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数式通性 例题延展

2018-03-02汤忠凯

初中生世界·九年级 2018年2期
关键词:通性单项式根式

“引进一个新的数,就要研究相应的运算;定义一种运算,就要研究相应的运算律.”“数与式”是初中数学学习的重要内容.本文重现课本中的经典例题,结合中考中出现的题型,帮助大家体会几种简单方法为研究相关问题带来的方便,同时,也体现了数式通性.

一、算理的一致性

1.法则一致.

例1 计算:[76]×[16-13]×[314]÷[35].

解:原式=[76]×[16-26]×[314]÷[35]

=[76]×[-16]×[314]×[53]

=[-736]×[514]=[-572].

例2 计算:[x+2x2-2x-x-1x2-4x+4]÷[x-4x].

解:原式=[x+2xx-2-x-1x-22]·[xx-4]

=[x+2x-2-x-1xxx-22]·[xx-4]

=[x2-4-x2+xx-22x-4]=[1x-22].

有理数的运算顺序与代数式的运算顺序具有一致性,先乘方、再乘除、后加减,有括号先算括号里的.

2.运算律一致.

例3 计算:[14+16-12]×12.

解:原式=[14]×12+[16]×12-[12]×12

=3+2-6=-1.

例4 计算:([23]ab2-2ab)·[12]ab.

解:原式=[23]ab2·[12]ab-2ab·[12]ab

=[13]a2b3-a2b2.

有理数的乘法分配律可直接作为单项式乘多项式的法则,将多项式中的每一项看作有理数运算中的一个具体的数,再与单项式相乘,体现了运算律在代数式运算和有理数运算中都是适用的.

3.公式一致.

例5 计算:([5]-[2])2-([5]-[2])([5]

+[2]).

方法一:原式=[5]2-2·[5]·[2]+[2]2-([5]2-[2]2)=5-[210]+2-5+2=4-[210].

方法二:原式=([5]-[2])[([5]-[2])-([5]+[2])]=-([5]-[2])·[22]=4-[210].

例6 计算:(2a-b)2-(2a-b)(2a+b).

方法一:原式=(2a)2-2·2a·b+b2-[(2a)2-b2]=4a2-4ab+b2-4a2+b2=2b2-4ab.

方法二:原式=(2a-b)[(2a-b)-(2a+b)]=

-(2a-b)·2b=2b2-4ab.

例5、例6也体现了乘法公式在二次根式运算和整式运算中运用方式的一致性.

例7 计算:([12]+[20])+([3]-[5]).

解:原式=[23]+[25]+[3]-[5]

=[33]+[5].

思考:[3]与[5]能合并吗?

拓展:假定所有的a>0,

根据公式:am×am=am+m=a2m.

∵[12]+[12]=1,∴[a12]×[a12]=a.

又∵[a]×[a]=a,∴[a]=[a12].

例8 计算:2x2y-3xy2+[14]x2y.

解:原式=(2+[14])x2y-3xy2=[94]x2y-3xy2.

思考:x2y与xy2能合并吗?

二次根式的加减,就是合并同类二次根式的运算过程,整式的加减,就是合并同类项的过程.例8中字母指数不同,不能合并.根据拓展中的内容发现,例7中[3]与[5]的指数都是[12],底数3与5不相同,故不是同类二次根式.从运算法则的角度,数与式的运算公式是相同的.

二、思想的一致性

1.整体思想.

例9 求代数式5(x-2y)-3(x-2y)+8(x-2y)-4(x-2y)的值,其中x=[12],y=[13].

解:设(x-2y)=a,原式=5a-3a+8a-4a=6a.

当x=[12],y=[13]时,a=x-2y=[12]-2×[13]=[-16].

原式=6a=6×([-16])=-1.

例10 计算:(1-[12]-[13]-[14]-[15])([12]+[13]+[14]+[15]+[16])-(1-[12]-[13]-[14]-[15]-[16])([12]+[13]+[14]+[15]).

解:设A=[12]+[13]+[14]+[15],

原式=(1-A)(A+[16])-(1-A-[16])·A

=A+[16]-A2-[16]A-A+A2+[16]A=[16].

例9为整体思想的教學,例10为南京市中考题.整体思想能帮助我们更简便地解决一些问题.

2.数形结合、式形结合.

例11 计算:[12]+[14]+[18]+……+[12n].

【解析】解决本题应该先弄明白[12]+[14]+[18]+……+[12n]的几何意义,由于本问题具有一般性,建议从特殊到一般,即先研究[12]+[14]+[18]的几何意义.如图1,可以利用线段或面积进行直观刻画,[12]+[14]+[18]的几何意义为AC=AB-BC=1-[18]=[78],也可以利用面积为1的正方形面积减去白色区域的面积即1-[18]=[78],再回到一般[12]+[14]+[18]+……+[12n]=1-[12n].

例12 求代数式[x2+9]+[6-x2+25]的最小值.

【解析】本问题可以联想在数轴上找[5]对应的点.要想解决本问题,先研究几何意义,就是以1和2为直角边的直角三角形的斜边的长度.根据[5]的几何意义去联想[x2+9]的几何意义,再进一步思考[6-x2+25]的几何意义,从而构建代数式[x2+9]+[6-x2+25]整体的几何意义.如图2,先以x和3为直角边构造Rt△ABC,满足∠C=90°,AC=3,CB=x,再延长CB到D,使得CD=6,BD就是6-x,再构造Rt△BDE,满足DE=5,这样原代数式的几何意义就是AB+BE的长度,当A、B、E三点共线时AB+BE最短,即为AE的长度,利用平移化归Rt△AFE,由勾股定理得AE为10.

图2

(作者单位:江苏省南京市共青团路中学)

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