運(yùn)用轉(zhuǎn)化思想解決數(shù)學(xué)問題

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

轉(zhuǎn)化思想和構(gòu)造思想是中兩大基本的思想,本文就是想利用轉(zhuǎn)化思想最重要也是最有效的思想之一��轉(zhuǎn)化為已能解決的問題來解競賽題。本文以競賽題目中經(jīng)常會出現(xiàn)一些關(guān)于素?cái)?shù)、帶余除法、完全平方數(shù)等問題為著手點(diǎn),這些都是屬于初等數(shù)論范疇,而且這些幾乎在每年競賽題中都會出現(xiàn),包括聯(lián)賽、冬令營、中國國家隊(duì)選拔,乃至在IMO中都是必考的內(nèi)容,所以大家應(yīng)該對此給予重視。對于數(shù)論的,不能操之過急,應(yīng)該首先把數(shù)論的基礎(chǔ)和性質(zhì)認(rèn)真的系統(tǒng)的一遍,對競賽中出現(xiàn)相應(yīng)的題目進(jìn)行反思,這一點(diǎn)是很重要的。我們一同來體會一下最近幾年全國和各省市競賽題目中常見的問題,如何把問題轉(zhuǎn)化。
例1 設(shè)m是不能表示為三個互不相等的合數(shù)之和的最大整數(shù),求m的值。
分析 我們不妨先求出三個互不相等的合數(shù)之和,即4+6+8=18,所以容易想到17是不能表示為三個互不相等的合數(shù)之和的最大整數(shù)。
解:由于4+6+8=18,故下面我們就來證明m的最大整數(shù)是17。
當(dāng)m>18時,若,則m>9

即任意大于18的整數(shù)均可以表示為三個互不相等的合數(shù)之和,故m=17
此題容易入手,逆向去考慮,采取極端性想法使問題得以解決。
例2 求滿足等式的正整數(shù)x、y。
分析 此問題容易想到因式分解,再加之問題里有數(shù)2003,因?yàn)?003是質(zhì)數(shù),這也是一個信息。
解:觀察式子特點(diǎn)不難得出

故所求的正整數(shù)對(x,y)=(1,2003),(2003,1)
此問題考察的重點(diǎn)在于因式分解。
例3 如果對于不小于8的自然數(shù)n,當(dāng)3n+1是一個完全平方數(shù)時,n+1都能表示成k個完全平方數(shù)的和,那么k的最小值是________。
分析 我們采取分析法,因?yàn)槭且粋完全平方數(shù),所以設(shè),再去推導(dǎo)n和a的關(guān)系,使問題不斷得到解決。
解:由已知是一個完全平方數(shù),所以我們就設(shè),顯然不是3的倍數(shù),于是,從而
即,所以k的最小值是3
此是解決數(shù)論問題的一個常用的,也是基本的一個。
例4 設(shè)為完全平方數(shù),且N不超過2392。求滿足上述條件的一切正整數(shù)對(x,y)共有________對。
分析此題與例3有相似之處,但是要難一些。首先用到了性質(zhì)8,然后再結(jié)合不等式解決此問題。
解:,且23為素?cái)?shù),N為不超過2392的完全平方數(shù)

所以共有(1,19),(2,15),(3,11),(4,7),(5,3)以及(1,88),(2,84),…,(22,4)
故滿足條件的(x,y)共有5+22=27對
此問題用到了數(shù)論里常用的方法��不等式法。把一個整數(shù)問題轉(zhuǎn)化為不等式問題,就會求出上(下)界,從而限定出所求數(shù)的范圍,同時又是整數(shù),故而使問題得以解決。
例5 已知方程的根都是整數(shù),求整數(shù)n的值。
分析 已知方程的根是整數(shù),所以先把根求出來,所以根號下的數(shù)就應(yīng)該是完全平方數(shù),故此問題得以解決。
解:由求根公式解得
因?yàn)榉匠痰母际钦麛?shù)
所以是完全平方數(shù)
設(shè),則有

所以,分別解得整數(shù)n的值為10,0,-18,-8
此題的難點(diǎn)在于知道是完全平方數(shù)之后,如何分解它,實(shí)際上是在解一個不定方程問題。
例6設(shè)四位數(shù)是一個完全平方數(shù),且,求這個四位數(shù)。
解:設(shè)

由于67是質(zhì)數(shù),故與中至少有一個是67的倍數(shù)
此問題值得注意的是我們在設(shè)未知數(shù)的時候,采取整體代換,即把看成整體,從而使問題簡化。
例7 一個自然數(shù)減去45及加上44都仍是完全平方數(shù),求此數(shù)。
分析 此類型問題在考試中出現(xiàn)多次,它的方法基本上是設(shè)出之后做差,然后運(yùn)用平方差公式分解,最后去解不定方程。
解:設(shè)此自然數(shù)為x,依題意可得

但89為質(zhì)數(shù),它的正因子只能是1與89,于是
解之,得n=45。代入(2)得。故所求的自然數(shù)是1981。
此問題是比較典型的,兩個式子三個未知數(shù),感覺沒有辦法解決,但是一做差就是柳岸花明又一村,所以在一些問題中我們經(jīng)常把幾個式子做差或者做和,來發(fā)現(xiàn)其中的奧妙。
在解決數(shù)學(xué)問題時,我們要以不變(知識)去應(yīng)萬變(問法),不斷去探索,有時候我們可以用特值去驗(yàn)證結(jié)論,這樣就會有一個大致的方向,再通過不斷的把問題轉(zhuǎn)化,從而解決數(shù)學(xué)問題。


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