文李愛民
所謂“轉(zhuǎn)化”,就是將一個問題的解決轉(zhuǎn)向另一個問題的解決,以達到化生疏為熟悉,化復(fù)雜為簡單,化抽象為直觀的目的的數(shù)學(xué)方法。初中階段,我們就借助轉(zhuǎn)化的思想方法學(xué)習(xí)了不同類型方程的解法。首先,我們利用等式的性質(zhì)歸納出一元一次方程的解法;接著,通過消元將解二元一次方程組轉(zhuǎn)化為解一元一次方程,通過降次將解一元二次方程轉(zhuǎn)化為解一元一次方程,通過去分母將解分式方程轉(zhuǎn)化為解整式方程。下面,老師再舉一些例子,讓同學(xué)們感受“轉(zhuǎn)化”在方程和不等式中的應(yīng)用。
例1若(a2+b2)2-2(a2+b2)-3=0,則代數(shù)式a2+b2的值為( )。
【分析】將a2+b2看成整體,通過換元可以將原方程轉(zhuǎn)化為一元二次方程求解。
解:設(shè)a2+b2=x,則原方程變形為x2-2x-3=0,解得x1=3,x2=-1。因為a2+b2≥0,即x≥0,所以x=3,所以a2+b2=3,所以答案為D。
【點評】本題考查用換元法解一元二次方程,解題的關(guān)鍵是能想到將a2+b2整體設(shè)元,同時還要注意a2+b2的取值范圍。
圖1
【分析】已知點A、B,可以用待定系數(shù)法求出兩個函數(shù)的表達式,這樣就可以得到一個明確的不等式,但求解過程比較復(fù)雜。仔細觀察,不難發(fā)現(xiàn):解不等式實際上是比較兩個函數(shù)的大小,借助圖像可以簡單直觀地得到答案。
解:因為兩個函數(shù)相交于點A、B,所以當(dāng)x=-2 和x=1 時,兩個函數(shù)值相等。因為反比例函數(shù)的自變量x≠0,所以比較兩個函數(shù)的大小關(guān)系可以將自變量x分成4 個部分,分別是:x<-2、-2<x<0、0<x<1、x>1。觀察函數(shù)圖像,不難發(fā)現(xiàn)當(dāng)x<-2 或0<x<1 時,一次函數(shù)圖像在反比例函數(shù)圖像上方,即kx+b>所以本題的答案為D。
【點評】本題以數(shù)的形式出示問題,表面是解不等式,但發(fā)現(xiàn)直接求解比較困難。因此,我們可以借助函數(shù)的背景,從形的角度入手,將其轉(zhuǎn)化成比較兩個函數(shù)大小的問題。函數(shù)與方程、不等式有著密切的關(guān)系,當(dāng)出現(xiàn)以函數(shù)為背景的方程、不等式問題時,往往可以借助函數(shù)圖像解決。
例3若關(guān)于x的一元二次方程x2-2x+kb+1=0 有兩個不相等的實數(shù)根,則一次函數(shù)y=kx+b 的大致圖像可能是( )。
【分析】由根的判別式可以求出kb的范圍,再結(jié)合一次函數(shù)圖像與k、b 的關(guān)系可以確定出大致的圖像。
解:因為一元二次方程x2-2x+kb+1=0 有兩個不相等的實數(shù)根,所以根的判別式Δ>0,所以4-4(kb+1)>0,解不等式得kb<0,所以k 與b 異號,即k>0,b<0或k<0,b>0。當(dāng)k>0,b<0時,一次函數(shù)的圖像經(jīng)過一、三、四象限;當(dāng)k<0,b>0 時,一次函數(shù)的圖像經(jīng)過一、二、四象限,所以選B。
【點評】本題求一次函數(shù)的圖像,是形的問題,但一次函數(shù)的圖像由k、b 決定,必須依靠數(shù)的計算,所以轉(zhuǎn)化為解不等式的問題。
例4若關(guān)于x的方程(a-1)x2+3x-2=0有實數(shù)根,求a的取值范圍。
【分析】因為二次項系數(shù)(a-1)不確定,所以方程的類型不確定。先對(a-1)進行討論,確定是何種方程,再分別求解。
【點評】本題主要考查分類討論思想。通過對二次項系數(shù)的討論,我們將原方程轉(zhuǎn)化為一元一次方程和一元二次方程,達到化含糊為清晰的效果,能有效考查思維的嚴密性。
例5若實數(shù)a≠b,且a、b分別滿足a2-8a+5=0,b2-8b+5=0,求 代 數(shù) 式a2b+ab2的值。
【分析】我們觀察兩個等式中系數(shù)的特點,發(fā)現(xiàn)可以構(gòu)造出一元二次方程,再借助根與系數(shù)的關(guān)系求出代數(shù)式的值。
解:因為a、b分別滿足a2-8a+5=0,b2-8b+5=0,并且a≠b,所以a、b可以看成方程x2-8x+5=0 的兩個不相等的實數(shù)根,所以a+b=8,ab=5,所以a2b+ab2=ab(a+b)=5×8=40。
【點評】我們?nèi)绻氨┝Α苯獬鯽、b的值,再求解代數(shù)式的值,會發(fā)現(xiàn)解題過程比較復(fù)雜,而且計算量大,容易出錯。通過逆用根的意義構(gòu)造一元二次方程,能巧妙地將問題轉(zhuǎn)化,達到化繁為簡的效果。
方程和不等式是“數(shù)與代數(shù)”的核心內(nèi)容,是刻畫現(xiàn)實世界數(shù)量關(guān)系的有效模型,是解決其他數(shù)學(xué)問題的重要工具。所以同學(xué)們要掌握方程和不等式的基本概念、性質(zhì)、解法、應(yīng)用,更要能感悟其中隱藏的“轉(zhuǎn)化”的思想方法,并善于將這種方法遷移到其他知識的學(xué)習(xí)中,這將對我們的學(xué)習(xí)有很大幫助。