一道日本初中數學競賽題:求代數式的值,只有不到10%的學生得滿分

大家好!今天和大家分享一道日本初中數學競賽題(題目見下圖)。這是2016年日本七年級的一道數學競賽題,題目看似簡單,但是隻有不到10%的學生得到滿分。下面我們一起來看一下這道題目。

一道日本初中數學競賽題:求代數式的值,只有不到10%的學生得滿分

看到這道題目,不少同學覺得並不難,因為這個形式在平時的作業中似乎遇到過。比如下面這道題:已知x²+x+1=0,求x²+1/x²的值。

很明顯x≠0,所以將式子x²+x+1=0兩邊同時除以x可以得到:x+1/x=-1,而x²+1/x²=(x+1/x)²-2=(-1)²-2=-1。

一道日本初中數學競賽題:求代數式的值,只有不到10%的學生得滿分

上面這道題的已知條件和日本這道競賽題實際上是一樣的。如果把兩道題的已知條件換一下,兩題的形式就非常接近了,所以有的同學一開始就想到了這道題。

如果用這道題的解法,那麼所求的這個式子又該怎麼處理呢?最後會發現非常不好處理,因為所求的式子不能湊成x+1/x的形式,所以這個方法行不通了。

我們再來看一下下面這道競賽題:已知x²+x+1=0,求x^17+x的值。

一道日本初中數學競賽題:求代數式的值,只有不到10%的學生得滿分

這道題與前面兩題的已知條件一樣,但是所求式子的形式不一樣。這道題所求的值是一個整式,所以不需要將等式兩邊都除以x,上面的方法就不能用了。

另外還可以嘗試求出x的值,再代入所求式子進行計算。但是題目給出的一元二次方程的判別式小於零,很明顯沒有實數解,所以這個方法也不可行。

我們再換個思路:先看一下等式左邊的式子x²+x+1,對於熟悉立方差公式的同學應該可以發現,這是x³-1的展開式中的一項[x³-1=(x-1)(x²+x+1)],所以就有x³-1=0,即x³=1。然後再將所求式子進行變形即可得答案,過程見下圖。

一道日本初中數學競賽題:求代數式的值,只有不到10%的學生得滿分

上面這道題雖然不能求出x的值,但是可以求出x³的值,那麼這道題的思路也可以用在這道競賽題上。

首先,先將等式兩邊同時乘以t並移項可得:t²+t+1=0,兩邊再同時乘以t-1,可以得到t³=1。然後再將t^2016變形成(t³)^672,代入計算即可得到答案。

一道日本初中數學競賽題:求代數式的值,只有不到10%的學生得滿分

這道題的難度就在於對已知條件的處理。如果陷入了求出t的值再代入的思維中,那麼這道題肯定是做不出來的,因為這個t實際上是個複數,而不是實數。所以我們想辦法把t的多少次冪作為一個整體進行計算,這也是競賽題中常考的一個計算技巧。比如下面這道日本競賽題還是用到了整體思維。

一道日本初中數學競賽題:求代數式的值,只有不到10%的學生得滿分

這道題就和大家分享到這裡,你覺得難嗎?

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