多项式分解x^6-1

多项式分解x^6-1

问题

多项式分解: x^6-1

解(Frank)

直接分解x^6-1似乎有些难,我们首先把它转化一下。首先:

x^6-1=(x^3)^2-(1)^2

我们知道:

a^2-b^2=(a+b)(a-b)

因此,令

a=x^3

以及

b=1

代入,得到:

x^6-1=(x^3)^2-(1)^2=(x^3+1)(x^3-1)

此外我们知道:

a^3-b^3=(a-b)(a^2+ab+b^2)

由于 1^3=1,因此 x^3-1=(x-1)(x^2+x+1)

此时我们剩下了x^3+1这一项。注意到+1=-(-1)^3,实际上我们可以把上述式子改写为 x^3+1=x^3-(-1)^3,于是可以继续套用上面的公式,令 a=x, b=-1,得到:

x^3+1=x^3+1=x^3-(-1)^3=(x-(-1))(x^2+x(-1)+(-1)^2)=(x+1)(x^2-x+1)

根据以上,得到:

x^6-1=(x^3)^2-(1)^2=(x^3+1)(x^3-1)=((x-1)(x^2+x+1))((x+1)(x^2-x+1))=(x+1)(x-1)(x^2+x+1)(x^2-x+1)

这个解的思路来自Frank,比原先的解法更简单一些。

直接分解x^6-1似乎有些难,我们首先把它转化一下。首先:

x^6-1=(x^2)^3-(1)^3

我们知道:

a^3-b^3=(a-b)(a^2+ab+b^2)

a=x^2 以及 b=1

得到

(x^2)^3-(1)^3=(x^2-1)((x^2)^2+x^2+1^2)=(x^2-1)(x^4+x^2+1)

其中, x^2-1很容易分解得到x^2-1=(x+1)(x-1) 但是 (x^4+x^2+1) 看起来似乎不太容易分解。然而,我们可以把它先加一个x^2,再减去一个x^2,换言之:

x^4+x^2+1 = x^4+x^2+(x^2)+1-(x^2)

继续整理得到:

x^4+x^2+1 = x^4+x^2+(x^2)+1-(x^2) = (x^4+2x^2+1)-x^2

括号部分容易分解(a^2+2ab+b^2=(a+b)^2):

x^4+x^2+1 = x^4+x^2+(x^2)+1-(x^2) = (x^4+2x^2+1)-x^2 = (x^2+1)^2-x^2

我们知道:

a^2-b^2=(a+b)(a-b)

a=x^2+1b=x

容易得到:

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

因此最终:

x^6-1=(x^2)^3-(1)^3=(x+1)(x-1)(x^2+x+1)(x^2-x+1)

notes/math/x6-1.txt · 最后更改: 2023/04/13 04:15