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Mathematica基础——Factor的简单应用

本文,我们来学习一下,用Mathematica来对代数式进行分解因式的方法——Factor!
工具/原料
1

电脑

2

Mathematica

基本应用
1

我们先来尝试着分解x^10-1:Factor[x^10 - 1]        答案是:(x-1) (x+1) (x^4-x^3+x^2-x+1) (x^4+x^3+x^2+x+1)

2

对于分式,通分+分解因式:Factor[-((2 + x)//(x^2 - 4 y^2)) + (2 x^2 + x^3)//(x^2 - 4 y^2)]

3

x^4+1在实数域范围内是不能分解的:Factor[1 + x^4]        但是,我们可以扩充数域,使之可以分解因式:Factor[1 + x^4,Extension -> Sqrt[2]]

4

可以分解a^2 + 2 a x + x^2:Factor[a^2 + 2 a x + x^2]        但是,却不能分解2 + 2 Sqrt[2] x + x^2:Factor[2 + 2 Sqrt[2] x + x^2]Extension->Automatic 会把数域自动扩充到涵盖所有系数的域上:Factor[2 + 2 Sqrt[2] x + x^2,Extension -> Automatic]

5

在Gauss整数范围内分解因式1+x^2:Factor[1 + x^2,GaussianIntegers -> True]        再试试:Factor[1 + x^2,Extension -> I]

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三角函数的分解:Factor[Sin[x] + Sin[y]]        但是加上一个限制条件“Trig -> True”之后Factor[Sin[x] + Sin[y],Trig -> True]

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用来检验一个特殊公式:Factor[Sin[x]^2 - Sin[y]^2, Trig -> True] // TraditionalForm        真是一步到位!        这个公式在《n倍角公式的证明和应用》一文里得到了重要的应用!

精彩示例
1

我们在实数范围内来分解x^200 - 1的因式:Factor[x^200 - 1]        并看看结果有几个因式:Length[%]

2

扩充数域之后,再来看看是什么情景:Factor[1 + x^2,Extension -> I]

3

尝试着画出不同代数式在实数范围内分解因式之后,因式个数的图形:ListLinePlot[Table[Length[Factor[x^n - 1]],{n, 200}]】        这里不考虑扩充数域之后的情景,因为太费时间了!

注意事项

扩充数域,涉及到高等代数的知识,大家要量力而行!

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