Teorie · B3 Algebră · clasa a VIII-a

Descompunerea în factori: factor comun, formule de calcul prescurtat, gruparea termenilor

Cum se scrie o expresie ca produs: factorul comun, formulele citite invers și gruparea termenilor, apoi cum folosești descompunerea în ecuații, în probleme cu numere prime și în sume de pătrate egale cu zero.

De unde vine

A descompune înseamnă a scrie o sumă ca produs. Una dintre cele mai vechi urme ale ideii este în „Elementele” lui Euclid (în jurul anului 300 î.Hr.): propoziția 5 din cartea a II-a leagă, cu segmente și dreptunghiuri, produsul a două lungimi de diferența a două pătrate — ceea ce azi scriem $a^2-b^2=(a-b)(a+b)$.

Francezul Pierre de Fermat (1601–1665) a transformat această formulă într-o metodă de a găsi divizorii unui număr impar: cauți să-l scrii ca diferență de două pătrate. Metoda, care îi poartă numele, apare într-o scrisoare trimisă lui Marin Mersenne în jurul anului 1643. De exemplu, $5959=80^2-21^2=(80-21)(80+21)=59\cdot 101$.

La ce folosește

Calcul rapid cu factor comun: un magazin vinde $13$ tricouri cu $47$ de lei și $13$ perechi de pantaloni scurți cu $53$ de lei. Încasarea este $13\cdot 47+13\cdot 53=13\cdot(47+53)=13\cdot 100=1300$ de lei — o singură înmulțire în loc de două.

Arii cu goluri: dintr-o placă pătrată de tablă cu latura de $12$ cm se decupează un pătrat cu latura de $8$ cm. Rămân $12^2-8^2=(12-8)(12+8)=4\cdot 20=80$ cm$^2$. La fel, $37\cdot 43=(40-3)(40+3)=1600-9=1591$ se face în minte.

Securitatea pe internet: o parte dintre metodele de criptare folosite la plăți online se bazează pe faptul că înmulțirea a două numere prime foarte mari este ușoară, dar descompunerea produsului înapoi în factori este, pentru numere cu sute de cifre, practic imposibilă chiar și pentru calculatoare.

De bază

A descompune în factori înseamnă a scrie o expresie ca produs. Verificarea este mereu aceeași: înmulțești factorii înapoi și trebuie să obții expresia de la început.

Factorul comun: dacă toți termenii conțin același factor, îl scoți în fața unei paranteze: $ab+ac=a(b+c)$. Iei cel mai mare număr care divide toți coeficienții și fiecare literă la cea mai mică putere la care apare.

Exemplu: $10x^2-15x=5x\cdot 2x-5x\cdot 3=5x(2x-3)$. Verificare: $5x(2x-3)=10x^2-15x$.

Formulele de calcul prescurtat citite de la dreapta la stânga: $a^2-b^2=(a-b)(a+b)$, $a^2+2ab+b^2=(a+b)^2$, $a^2-2ab+b^2=(a-b)^2$.

Exemplul 2: $9x^2-16=(3x)^2-4^2=(3x-4)(3x+4)$.

Exemplul 3: $x^2-10x+25=x^2-2\cdot x\cdot 5+5^2=(x-5)^2$.

Mediu

Ordinea contează: întâi factorul comun, apoi formulele, apoi te uiți la fiecare factor să vezi dacă se mai poate descompune.

Exemplu: $5x^3-20x=5x\left(x^2-4\right)=5x(x-2)(x+2)$. Dacă te opreai la $5x\left(x^2-4\right)$, descompunerea nu era completă.

Gruparea termenilor: când nu există un factor comun tuturor termenilor, îi grupezi câte doi astfel încât fiecare grupă să aibă un factor comun, iar grupele să aibă apoi aceeași paranteză.

Exemplul 2: $x^3+3x^2-4x-12=x^2(x+3)-4(x+3)=(x+3)\left(x^2-4\right)=(x+3)(x-2)(x+2)$. Atenție la semn: $-4x-12=-4(x+3)$.

Un trinom de forma $x^2+bx+c$ se descompune despărțind termenul din mijloc în doi termeni aleși bine: $x^2+5x+6=x^2+2x+3x+6=x(x+2)+3(x+2)=(x+2)(x+3)$. Cauți două numere cu suma $5$ și produsul $6$.

Avansat

Descompunerea nu este un scop în sine: în problemele grele ea transformă o întrebare dificilă într-una despre un produs.

Ideea 1 — un produs este zero dacă și numai dacă unul dintre factori este zero. Într-o ecuație nu împarți la o expresie care poate fi zero; o aduci în membrul stâng și dai factor comun.

Exemplu: $x(x-3)=2(x-3)$. Dacă împarți la $x-3$, obții doar $x=2$ și pierzi o soluție. Corect: $x(x-3)-2(x-3)=0$, adică $(x-3)(x-2)=0$, deci $x=3$ sau $x=2$.

Ideea 2 — o sumă de pătrate este zero numai dacă fiecare pătrat este zero. Desparți termenul liber ca să apară pătrate perfecte.

Exemplul 2: numerele reale $x$ și $y$ verifică $x^2+y^2-6x+2y+10=0$. Scriem $10=9+1$: $\left(x^2-6x+9\right)+\left(y^2+2y+1\right)=(x-3)^2+(y+1)^2=0$, deci $x=3$ și $y=-1$.

Ideea 3 — un număr prim nu se poate scrie ca produs de două numere naturale mai mari decât $1$. Descompui expresia și unul dintre factori trebuie să fie $1$.

Exemplul 3: pentru ce număr natural $n$ este $n^2+2n-3$ număr prim? Descompunem: $n^2+2n-3=(n+3)(n-1)$. Pentru $n$ natural, $n+3\ge 3$ și $n+3>n-1$, deci factorul mai mic trebuie să fie $n-1=1$, adică $n=2$. Verificare: $5\cdot 1=5$, care este prim.

Greșeli frecvente

Factorul comun împărțit doar din primul termen: $6x^2-9x=3x(2x-3)$, nu $3x(2x-9)$. Fiecare termen se împarte la factorul comun.

Semnul pierdut: $3x(2x+3)=6x^2+9x$, deci nu este descompunerea lui $6x^2-9x$. Înmulțirea înapoi prinde greșeala.

Confuzia dintre diferența de pătrate și pătratul diferenței: $4x^2-25=(2x-5)(2x+5)$, nu $(2x-5)^2$, care ar avea și termenul $-20x$.

Termenii formulei luați fără rădăcină: în $4x^2-25$ termenii sunt $2x$ și $5$, pentru că $(2x)^2=4x^2$ și $5^2=25$ — nu $4x$ și $25$.

Descompunere oprită prea devreme sau factor comun uitat: $2x^2-8=2(x-2)(x+2)$; $(x-2)(x+2)$ singur este doar jumătate din expresie.

Împărțirea ecuației la un factor care poate fi zero, sau semnul greșit la final: din $(a-1)^2=0$ rezultă $a=1$, nu $a=-1$.

Surse pentru partea istorică

  • Elementele lui Euclid, cartea a II-a, propoziția 5: produsul a două segmente ca diferență de două pătrate — mathcs.clarku.edu
  • Pierre de Fermat (1601–1665), date de viață — mathshistory.st-andrews.ac.uk
  • Metoda lui Fermat, prin diferența de pătrate, și exemplul 5959 = 80² − 21² = 59 · 101 — en.wikipedia.org
  • Metoda descrisă de Fermat într-o scrisoare către Mersenne, în jurul anului 1643 — arxiv.org

Text generat cu ajutorul unui model AI și verificat înainte de publicare.

Toate temele · Simulări

Exersează tema

O fișă cu 6 probleme pe această temă, de la ușor la greu, fără limită de timp. La final vezi rezolvările și la ce nivel te-ai oprit.

Toate fișele, pe clase

An unhandled error has occurred. Reload 🗙

Rejoining the server...

Rejoin failed... trying again in seconds.

Failed to rejoin.
Please retry or reload the page.

The session has been paused by the server.

Failed to resume the session.
Please retry or reload the page.