La scomposizione
in fattori

Scomporre significa riscrivere una somma come un prodotto. È l'operazione inversa dei prodotti notevoli, e serve ogni volta che bisogna semplificare una frazione algebrica o risolvere un'equazione.

x² 3x 2x 6 x 3 x 2 x² + 5x + 6 = (x + 3)(x + 2) le stesse tessere, disposte in rettangolo
Un polinomio si scompone quando le sue parti si possono riorganizzare in un rettangolo: i due lati sono i fattori cercati.

Che cosa vuol dire scomporre

Scomporre in fattori un polinomio significa scriverlo come prodotto di polinomi di grado più basso. Si parte da una somma e si arriva a una moltiplicazione, senza cambiare il valore dell'espressione.

x2 + 5x + 6 = (x + 3)(x + 2)

Non tutti i polinomi si possono scomporre: quelli che non si riescono a spezzare in fattori di grado minore si dicono irriducibili, esattamente come i numeri primi fra gli interi. Per esempio x2 + 1 è irriducibile.

La verifica è sempre a portata di mano: basta rifare la moltiplicazione. Se il prodotto dei fattori non restituisce il polinomio di partenza, la scomposizione è sbagliata.

A che cosa serve

Non è un esercizio fine a sé stesso. Un prodotto si può semplificare (nelle frazioni algebriche si eliminano i fattori comuni) e soprattutto si può annullare: se un prodotto vale zero, almeno uno dei fattori è zero. È il modo più diretto per risolvere molte equazioni.

x² + 5x + 6 = 0
(x + 3)(x + 2) = 0scompongo
x + 3 = 0  oppure  x + 2 = 0legge di annullamento del prodotto
x = −3  oppure  x = −2

Da dove cominciare

Davanti a un polinomio conviene seguire sempre lo stesso ordine di controlli, invece di andare a tentativi.

  1. Cerca un fattore comune a tutti i termini e mettilo in evidenza. È il primo passo in assoluto e semplifica tutto il resto.
  2. Conta i termini rimasti dentro la parentesi: il numero dei termini suggerisce quale schema provare.
  3. Riconosci il prodotto notevole corrispondente, oppure prova il raccoglimento parziale o la regola somma-prodotto.
  4. Ricontrolla ogni fattore ottenuto: spesso uno dei due si può scomporre ancora. Si finisce solo quando tutti i fattori sono irriducibili.
TerminiChe cosa provareEsempio
2differenza di quadrati; somma o differenza di cubix² − 9 ; a³ + 8
3quadrato di binomio; regola somma-prodotto; formula con il discriminantex² + 6x + 9 ; x² − x − 6
4raccoglimento parziale; cubo di binomioax + ay + bx + by
6quadrato di trinomioa² + b² + c² + 2ab + 2ac + 2bc

Raccoglimento a fattore comune

La regola

ab + ac = a (b + c)

Si mette in evidenza il massimo fattore comune: il MCD dei coefficienti e ogni lettera presente in tutti i termini, presa con l'esponente più piccolo.

6x³y − 9x²y² + 3x²y
= 3x²y (2x − 3y + 1)MCD dei numeri: 3 ; lettere comuni: x², y

Quando un termine coincide con il fattore raccolto, nella parentesi resta 1, non 0. È l'errore più frequente di tutto il capitolo: 3x2y : 3x2y = 1.

A volte il fattore comune è un'intera parentesi:

2a(x − 1) + 5b(x − 1) = (x − 1)(2a + 5b)

Raccoglimento parziale

Con quattro termini (o comunque un numero pari) si può provare a raggrupparli a due a due, raccogliere dentro ciascun gruppo e sperare che compaia una parentesi uguale, da mettere a sua volta in evidenza.

ax + ay + bx + by
= a(x + y) + b(x + y)raccolgo in ogni coppia
= (x + y)(a + b)raccolgo la parentesi comune
3x³ − 6x² − 2x + 4
= 3x²(x − 2) − 2(x − 2)nel secondo gruppo raccolgo −2, non +2
= (x − 2)(3x² − 2)

Se dopo il primo raccoglimento le due parentesi non coincidono, conviene cambiare l'abbinamento dei termini prima di concludere che il metodo non funziona.

Riconoscere i prodotti notevoli

Qui le formule dei prodotti notevoli si leggono da destra verso sinistra. È la parte in cui serve più occhio che calcolo: bisogna accorgersi della forma.

Differenza di due quadrati

a2 − b2 = (a + b)(a − b)
x² − 49 = (x + 7)(x − 7)
9a² − 4b² = (3a + 2b)(3a − 2b)
x⁴ − 16 = (x² + 4)(x² − 4) = (x² + 4)(x + 2)(x − 2)si scompone due volte

La somma di due quadrati, invece, è irriducibile: x2 + 4 non si scompone.

Trinomio quadrato perfetto

a2 ± 2ab + b2 = (a ± b)2

Si riconosce così: due termini sono quadrati (e positivi), il terzo è il doppio prodotto delle loro basi. Il segno del doppio prodotto diventa il segno dentro la parentesi.

x² + 10x + 25basi: x e 5 ; doppio prodotto 2·x·5 = 10x ✓
= (x + 5)²
4a² − 12ab + 9b² = (2a − 3b)²

Cubo di binomio

a3 ± 3a2b + 3ab2 ± b3 = (a ± b)3
x³ + 6x² + 12x + 8 = (x + 2)³basi x e 2 ; 3·x²·2 = 6x² ✓ ; 3·x·4 = 12x ✓

Somma e differenza di cubi

a3 + b3 = (a + b)(a2 − ab + b2)
a3 − b3 = (a − b)(a2 + ab + b2)
x³ + 27 = (x + 3)(x² − 3x + 9)
8a³ − 1 = (2a − 1)(4a² + 2a + 1)

Nel secondo fattore il termine centrale è ab, non 2ab, e ha segno opposto a quello del primo fattore.

Il trinomio di secondo grado

Quando il trinomio non è un quadrato perfetto resta la via della somma e prodotto. Se il coefficiente di x2 è 1, si cercano due numeri la cui somma sia il coefficiente centrale e il cui prodotto sia il termine noto.

La regola

x2 + sx + p = (x + m)(x + n)   con  m + n = s ,  m · n = p

Conviene partire dal prodotto: le coppie di divisori del termine noto sono poche, e fra quelle si cerca la coppia che dà la somma giusta.

x² − x − 6cerco due numeri con prodotto −6 e somma −1
−3 e +2(−3)·2 = −6 ✓ ; −3 + 2 = −1 ✓
= (x − 3)(x + 2)

Se i numeri interi non esistono, o se il coefficiente di x2 è diverso da 1, si passa dalle soluzioni dell'equazione associata:

ax2 + bx + c = a (x − x1)(x − x2)
2x² − 5x + 2Δ = 25 − 16 = 9 ; x = (5 ± 3)/4
x₁ = 2 , x₂ = ½
= 2(x − 2)(x − ½) = (x − 2)(2x − 1)

Se Δ < 0 il trinomio è irriducibile: non esistono soluzioni reali, quindi non esistono fattori di primo grado.

Un esercizio completo

Le scomposizioni vere quasi mai si risolvono in un colpo solo: si applicano più metodi in sequenza, fermandosi quando ogni fattore è irriducibile.

2x⁴ − 32
= 2(x⁴ − 16)1. fattore comune
= 2(x² + 4)(x² − 4)2. differenza di quadrati
= 2(x² + 4)(x + 2)(x − 2)3. ancora differenza di quadrati
3a³ + 12a² + 12a
= 3a(a² + 4a + 4)1. fattore comune 3a
= 3a(a + 2)²2. quadrato perfetto

Errori da evitare

Da tenere a mente

Scheda di matematica — la scomposizione dei polinomi in fattori.

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