初中数学培优七年级下第十五讲配方法纠正网

转载自百家号作者:中学数学难点剖析二、重点难点分析把代数式通过配凑等手段,得到完全平方式,再运用完全平方式是非负数这一性质增加问题的条件,这种解题方法叫做配方法。配方法的作用在于改变代数式的原有结构,是求解变形的一种手段。配方法的实质在于改变后的式子具有非负性,是挖掘隐含条件的有力工具。配方法在代数式的求值、解方程、最值问题、讨论不等关系以及以后的函数问题等方面有广泛的应用。对于配方法关键是掌握完全平方公式,即利用a22ab+b2=(ab)2、特别注意。很多时候公式中的a、b会是单项式、多项式、乘方等等,这时我们要能及时地发现。与配方法有关的基本等式:(1)a22ab+b2=(ab)2;(2)a2+b2+c22ab2bc2ac=(abc)2;(3)a2+b2+c2abbcac=[(ab)2+(bc)2+(ac)2];(4)ax2+bx+c=a(x+)2+.三、例题精选例1将多项式4x2+1加上一个单项式后,使它能成为一个整式的完全平方,则添加单项式的方法共有多少种?解析:这是一道很有意思的题目,开放性很强,很活。题目虽然简单,但是很有意义。可以加上的单项式:4x,-4x,4x4,-1,-4x2.例2阅读材料:把形如ax2+bx+c的二次三项式(或其一部分)配成完全平方式的方法叫做配方法,配方法的基本形式是完全平方公式的逆写,即a22ab+b2=(ab)2;.例如:(x-l)2+3、(x-2)2+2x、(x-2)2+是x2-2x+4的三种不同形式的配方(即余项分别是常数项、一次项、二次项)。请根据阅读材料解决下列问题,(1)比照上面的例子,写出了x2一4x+2的三种不同形式的配方;(2)将a2+ab+b2配方(至少两种形式);(3)已知a2+b2+c2-ab-3b-2c+4=0,求a+b+c的值.解析:(1)原式=(x-2)2-2=(x+)2-(4+2=2(x-1)2-x2;(2)原式=(a+)2+=(a+b)2-ab=(2+这个题常见问题:把a、b当做不同的变量分两次配方,而不是把b当做常数。(3)当未知数数量大于方程数量,基本隐藏着条件,此时采用配方法,可以挖掘隐藏条件。对于多元的方程,按顺序逐元配方,比如此题:第一步,把a当做未知数,b、c都当成已知常数配方;第二步,把c当做常数,b当成未知数进行配方;第三步把c当做未知数配方。这样,即使有再多的未知数,再复杂的题目,也可以一步步化解。方程左边=a2-ab+b2+c2-3b-2c+4(把b、c当做常数,改写方程左边;把a的一次项整理到一起,本题只有-ab,下同)=(a-)2+-3b+c2-2c+4(a完成配方,对b整理)=(a-)2+(b-2)2+c2-2c+1(完成b配方)=(a-)2+(b-2)2+(c-1)2由题意:c=1,b=2,a=1A+b+c=4例3已知x、z、y,满足,试求x,y,z为何值时,代数式x2+y2-z2达到最大值,并求出这个最大值。解析:解题思想就是消元法,多元化为一元,把x2+y2-z2转化成只有x的代数式,也可以是一个辅助的参数k的代数式。两种方法都解答一下:方法一、由题意,,∴y=-,z=2x;代入x2+y2-z2=-x2-+=-(x+5)2+25,即x=-5时,有最大值25,此时,y=-10,z=-10.方法二、设x=2k+1,y=3k-1,z=4k+2,代入x2+y2-z2=-3k2-18k-2=-3(k+3)2+25,当k=-3,即x=-5,y=-10,z=-10时。原代数式取得最大值25.方法二本质上属于换元法,步骤多一点,但是换元后都是整数,计算过程不容易出错,对于目前学生普遍计算能力较差的情况下,比较合适。例4已知实数x,y,z满足x+y=5及z2=xy+y-9,求x+2y+3z的值。解析,根据消元的思想,可以先把x消去:x=5-y,代入z2=xy+y-9得z2=-y2+6y-9=-(y-3)2(两元,但是只有一个方程,第一个应该想到配方法)即y=3,z=0,x=2,∴待求式=8。例5设a、b、c为正有理数,且满足a+b+c≤4,ab+bc+ac≥4,试证明:下面的三个不等式至少有两个成立:

a-b

≤2,

c-a

≤2,

b-c

≤2.证明:从已知条件和待证明的内容分析,这应该是一个抽屉原理的模型。待求证的内容两边平方后得(a-b)2≤4,(c-a)2≤4,(b-c)2≤4,这样基本上思路就出来了:a+b+c≤4两边平方,得:a2+b2+c22ab2bc2ac=[2a2+2b2+2c22ab2bc2ac]+3ab+3bc+3ac=[(a-b)2+(b-c)2+(a-c)2]+3ab+3bc+3ac≤16;即:(a-b)2+(b-c)2+(a-c)2≤32-6(ab+bc+ac)≤8;①假设三个不等式中最多一个成立,即其中至少两个绝对值大于2---反证法,逆否命题显然,当3个式子都大于2时,不等式①不成立,当其中两个式子大于2时,不妨假设

c-a

2和

b-c

2,那么(a-b)2≤8-(b-c)2-(a-c)28-4-4=0,这与平方数的非负性矛盾,因此命题得证。四、练一练1、将一条20cm长的铁丝剪成两段,每段都围成一个正方形,求这两个正方形面积的最小值。2、若xy=6,x2+y2=12,求证x=y。3、已知a+b+c=0,a2+b2+c2=1,求(1)ab+bc+ac的值;(2)a4+b4+c4的值。4、因式分解:a2b2-a2+4ab-b2+1.5、已知a、b、c、d是整数,那么m=a2+b2,n=c2+d2,求证:mn也可以表示成两个整数的平方和。6、已知有理数a、b、c满足a+b=8,ab=c2+16,求a2+b2+c2的值。7、已知a4+b4+c4+d4=4abcd,且a、b、c、d都是正数,求证a=b=c=d。8、探索、研究:仪器箱按如图所示的方式堆放(自下而上依次为第1层、第2层、……),受堆放条件限制,推放时应符合下列条件:每层维放仪器箱的个数a,与层数n之间满足关系式an=n2-32n+,n为正整数。(1)求a5和a6的值。(2)第n层比第(n+1)层多堆放多少个仪器箱?(用含n的代数式表示)(3)如果不考虑仪器箱堆放所承受的压力,请根据题设条件判断仪器箱最多可以堆放几层,并说明理由;(4)设每个仪器箱重54N(牛顿),每个仪器箱能承受的最大压力为N,并且堆放时,每个仪器箱承受的压力是均匀的。①若仪器箱仅堆放第1,2两层,求第1层中每个仪器箱承受的平均压力;②在确保仪器箱不被损坏的情况下,仪器箱最多可以堆放几层?为什么?答案:1、设一段铁丝长xcm,则另一段为(20-x)cm,则面积和=[x2+(20—x)2],用配方法或者不等式都可以证明:当且仅当x=20-x时,即x=10cm时,面积最小12.5cm2;当x=0或者20cm时,面积和最大25cm2。2、2式减去1式乘以2,得(x-y)2=0,得证。3、(1)(a+b+c)2=a2+b2+c22ab2bc2ac=1+2(ab+bc+ac)=0,ab+bc+ac=-0.5;(2)(ab+bc+ac)2=a2b2+b2c2+a2c2+2ab2c+2a2bc+2abc2=a2b2+b2c2+a2c2+2abc(a+b+c)=a2b2+b2c2+a2c2=0.25(a2+b2+c2)2=a4+b4+c4+2(a2b2+b2c2+a2c2)=a4+b4+c4+0.5=1;∴a4+b4+c4=0.54、a2b2-a2+4ab-b2+1=a2b2+2ab+1-a2+2ab-b2=(ab+1)2-(a-b)2=(ab+a-b+1)(ab-a+b+1)5、mn=(a2+b2)(c2+d2)=a2c2+a2d2+b2c2+b2d2=a2c2+b2d2+(a2d2+b2c2)=(ac+bd)2-2abcd+(ad-bc)2+2abcd=(ac+bd)2+(ad-bc)2.证毕。6、消元法,a=8-b代入,解得a=b=4,c=0,所求结果为32.7、移项后得0=a4+b4+c4+d4-4abcd=(a2-b2)2+2a2b2+(c2-d2)2+2c2d2-4abcd=(a2-b2)2+(c2-d2)2+2(ab-cd)2命题得证。8、(1)a5=,a6=91(2)an-an+1=n2-32n+-[(n+1)2-32(n+1)+]=31-2n用(1)的结果代入,正确。(3)an0,由题(2)以及图片信息,an-an+10,即31-2n0,即n最大15,代入表达式得a15=-8,a14=-5,a13=0(初一没有学一元二次不等式,我们可以用这种方法慢慢逼近答案),如果学过一元二次不等式后,n2-32n+0,即(n-13)(n-19)0,即n13或n19(舍去),最多12层。(4)①第2层共个,第一层共个,根据题意*54N②这个题目有点复杂,不一定第一层(最下面)所受的压力最大,我们必须经过计算才能得出正确的结果。但是命题人出题时以及他自己解答时应该没有想到这点,因此网上的答案都是错误的或者说不完整的。由于总共12层,我们不妨把每层数量列出表格考虑第一层的压力上限:*=N;因此最多能压个箱子。+++=594,而++++91=685,即最多放5层;考虑第二层上面最多能堆的箱子数量:*,满足;考虑第三层上面最多能堆的箱子数量:*,满足;考虑第四层上面最多能堆的箱子数量:*=,满足。因此,最多堆放5层。


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