初中数学竞赛题解方程难住了很多尖子生,你能用多久解答?

初中数学竞赛题解方程难住了很多尖子生,你能用多久解答?

首页休闲益智时移竞赛更新时间:2024-08-02

题一、
解方程:(2√(x−1)−5)/(√(x 3−4√(x−1))−√(x 8−6√(x−1)))=1

分析题目
分析题目,极度复杂的根式方程,根式下面套根式,难度非常大,常规思路几乎寸步难行,仔细分析分子,发现,刚好是分母的两个根式下面代数式相减,这就好办了,直接对分子凑平方差公式,不就可以约掉分母,进而简化了整个方程,然后我们再来寻找突破口,据此分析,我们凑配分子的项次后得到,
((x 3−4√(x−1))−(x 8−6√(x−1)))/(√(x 3−4√(x−1))−√(x 8−6√(x−1)))=1

凑配后就很明显了,分子两个项次平方差公式因式分解后刚好约掉分母,即得到,
√(x 3−4√(x−1)) √(x 8−6√(x−1))=1

此时仍然是双虫根式,但我们对两个根式下面的代数式凑根式的完全平方式,都按关于√(x−1)进行凑配,即得到,
√(x−1 4−4√(x−1)) √(x−1 9−6√(x−1))=1

可以看出,两个根式下面的代数式刚好都是完全平方式,合成后得到,
√(√(x−1)−2)² √(√(x−1)−3)²=1

根号与平方抵消掉了,带上绝对值符号,即得到,
|√(x−1)−2| |√(x−1)−3|=1

此时我们就要分情况讨论来去掉绝对值符号了,

情况一,当√(x−1)<2,平方去根号,并结合根式非负性即x≥1,很容易得到,1≤x<5
此时去掉绝对值符号,即得到2−√(x−1) 3−√(x−1)=1,整理移项后平方去根号,很容易解得解得x=5,但显然与此种情况下的范围1≤x<5矛盾,此种情况下无解,

情况二,当2≤√(x−1)≤3,平方去根号,并结合根式非负性即x≥1,很容易得到,5≤x≤10 ,此时去掉绝对值符号,即得到,√(x−1)−2 3−√(x−1)=1,根式抵消掉了,方程恒成立

情况三,当√(x−1)>3,平方去根号,并结合根式非负性即x≥1,很容易得到,x>10,此时去掉绝对值符号,即得到√(x−1)−2 √(x−1)−3=1,整理移项后平方去根号,很容易解得x=10,但显然与此种情况下的范围x>10,矛盾 ,此种情况下无解

综上,解得5≤x≤10

参考答案

题二、
解方程:(√x−2)⁴/(1 (√x−3)²) (√x−3)²=1

分析题目
分析题目,表面上看,是极其复杂的高次分式方程,难度不小,还带根式,但,根号X可以直接换元去掉根号,所以不是问题,仔细分析,发现,给等号左边的第二个项次凑个负一,刚好和第一个项次的分母构成共轭式子,不就是平方差公式,似乎可以直接去分母了,思路可行,据此我们来解题,将等号右边的常数1,移到等号左边,即得到,
(√x−2)⁴/(1 (√x−3)²) (√x−3)²−1=0

然后通分,可以看出,后两项看成一个整体,乘以分母,刚好是一个平方差公式,直接平方差公式展开即可,即得到,
((√x−2)⁴ (√x−3)⁴−1)/(1 (√x−3)²)=0

分母不可能为0,去分母后得到(√x−2)⁴ (√x−3)⁴=1

这是一个典型的以根号x为变量的一元四次方程,两个四次项之和为常数的特殊四次方程,高效率解法就是均值换元法,即,引入两个四次项底数的均值参数p,也就是设定,
p=√x−(2 3)/2,整理得到p=√x−5/2

则代入到上述方程中转换得到,
(p ½)⁴ (p−½)⁴=1

然后再分别展开一个二次,即得到,
(p² ¼ p)² (p² ¼−p)²=1

此时需要化零为整看待,将p方加四分之一看成一个整体,那就是两个共轭式子的平方和,则展开后,二次项翻倍,交叉项抵消掉了,即得到,
2(p² ¼)² 2p²=1

继续展开平方项次,即得到,
2(p²)² p² ⅛ 2p²−1=0

整理成关于p²的一元二次方程的一般形式即得到,
2(p²)² 3p²−7/8=0

直接十字相乘法因式分解得到,(2p² 7/2)(p²−¼)=0

两个式子乘积为0,那只能是分别等于0,但显然第一个乘积项恒大于等于7/2,则只能是第二个乘积项=0,即有,p²−¼=0

即,解得p=±½,带回参数设定方程即得到,
√x−5/2=±½

解得x=4或9

参考答案

题三、
解方程组:
x−y √((x−y)/(x y))=20/(x y),
x² y²=34

分析题目
分析题目,二元的根式套分式方程,那我们需要兼顾考虑消元何去根号,第二个方程较为单一,所以主要分析第一个方程,分析发现,等号两边去分母后,似乎可以凑出平方差的一元二次方程,那不就直接破题了,据此分析我们来解题,

首先,确认取值范围以避免增根,由根式的非负性可以得到,
(x−y)/(x y)≥0

显然不等号两边同时乘以X加Y的平方,不变号,即得到,
x²−y²≥0

此时,我们对原方程的第一个方程,等号两边同时乘以X加Y,去分母后得到,
(x−y √(x−y)/(x y))(x y)=20

此时,我们在对根式的分子分母约分时,需要考虑到x y的正负性,所以需要分情况讨论,

情况一:当x y<0时,则,展开等号左边的括号,前面的x-y与x y刚好是平方差公式,展开即得到,接着就是根式的分子分母约分,考虑到x y<0,则就等价于-√(x y)²约掉一个√(x y)后得到,需要补一个负号,即得到,
x²−y²−√(x²−y²)−20=0

此时我们需要化零为整,整体看待x²−y²,看成是一个关于√(x²−y²)的一元二次方程,则很容易十字相乘法因式分解得到,
(√(x²−y²) 4)(√(x²−y²)−5)=0

两个式子乘积为0,那只能是分别等于0,但考虑到第一个乘积项显然恒大于等于4,则只能第二个乘积项等于0,即有,x²−y²=25,结合原方程组的第二个方程,很容易解得,
x²=59/2,y²=9/2

再结合x y<0,则开方得到两组解,即
x=−√118/2,y=±3√2/2

情况二:当x y>0时,则,展开等号左边的括号,前面的x-y与x y刚好是平方差公式,展开即得到,接着分子分母的根式直接约掉即可,即得到
x²−y² √(x²−y²)−20=0

此时我们同样需要化零为整,整体看待x²−y²,看成是一个关于√(x²−y²)的一元二次方程,则很容易十字相乘法因式分解得到,
(√(x²−y²)−4)(√(x²−y²) 5)=0

两个式子乘积为0,那只能是分别等于0,但考虑到第二个乘积项显然恒大于等于5,则只能第一个乘积项等于0,即有,x²−y²=16

结合原方程组的第二个方程,很容易解得,
x²=25,y²=9

再结合x y>0,则开方得到两组解,即x=5,y=±3

综上,方程有四组解
(x,y)=(−√118/2,±3√2/2)或(5,±3)

参考答案



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