换元法在因式分解中的应用
因式分解是初中代数课中一种重要的恒等变形,它是分式通分、约分、解方程以及三角函数的基础。学好因式分解,对以后数学的学习有着非常重要的意义。
除教材上介绍的因式分解的方法外,换元法也是一种比较常用的方法。 例1.分解因式:?x?y??4?x?y??4 (济南市 2007)
2分析:如果将原式变形,就会得到一个二次多项式,不利于因式分解。换个角度考虑,可以将x?y看成一个整体,则原式就变成这个整体为未知量的二次多项式。
解:设x?y?u 原式?u2?4u?4 ??u?2?
2 ??x?y?2?
2例2.分解因式:4?3x2?x?1??x2?2x?3???4x2?x?4?
2分析:本题如果展开,就会出现四次多项式,不利于因式分解。因此可以尝试用换元法进行因式分解。观察原式中各个局部之间的简单运算关系,有:
4x2?x?4? 3x2?x?1?x2?2x?3,将其中两部分设为辅助元,则可以表示
????出第三部分。
解:设3x2?x?1?A,x2?2x?3?B,则4x2?x?4?A?B。
原式?4AB??A?B????A?B?
22???3x2?x?1?x2?2x?3????2x2?3x?2?
22使用换元法的关键是选择辅助元。在选择辅助元时,要反复比较式子中重复出现的整体结构,以便寻找最恰当的辅助元。
第三章换元法在化简二次根式中的应用
在化简二次根式的过程中,常常会因为根式下的式子过于复杂而无从下手,
这时可以考虑通过换元将复杂的式子简单化,从而有助于二次根式的化简,下面介绍两种应用换元法化简二次根式的方法。
3.1设元代数,化已知为未知
例3.若x?1?1?,求x2?1?x的值 2002???2?2002?分析:2002是一个较大、带根号的无理数,直接代入较复杂,因此可以尝试用字母换元代入。
1?1?11?1?2??x?1?y??y??0 解:设y?2002,则x??,,且y?????4?y?y2?y?21?1?1?1?1?1?1?1?????????y??y??y??y?原式? ????????4?y?2?y?2?y?2?y?2?y?2002
3.2设元代式,无理变有理
例4. 化简
aa?bba?ab(陕西省 2008)
分析:本题中的式子较复杂,可以利用换元,将无理式转化为有理式,便于计算。 解:设a?x,b?y,
x3?xy2x?x?y??x?y?原式?2 ?x?x?y?x?xy ?x?y?a?b
解题时,根据需要,把较大的数字或复杂的式子用字母代换,这样会使得式子中的各种关系更加明朗,化简或计算也会更加简便。
第四章换元法在解方程中的应用
除了课本中介绍的解方程的基本方法以外,换元法也是解方程的一种常用的方法。如果方程F?x??0的左端F?x?是一个复合函数:F?x??f?u?,u???x?,而方程f?u??0和u???x?是比较简单的方程,则可进行换元。令u???x?,这样
方程就转化为f?u??0,方便运算。但值得注意的是,换元后的方程定义域发生了变化,应考虑增根或失根的可能。下面就列举三种常见的用换元法可解的方程类型及换元方法。
4.1分式方程
形如af?x??b?c?0 f?x?b?c?0,即au2?bu?c?0 u令u?f?x?,原方程化为au??c?c2?4ab?c?c2?4ab 解得u?,原方程化为两个简单方程f?x1??,
2a2a?c?c2?4ab,注意检验根。 f?x2??2axx2?15?? 例5.解方程2x2x?1分析:此分式方程左边的两个分式互为倒数,可采用换元法来解。
x15x2?11?u,则?,原方程化为u?? 解:设2u2x?1xu1,u2?2 21x1?,即x2?2x?1?0,解得x1?x2?1 当u1?时,有22x?12x?2,即2x2?x?2?0,无实数解 当u2?2时,有2x?1解得u1?经检验,x?1是原方程的解。
4.2一元二次方程
形如a?f?x???bf?x??c?0
2令u?f?x?,原方程化为一元二次方程ax2?bx?c?0
?c?c2?4ab?c?c2?4ab解得u?,原方程化为两个简单方程f?x1??,
2a2a?c?c2?4ab f?x2??2a