林正坤
在解答比較復雜的代數(shù)問題時,我們通常會采用換元法來幫助我們理清題目中的數(shù)量關系,使問題化難為易、化繁為簡,然后順利獲解.運用換元法解題首先要根據(jù)問題的特征或數(shù)量關系引進新的輔助元來替換原問題中的數(shù)、字母、式子等,然后求出新元的值,再將求得的值帶回所設的換元式,帶入替換關系中,求出原來的未知量或變量,最后對解出的答案進行檢驗.本文主要介紹換元法在因式分解、解方程以及整式運算中的應用.
一、換元法在因式分解中的妙用
當我們在進行因式分解時,如果一個多項式的項數(shù)、字母較多,次數(shù)較高或含有代數(shù)式乘積的項時,可對多項式中某些相同的部分設輔助元進行代換,讓整個題干的因式項數(shù)減少或因數(shù)次數(shù)降低,從而方便解題.
評注:用換元法分解因式時,不必將原式中的元都用新元代換,根據(jù)題目需要,引入必要的新元,原式中的變元和新的變元可以一起變形.換元法的本質就是簡化多項式.
二、換元法在解方程中的妙用
當我們遇到分式方程、無理方程、高次方程等直接求解比較困難的方程問題時,可考慮運用換元法,把方程中的某個式子看成一個整體,用一個變量去代替它,通過變量代換實現(xiàn)降次、無理式轉化為有理式、分式轉化為整式的目的,從而使較繁難的問題變?yōu)檩^簡易的問題.
評注:如果用開平方的方式解答無理方程,會導致整個方程的次方數(shù)過高,使解題過程更加困難.因此我們可以根據(jù)題目的要求和代數(shù)式的特性,利用換元法把無理方程巧妙地轉化為有理方程.
三、換元法在整式運算中的妙用
在整式運算中,對一些較為復雜的題目,直接求解顯然不易入手時,同學們可以考慮整體換元.整體換元的關鍵是要構造元和設元,就是要將已知式中結構相同的某個部分看作一個整體,用一個新的變量去替代它,然后再結合題目形式進行變形求值,從而使問題得以簡化.
例3求(1+2+3+…+998)(2+3+4+…+ 999)-(1+2+3+…+999)(2+3+4+…+998)的值.
分析:從整式的整體上來看,我們需要找尋其中的共同點,將這些共同點利用新元進行代替,讓整個式子得以簡化.通過觀察我們可以將第一個式子(1+2+3+…+998)設為x,將(1+2+3+…+999)設為y,然后就可以將其帶入后面兩個式子中將整式進行簡化.
解:設1+2+3+…+998=x;
1+2+3+…+999=y.
將x,y代入原式后可得
x(y-1)-y(x-1)=(xy-x)-(xy-y)
= y-x=999.
評注:本題中每一個代數(shù)式都可以用新元替代原有的式子,但是取不同的代數(shù)式換元后,運算難度會有所不同,所以我們在利用換元法解題的時候需要仔細觀察,尋找規(guī)律,找到最合適設置新元的位置代入換算.