一道初中數學競賽題,得到答案並不難,難的是過程
方程思想是中學數學最重要的思想之一,掌握方程思想可以幫助我們解決不少日常生活中的問題,而解方程就是對方程思想的最基本要求,也是中學數學考試的重點。本文和大家分享一道初中數學競賽題。題目是:解方程x^3+x^2=392。
看到題目後,不少網友表示這題並不難。他們的做法如下:
因為x^3+x^2=392,
所以x^2(x+1)=392;
又392=2×2×2×7×7=8×7^2=(7+1)×7^2,
所以x^2(x+1)=7^2(7+1),從而解得x=7。也就是說原方程的解為7。
上面的做法對不對呢?答案對了,但是過程並不嚴謹。
這是一個一元三次方程,按理說應該有3個解,但是上面的解法只求出了1個解,並不沒有說明為什麼只有一個解。那麼正確的解法應該是怎樣的呢?
要解高次方程,因式分解是基本方法,所以我們首先將方程右邊變為0,再進行因式分解。
接下來進行因式分解。
x的指數出現了立方和平方,所以可以考慮立方和、立方差公式,也就是說需要將392分解成某個數的立方與平方之和的形式。
如何找到這個數呢?分解質因數,即:
392=2×2×2×7×7=8×7^2=(7+1)×7^2=7^3+7^2。
所以方程就可以變形為:
x^3-7^3+x^2-7^2=0。
下面需要用到立方差公式進行因式分解。
下來看一下立方差公式:
a^3-b^3=(a-b)(a^2+ab+b^2)。
對前面得到的方程分別用立方差和平方差公式分解因式,可以發現都出現了(x-7)這一因式,所以接下來再提公因式就可以徹底分解。
分解因式完成後,接下來只需要分類討論即可。
x-7=0時,x=7;
x^2+8x+56=0時,因為△=64-224<0,所以此時沒有實數根。
綜合上面討論的情況,原方程的解就是x=7。
對於第二種情況,有網友有不同看法。他們認為,既然是競賽題,題目也沒有說在實數範圍內解方程,所以複數根也應該要算,否則很多競賽題就沒法做了。比如日本競賽題:已知a^2+5a+25=0,求a^3的值。這道題a在實數範圍內也是沒有解的,所以競賽題並不限定為實數。
這樣的看法有一定道理,但是有兩個問題需要注意。一是初中階段各種數學題一般是預設在實數範圍內;二是日本那道競賽題考查的也不是解方程,也就是說我們不需要解出a的值同樣可以得到答案,因為我們可以採取整體代入的思想。這道題卻不一樣,考查的就是解方程,所以預設實數範圍內。
這道題就和大家分享到這裡,你有好題也歡迎分享!