李蘇萍
數學通常用數字與符號來描述事物,從某種角度看,屬于形式科學。當我們將概念或生活中的情境轉化為用數學語言來表述時,因觀察的角度和描述的方式不同,往往會涉及多種關系。如方程是表示相等關系的,但在學習方程概念、性質以及運用過程中,經常也會涉及不等關系,如果能挖掘出這種隱性的關系,就可以較全面透徹地理解問題。
一、藏在方程的概念中
例1 關于x的一元二次方程(k-4)x2
-2x+1=0在實數范圍內有解,求k的范圍。
解:根據題意,得
[k-4≠0,b2-4ac=4-4(k-4)≥0,]
解這個不等式組,得
k≤5且k≠4。
【點評】一元二次方程的一般形式是ax2+bx+c=0(a≠0),其中二次項系數不為0是對其形式上的必要補充。很多同學對括號內的補充內容重視不足,解題時經常忽視。從此以后,對概念中“隱藏”在括號內的條件,我們在解題時要格外留意。
例2 若關于x的方程-2x+[m2017-x]+4020=0存在整數解,則正整數m的所有取值的和為 。
解:將方程變形,得[m2017-x]=2x-4020。
∵m是正整數,∴2x-4020≥0,解得x≥2010。
又∵2017-x≥0,得x≤2017,∴2010≤x≤2017。
若x=2017,則m無解。
∴當x≠2017時,m=[2(x-2010)2017-x]。令t=2017-x,則m=[2(7-t)t]。
∴0
當t=1時,m=12;當t=4時,m=3。
所以12+3=15。
【點評】本題乍一看,是求無理方程的解,但其中二次根式中被開方數的取值范圍才是解題關鍵,是容易被忽視的“隱藏條件”。可利用被開方數大于等于0和m為正整數這些題目中的隱藏條件,將x的值變?yōu)橛邢蘅赡埽僖灰蝗≈凋炞C,從而求出所有m的值。
由上述兩題我們可以發(fā)現(xiàn),由于方程概念的嚴謹性,方程本身就含有不等關系。
二、藏在數的實際意義中
例3 小明用12元買軟面筆記本,小麗用21元買硬面筆記本。已知每本硬面筆記本比軟面筆記本貴1.2元,小明和小麗能買到相同數量的筆記本嗎?
解:設軟面筆記本每本x元,則硬面筆記本每本(x+1.2)元。
若小明和小麗能買到相同數量的筆記本,則[12x]=[21x+1.2],解這個方程,得x=1.6。
經檢驗,x=1.6是所列方程的解。
但按此價格,他們都買了7.5本筆記本,不符合實際意義。
答:小明和小麗不能買到相同數量的筆記本。
【點評】本題主要考查分式方程的應用,但題目中隱藏了不等關系,即實際生活中,筆記本的數量只可以是正整數,它排除了分數、負數、無理數等可能。所以用方程解決問題往往需要雙重檢驗:第一,檢驗方程的解是否符合方程本身的特征;第二,檢驗方程的解是否符合實際意義。
例4 如圖1,某農場老板準備建造一個矩形羊圈ABCD。他打算讓矩形羊圈的一面完全靠著墻MN,墻MN可利用的長度為25m,另外三面用長度為50m的籬笆圍成(籬笆正好全部用完,且不考慮接頭的部分)。農場老板想將羊圈ABCD的面積建造成320m2,他的這個想法能實現(xiàn)嗎?為什么?
解:不能。
設所圍矩形ABCD的邊AB為x米,則邊AD為(50-2x)米。其中,[252]
根據題意,得
x·(50-2x)=320,即x2-25x+160=0。
∵b2-4ac=(-25)2-4×1×160=-15<0,
∴上述方程沒有實數根。
因此,圍成的矩形羊圈的面積不可能為320m2,農場老板的想法不能實現(xiàn)。
【點評】本題涉及一元二次方程的運用,其中農場老板的想法是否可行是由一元二次方程根的情況來決定的。本題中,由一元二次方程根的判別式b2-4ac<0得出方程沒有實數根,反映成實際生活,即農場老板的想法不可能實現(xiàn)。
例5 如圖2,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AB=[7],AC=2,過點B作直線m∥AC,將△ABC繞點C順時針旋轉得到△A′B′C(點A、B的對應點分別為A′、B′),射線CA′、CB′分別交直線m于點P、Q。問在旋轉過程中,當點P、Q分別在CA′、CB′的延長線上時,四邊形PA′B′Q的面積是否存在最小值。若存在,求出四邊形PA′B′Q的最小面積;若不存在,請說明理由。
解:如圖3,設PB=x,BQ=y,PQ=a。
由△PBC∽△CBQ,得BC2=PB·BQ。
從而[x+y=a,xy=3。]
消去y,得x2-ax+3=0。
由Δ=a2-12≥0,得a≥[23],
即當x=y=[3]時,PQ取得最小值,
則S四邊形PA′B′Q=S△PCQ-S△A′CB′
=[32]PQ-[3],
所以四邊形PA′B′Q的最小面積=[32]×[23]-[3]=3-[3]。
【點評】本題的難點在于先在變中找不變,再根據不變找出變化的范圍。如圖4,隨著△ABC繞著點C旋轉,各線段、圖形的面積的大小也在不斷地變化,但PQ=PB+BQ、△PBC∽△CBQ這樣的關系卻始終沒變。再運用“消元”思想,將兩個關系“合二為一”,得出PB、PQ的等量關系式。此時,可根據方程的特征,將其看作是含參數a的一元二次方程,再利用根的判別式這個較隱蔽的不等關系,得出a的取值范圍,從而得解。
數學是一門嚴謹的學科,對于同一個問題的表述有時涉及多種數量關系。這些關系有些較為明顯,有些較為隱蔽。這就需要同學們平時解題時,做個勤于思考、善于挖掘的有心人。
(作者單位:江蘇省儀征市實驗中學東區(qū)校)