解题模块:条件求值
本文有三个地方值得注意:一是给出了条件求值题的解题模块,使解这类题时基本上有章可循,并且,不仅给出了解题的思考步骤,而且指出了这些步骤背后的思想方法, 譬如突出了条件求值题本质上是定值问题.
二是一题多解的同时,对多种解法进行了评价,突出通法,这或许就是孙维刚老师主张的“一题多解,多解归一
三是对例8,笔者模拟了原始的解题思维过程.代数运算中常常会巧妙地代来代去 的,最后竟得到答案了.怎么会得到答案的?有时自己也不知道笔者指出,应该让学生清楚地知道,所做的每一步为了什么?可以得到什么?
“已知了=1,、= 2,求代数式^+丿的值”,这是普通求代数式的值的题目.而“已知 _z +、=l,求工’+J+3了丿的值”,则称为条件求值题.其中了以的值并不明确,只是告诉 了它们满足的一个条件u+’=l.为了方便,我们把“工+ 了=1”这样的式子叫条件式,把 +y +3_o”这样的式子叫目标式.
已知 jc2 y2—4z + 4 = 0,求 xy~\~2jc — y—2 的值.
解..・工2+了2—41 + 4 = 0,
(x—2)2 +、2=0,
jr=2,jy==0.
代入目标式得+ — y — 2 = 2.
已知x+y=l,求jc3 +尸+3:t\y的值.
解方法一:
z+、=l,
:.y=l—了,代入目标式,得
+3.1^ =® + (l—7)3+31(1 —z)
=1. ◄ 1
方法二. 为什么工没有了?
原式=(工 + 3/)(%2 —J:y + yz )+3*
=jc2 —y2 +3jrj/
= & + j/)2 = l.
链接本题方法二是中途将卫+了代换掉的,那么能不能将目标式转化为只含< r + ‘的式子,到最后再将其中的工+ y换为1呢? f
不能.高等代数中的多项式理论告诉我们:设“ =了 + ),。=工丿,则二次对称多项? 式P(_r,y)可用”、。表示,所以一般情况下,二次对称多项式P(x,\)是不能光用u \ = Jc + y表示出来的. Z
当工十丿=1时,j?3+y*+3工丿= .
分析 本题可以按例2的方法做,但因为是填空题,不需要解题过程,所以,可用特 殊值法,取工=0,丿=1(满足条件),此时o-3+y+3^=1,于是本题答案为1.
, 讲评1.条件求值题,本质上说是定值问题.如例2或3,不管工。是怎样的数、 只要满足*+丿=1,目标式+ 总是一个常数.因此在例2的方法一中,用y =1—代入目标式后,按理应该变为含工的式子,但最后x消失了,成为一个常数. 认识到这一点,对解这类题至少有以下三点帮助:
第一,如果题目是填空题,就可以用特殊值法得出答案;
第二,可以用特殊值法估计题目是否有错.用两组特殊值代入,如果结果不一样, 题目肯定有错;但结果如果一致,不能得出对错的结论;
第三,用特殊值代入后,得到一个值,这样就把条件求值题转化为普通代数式的 证明题了,如本题,取王=0,丿=1(满足条件),此时j3+>3+3j>=1.于是,接下去就 是证明一个普通求值题:“当工+丿=1时,求证工3+尸+3工丿=1”,目标变得明确.
2. 条件求值题的解题模块是:
于是x=y = z.
(jz + z)(之+ 工)(% + 3/)_8
方法三:从(* )式,可得
代入目标式,得
y=^
Z = JC
(, + z) O+工)(工 + ,)
/i#W 例4的方法一看来很巧妙,一会儿aAc=l, 一会儿1 =湖八例5的方法一、 ‘二也都很巧妙.优秀的学生会因此对数学产生兴趣,但中差等的学生可能会弄得云里 雾里.
其实,例4的方法一本质上是消a,所以如方法二那样用消元代入法即可.
例5的方法一,得到y + z=2x,z + x = 2y,x + y=2z(. * )式,其实只是将条件 式化简而已.后面所做的才是解条件求值题.(*)式是三个方程,三个未知数,但因 为它们是不独立的(第三个式子可通过第一、二个式子得到),于是可剔除一个,譬如 剔除第三式.留下的y + z=2x,z + x = 2y是三元的两个方程,于是可用一个元,譬 如用z来表示V、z.不难得到v = _r,z = “接下去就是代入消元法了.所以,方法三 是通法.
首先要落实通法,那些巧妙的解法,可以视学生情况决定是否要教,而且即使教,要让学生理解本质.。
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