒚-𝒙+3)     ★★★


演習問題の解答

(1)  𝒙⁴-3𝒙²+4=(𝒙²)²-3𝒙²+4=(𝒙²-4)(𝒙²+1)

      =(𝒙+2)(𝒙-2)(𝒙²+1)

(2)  𝒂³+𝒂𝒃-𝒂𝒄²+𝒃𝒄=(𝒂+𝒄)𝒃+𝒂³-𝒂𝒄²=(𝒂+𝒄)𝒃+𝒂(𝒂²-𝒄²)

      =(𝒂+𝒄)𝒃+𝒂(𝒂+𝒄)(𝒂-𝒄)=(𝒂+𝒄){𝒃+𝒂(𝒂-𝒄)}

      =(𝒂+𝒄)(𝒂²-𝒂𝒄+𝒃)

(3)  (𝒙+2𝒚+1)(𝒙+2𝒚-2)={(𝒙+2𝒚)+1}{(𝒙+2𝒚)-2}

      =(𝒙+2𝒚)²-(𝒙+2𝒚)-2=(𝒙+2𝒚-2)(𝒙+2𝒚+1)

(4)  𝒂𝒃(𝒂+𝒃)+𝒃𝒄(𝒃+𝒄)+𝒄𝒂(𝒄+𝒂)+2𝒂𝒃𝒄

      =𝒂²𝒃+𝒂𝒃²+𝒄²𝒂+𝒄𝒂²+2𝒂𝒃𝒄+𝒃𝒄(𝒃+𝒄)

      =(𝒃+𝒄)𝒂²+(𝒃²+𝒄²+2𝒃𝒄)𝒂+𝒃𝒄(𝒃+𝒄)

      =(𝒃+𝒄)𝒂²+(𝒃+𝒄)²𝒂+𝒃𝒄(𝒃+𝒄)

      =(𝒃+𝒄){𝒂²+(𝒃+𝒄)𝒂+𝒃𝒄}=(𝒃+𝒄)(𝒂+𝒃)(𝒂+𝒄)

(5)  (𝒙+2𝒚-3)(𝒙-𝒚-3)+𝒚(2𝒚-𝒙+3)

      ={(𝒙-3)+2𝒚}{(𝒙-3)-𝒚}+𝒚(2𝒚-𝒙+3)

      =(𝒙-3)²+𝒚(𝒙-3)-2𝒚²+𝒚(2𝒚-𝒙+3)

      =(𝒙-3)²+𝒚(𝒙-3)-2𝒚²+2𝒚²-𝒙𝒚+3𝒚

      =(𝒙-3)²+𝒚(𝒙-3)-𝒚(𝒙-3)=(𝒙-3)²