李亞峰
方程是初中數(shù)學(xué)計(jì)算題和應(yīng)用題的一個(gè)重要考點(diǎn).解方程也是同學(xué)們必須要掌握的一項(xiàng)基本技能.但很多試題中的方程常與根式、分式等其他形式的數(shù)或式相結(jié)合,使方程的形式變得多樣化,大大提高了解題難度.因此,本文介紹了利用整體換元法求解“多樣式”一元方程的技巧.在利用整體換元法求解方程時(shí),首先要找出將被替換的“整體”,確保替換以后能夠簡(jiǎn)化方程;然后求解簡(jiǎn)化后的方程;最后將簡(jiǎn)化方程的解再代入“整體”,求出真正的未知數(shù)的值.
一、整體換元法妙解一元整式方程
一元整式方程中以二次方程或高次方程居多,求解此類方程時(shí)可以采用整體換元法將重復(fù)出現(xiàn)的“整體”設(shè)為新的未知數(shù)(即新“元”),以簡(jiǎn)化原方程,降低求解難度. 利用整體換元法求解一元高次方程可以實(shí)現(xiàn)“降次”的目的,將高次化為二次,在求解出新“元”的值后,再代入“整體”,從而求解出原未知數(shù)的值.
例1 解方程(x + 4)2 = 2(x + 4).分析:這是關(guān)于 x 的一元二次方程,方程中多次出現(xiàn)(x +4)的組合形式,如果將(x +4)整體替換成另一未知數(shù) a ,方程將變得更加簡(jiǎn)單.
解:設(shè) a = x +4,則原方程可以簡(jiǎn)化為a2 = 2a ,解得 a =0或2,
當(dāng) a =0時(shí),則 x +4=0,解得 x =-4,
當(dāng) a =2時(shí),則 x +4=2,解得 x =-2,
所以,方程的解為 x =-4或-2,
例2解方程 (x2 + 2x)2 - x2 - 2x - 2 = 0 .
分析:這道題直接展開是一個(gè)高次方程,求解比較困難.但仔細(xì)觀察后可以發(fā)現(xiàn),原方程組中有局部( x2 + 2x)重復(fù)出現(xiàn),可以參照例1的解法,將整體換元,設(shè) a = x2 + 2x ,這樣可以轉(zhuǎn)化為 a2 - a - 2 = 0 ,通過求解 a 的值再求解未知數(shù) x 的值.
解:設(shè) a = x2 + 2x ,則原方程可以簡(jiǎn)化為a2 - a - 2 = 0 ,解得,a =-1或2,
當(dāng) a=-1時(shí),則 x2 + 2x=-1,解得 x=-1,
當(dāng) a =2時(shí),則 x2 + 2x =2,
解得 x =3 - 1或 x = - 3 - 1,
所以方程的解為 x =-1、 3 - 1、- 3 - 1.
評(píng)注:尋找方程中的局部“整體”并換元代替能夠簡(jiǎn)化方程,將高次方程轉(zhuǎn)化為常規(guī)方程,然后通過二次或多次求解常規(guī)方程的方法就可以達(dá)到求解高次方程的目的.
二、整體換元法妙解一元根式方程
未知數(shù)含在根號(hào)下的方程叫作根式方程.其求解的基本思想是通過去根號(hào)將根式方程轉(zhuǎn)化為整式方程來解,一般常把方程中含有未知數(shù)的根式作為整體進(jìn)行換元,從而將根式方程整式化,降低求解的難度.其中需要特別注意偶次根式的被開方數(shù)需要大于等于“0”,在“設(shè)元”時(shí),要注意新“元”的限制范圍.
例3 解方程 x - 3 + 2 x - 3 = 3 .
分析:這是一道含有根式的方程,且未知數(shù)有一定的范圍,所以 x ≥ 3.另外( x - 3)與x - 3 有平方關(guān)系,可以設(shè) t=x - 3 ,將原方程簡(jiǎn)化為 t2 + 2t = 3 ,通過求解 t 的值,再借助t=x - 3 解出未知數(shù) x 的值.
解:設(shè)t=x - 3 ,則t ≥ 0,
原方程可簡(jiǎn)化為 t2 + 2t = 3 ,
解得,t=-3(舍去)或t=1,
當(dāng) t =1時(shí),則x - 3 =1,解得 x =4,
所以,方程的解為 x =4.
三、整體換元法妙解一元分式方程
整體換元法可以將分式方程轉(zhuǎn)化為整式方程,或化為一個(gè)簡(jiǎn)單的分式方程來求解.我們常把方程中的一個(gè)分式作為整體進(jìn)行換元,換元時(shí)要注意分子、分母互換的兩個(gè)分式可以用新元和它的倒數(shù)來表示.同時(shí),設(shè)元時(shí)要注意新元的取值限制(分母≠0),在求得最后結(jié)果時(shí)需要加以檢驗(yàn)和舍棄.
評(píng)注:用換元法解分式方程,可簡(jiǎn)化計(jì)算過程,減少計(jì)算量,是一種常用的方法.在求解該方程的過程中要注意無(wú)解的情況,將其舍棄.
整體換元法在解方程中的應(yīng)用十分廣泛,整體換元可將原方程簡(jiǎn)化為我們常見的方程,易于解答.整體換元法也體現(xiàn)了數(shù)學(xué)中“化未知為已知”的方法,希望同學(xué)們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中能夠靈活運(yùn)用該思想方法.