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代数式的变形(整式与分式)

来自:查字典高考网 2009-08-31

在化简、求值、证明恒等式(不等式)、解方程(不等式)的过程中,常需将代数式变形,现结合实例对代数式的基本变形,如配方、因式分解、换元、设参、拆项与逐步合并等方法作初步介绍.

1. 配方

在实数范围内,配方的目的就是为了发现题中的隐含条件,以便利用实数的性质来解题.

例1 (1986年全国初中竞赛题)设a、b、c、d都是整数,且m=a2+b2,n=c2+d2,mn也可以表示成两个整数的平方和,其形式是______.

解mn=(a2+b2)(c2+d2)

=a2c2+2abcd+b2d2+a2d2+b2c2-2abcd

=(ac+bd)2+(ad-bc)2

=(ac-bd)2+(ad+bc)2,

所以,mn的形式为(ac+bd)2+(ad-bc)2或(ac-bd)2+(ad+bc)2.

例2(1984年重庆初中竞赛题)设x、y、z为实数,且

(y-z)2+(x-y)2+(z-x)2

=(y+z-2x)2+(z+x-2y)2+(x+y-2z)2.

代数式的变形(整式与分式)2的值.

解 将条件化简成

2x2+2y2+2z2-2xy-2x2-2yz=0

(x-y)2+(x-z)2+(y-z)2=0

x=y=z,原式=1.

2.因式分解

前面已介绍过因式分解的各种典型方法,下面再举几个应用方面的例子.

例3(1987年北京初二数学竞赛题)如果a是x2-3x+1=0的根,试求

代数式的变形(整式与分式)3的值.

解 ∵a为x2-3x+1=0的根,

a2-3a+1=0,,且代数式的变形(整式与分式)4=1.

原式代数式的变形(整式与分式)5

说明:这里只对所求式分子进行因式分解,避免了解方程和复杂的计算.

3.换元

换元使复杂的问题变得简洁明了.

例4 设a+b+c=3m,求证:

(m-a)3+(m-b)3+(m-c)3-3(m-a)(m-b)(m-c)=0.

证明 令p=m-a,q=m-b,r=m-c则

p+q+r=0.

P3+q3+r3-3pqr=(p+q+r)(p2+q2+r2-pq-qr-rp)=0

p3+q3+r3-3pqr=0

即 (m-a)3+(m-b)3+(m-c)3-3(m-a)(m-b)(m-c)=0

例5 (民主德国竞赛试题) 若代数式的变形(整式与分式)6,试比较A、B的大小.

解 设 代数式的变形(整式与分式)7代数式的变形(整式与分式)8

代数式的变形(整式与分式)9.

∵2x>y 2x-y>0, 又y>0,

可知代数式的变形(整式与分式)10 A>B.

4.设参

当已知条件以连比的形式出现时,可引进一个比例系数来表示这个连比.

例6 若代数式的变形(整式与分式)11求x+y+z的值.

解 令代数式的变形(整式与分式)12

则有 x=k(a-b), y=(b-c)k z=(c-a)k,

x+y+z=(a-b)k+(b-c)k+(c-a)k=0.

例7 已知a、b、c为非负实数,且a2+b2+c2=1,

代数式的变形(整式与分式)13,求a+b+c的值.

解 设 a+b+c=k

则a+b=k-c,b+c=k-a,a+c=k-b.

由条件知代数式的变形(整式与分式)14

代数式的变形(整式与分式)15

a2k-a3+b2k-b3+c2k-c3=-3abc,

(a2+b2+c2)k+3abc=a3+b3+c3.

∵a2+b2+c2=1,

k=a3+b3+c3-3abc

=(a+b)3-3a2b-3ab2+c3-3abc

=(a+b+c)[(a+b)2+c2-(a+b)c]-3ab(a+b+c),

=(a+b+c)(a2+b2+c2-ab-bc-ca),

k=k(a2+b2+c2-ab-bc-ac),

k(a2+b2+c2-ab-bc-ca-1)=0,

k(-ab-bc-ac)=0.

若K=0, 就是a+b+c=0.

若-ab-bc-ac=0,

即 (a+b+c)2-(a2+b2+c2)=0,

(a+b+c)2=1,

a+b+c=1

综上知a+b+c=0或a+b+c=1

5.拆、并和通分

下面重点介绍分式的变形:

(1) 分离分式 为了讨论某些用分式表示的数的性质,有时要将一个分式表示为一个整式和一个分式的代数和.

例8(第1届国际数学竞赛试题)证明对于任意自然数n,分数代数式的变形(整式与分式)16皆不可约.,

证明 如果一个假分数可以通约,化为带分数后,它的真分数部分也必定可以通约.

代数式的变形(整式与分式)17代数式的变形(整式与分式)18

显然代数式的变形(整式与分式)19不可通约,故代数式的变形(整式与分式)20不可通约,从而代数式的变形(整式与分式)21也不可通约.

(2) 表示成部分分式 将一个分式表示为部分分式就是将分式化为若干个真分式的代数和.

例9 设n为正整数,求证:

代数式的变形(整式与分式)22

证明 令代数式的变形(整式与分式)23

通分,代数式的变形(整式与分式)24

比较①、②两式,得A-B=0,且A+B=1,即A=B=代数式的变形(整式与分式)25.

代数式的变形(整式与分式)26代数式的变形(整式与分式)27

令k=1,2,,n得 代数式的变形(整式与分式)28

代数式的变形(整式与分式)29

(3)通分 通分是分式中最基本的变形,例9的变形就是以通分为基础的,下面再看一个技巧性较强的例子.

例10(1986年冬令营赛前训练题)

已知代数式的变形(整式与分式)30

求证:代数式的变形(整式与分式)31.

证明 代数式的变形(整式与分式)32

代数式的变形(整式与分式)33

6.其他变形

例11 (1985年全国初中竞赛题)已知x(x0,1)和1两个数,如果只许用加法、减法和1作被除数的除法三种运算(可用括号),经过六步算出x2.那么计算的表达式是______.

解 x2=x(x+1)-x

代数式的变形(整式与分式)34

或 x2=x(x-1)+x

代数式的变形(整式与分式)35

例12 (第3届美国中学生数学竞赛题)设a、b、c、d都是正整数,且a5=b4,c3=d2,c-a=19,求d-b.

解 由质因数分解的唯一性及a5=b4,c3=d2,可设a=x4,c=y2,故

19=c-a=(y2-x4)=(y-x2)(y+x2)

代数式的变形(整式与分式)36 解得 x=3. y=10. d-b=y3-x5=757

练习 七

1选择题

(1)(第34届美国数学竞赛题)把代数式的变形(整式与分式)37相乘,其乘积是一个多项式,该多项式的次数是( )

(A)2 (B)3 (C)6 (D)7 (E)8

(3) 已知代数式的变形(整式与分式)38代数式的变形(整式与分式)39的值是( ).

(A)1 (B)0 (C)-1 (D)3

(3)(第37届美国中学数学竞赛题)假定x和y是正数并且成反比,若x增加了p%,则y减少了( ).

(A)p% (B)代数式的变形(整式与分式)40% (C)代数式的变形(整式与分式)41% (D)代数式的变形(整式与分式)42% (E)代数式的变形(整式与分式)43%

2填空题

(1)(x-3)5=ax5+bx4+cx3+dx2+ex+f,则a+b+c+d+e+f=________, b+c+d+e=_______.

(2)若代数式的变形(整式与分式)44=_____.

(3)已知y1=2x,y2=代数式的变形(整式与分式)45,则y1y1986=______

3若(x-z)2-4(x-y)(y-z)=0,试求x+z与y的关系.

4(1985年宁夏初中数学竞赛题)把代数式的变形(整式与分式)46写成两个因式的积,使它们的和为代数式的变形(整式与分式)47,求这两个式子.

5.若x+3y+5z=0,2x+4y+7z=0.求代数式的变形(整式与分式)48的值.

6.已知x,y,z为互不相等的三个数,求证

代数式的变形(整式与分式)49

7已知a2+c2=2b2,求证代数式的变形(整式与分式)50

8.设有多项式f(x)=4x4-4px3+4qx2+2q(m+1)x+(m+1)2,求证:

如果f(x)的系数满足p2-4q-4(m-1)=0,那么,f(x)恰好是一个二次三项式的平方.

9.设(a+b)(b+c)(c+d)(d+a)=(a+b+c+d)(bcd+cda+dab+abc).求证:ac=bd.

练习七

1.C.C.E

2.(1)-32,210 (2)代数式的变形(整式与分式)51 (3)2

3.略.

4.代数式的变形(整式与分式)52

5.代数式的变形(整式与分式)53 6.略, 7.略.

8.∵p2-4q-4(m+1)=0, 4q=p2-4(m+1)=0,

f(x)

=4x4-4px3+[p2-4(m+1)]x2+2p(m+1)x+(m+1)2

=4x4+p2x2+(m+1)2-4px3-4(m+1)x2+2p(m+1)x

=[2x2-px-(m+1)]2.

9.令a+b=p,c+d=q,由条件化为

pq(b+c)(d+a)=(p+q)(cdp+adq),

展开整理得cdp2-(ac+bd)+pq+abq2=0,

即(cp-bq)(dp-aq)=0.

于是cp=bq或dp=aq,即c(a+b)=b(c+a)或d(a+b)=a(c+d).

均可得出ac=bd.

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