内容正文:
第28讲 整体思想与代数运算
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整体思想就是从问题的整体性质出发,突出对问题的整体结构的分析和改造,发现问题的整体结构特征,善于用“集成”的眼光,把某些式子或图形看成一个整体,把握它们之间的关联,进行有目的、有意识的整体处理.
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1.整体思想求代数式值的几种形式:
(1)整体代入求值:一般只有一个条件,我们将已知条件看成一个整体,根据关键因素进行倍数提取及括号添加,从而将所求代数式与已知条件建立关系.
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(2)整体加减求值:一般有两个条件,我们将两个条件看成两个整体,
根据所求代数式各项的系数进行适当变形,然后进行加减,从而将所求
代数式与已知两个条件建立关系.
(3)整体构造求值:一般为代数式的展开式,根据所求系数,可以令
为适当的值,从而将所求系数之和与左侧代数式的值建立关系.若对
赋值一次无法直接求出部分系数之和,我们可进行两次赋值,然后利用
整体加减法进行处理.
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2.整体思想就是在解决数学问题时,将要解决的问题看作一个整体,通过对问题的整体形式、整体结构、已知条件和所求问题综合考虑后,得出结论.整体思想的应用,要做到观察全局、整体代入、整体换元、整体构造.整体思想是一种重要的数学思想,我们在解题过程中经常会用到.整体思想使用得恰当,能提高解题效率,减少不必要的计算,直奔主题,因而整体思想在处理数与式的运算、方程、几何计算等方面有着广泛的应用,是初中数学学习中的重要思想方法.
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知识点一:整体思想在代数式求值中的应用
我们知道, ,类似地,我们把
看成一个整体,则
“整体
思想”是中学数学解题中的一种重要的思想方法,它在多项式的化简与
求值中应用极为广泛.请尝试:
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(1)把 看成一个整体,合并
的结果是_ __________.
<m></m>
思路点拨 利用整体思想,进行计算即可解答.
解题过程
故答案为
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(2)已知 ,求 的值.
思路点拨 利用整体思想,判断代数式 与
的关系,将 整体代入进行计算即可解答。
解题过程 ,
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(3)已知 ,求
的值.
思路点拨 根据已知易得 ,然后再将所求的式子去括号、
合并同类项,进行计算即可解答.
解题过程 ,
,即
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方法提炼 本题考查整式的化简求值,代数式中的字母表示的数没有明确告知,而是隐含在题设中,首先应从题设中获取与所求代数式相关的代数式的值,然后把要求的代数式变形整理出条件中已知或已求得的代数式,利用整体代入法求代数式的值.
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整体代换是数学的一种思想方法,在求代数式的值时,整体
代换思想很常用,例如 ,求 的值,我们将
作为一个整体代入,则原式
仿照上面的解题方法,完成下面的问题:
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(1)若 ,则 _ _______.
<m></m>
[解析]
原式
故答案为 .
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(2)若 ,求 的值.
[答案]
.
原式 .
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知识点二:整体思想在解方程中的应用
【问题情境】解方程:
【问题探究】设 ,则原方程可化为
移项,得 ,
合并同类项,得 ,
系数化为1,得 ,
,解得
利用上述方法解方程:
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思路点拨 设 ,则原方程可化为 ,求得
,则 ,即可求解方程.
解题过程 设 ,则原方程可化为 ,移项,得
,
合并同类项,得 ,系数化为1,得 ,解得
.
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方法提炼 本题考查一元一次方程的解法,整体换元法是解方程常用的方法,即将方程中重复出现的关于某未知数的代数式用新的未知数表示,可起到降次、消元或化繁为简的效果.
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解方程:
[答案] 设 ,则原方程可化为 ,解得 ,解得
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若
(1)当 时,有何结论?
思路点拨 把 代入所给等式中得到 ,即
解题过程 当 时, ,即
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(2)当 时,有何结论?
思路点拨 把 代入所给等式中得到
,整理得
.
解题过程 当 时, ,即 ①.
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(3)当 时,有何结论?
思路点拨 把 代入所给等式中得到
,整理得
.
解题过程 当 时, ,
即 ②.
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(4)求 的值.
思路点拨 把(2)和(3)中的两个结论相减可计算出
的值
解题过程 由①-②得
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方法提炼 从整体去观察一个代数式或等式,可以从宏观上掌握一个代数式的结构特征,而将题中的 用特殊的值代入,根据左右两边代数式的恒等关系又可从微观上探究系数之间的关系,这种既看局部、又看整体的研究方法是解决问题普遍而有效的方法.
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1.已知 满足 ,则代数式 的值为
( )
C
A.0 B.-1 C.-7 D.-10
2.若 ,则 的值为( )
B
A.-10 B.-4 C.4 D.10
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3.已知 ,则多项式 的
值为 ( )
A
A.2 B.6 C.-6 D.-2
[解析]
.
故选A.
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4.当 时,代数式 的值为10,则当 时,代数
式 的值为 ( )
D
A.12 B.10 C.7 D.4
[解析] 当 时, ,
当 时,
故选D.
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5.一题多解是拓展我们发散思维的重要策略.对于方程“
”可以有多种不同的解法,观察此方程,
假设
(1)原方程可变形为关于 的方程:____________,通过先求 的值,
从而可得 _ _.
<m></m>
<m></m>
(2)上述方法用到的数学思想是__________.
整体思想
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6.当 时, 的值是-1,则 的值是___.
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7.已知关于 的一元一次方程 的解是 ,那么
关于 的一元一次方程 的解是________.
<m></m>
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8.在如图所示的幻方中,各行、各列及各条对角线上的三个数字之和均
相等,则代数式 的值为___.
7
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19
9
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[解析] 由题意可得 ①, ②, ③,① ③,得 ,整理,得 ,则 故答案为9.
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9.已知 是关于 的方程 的解.
(1)求代数式 的值.
[答案] 把 代入 中,得
.
(2)求代数式 的值.
[答案]
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10.已知四个多项式 ,
有下列结论:
①四个多项式的和是大于1的正数;
②若多项式 是关于 的二次二项式,则该多项式的
二次项系数为3或4;
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③若 的取值满足 的绝对值之和为3,则存在 的值,使多项式
的值为0.
其中正确的有( )
B
A.0个 B.1个 C.2个 D.3个
[解析] ① ,
四个多项式的和是大于或等于1的正数,故①错误.
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② ,
多项式 是关于 的二次二项式,
或 ,解得 或 .
或4. 二次项系数为3或4,故②正确.
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③
,解得
,
不存在 的值,使多项式 的值为0,故③错误.
正确的有1个.故选B.
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11.如图,在一个大长方形中放入三个边长不相等
的小正方形①,②,③,若要求两个涂色部分的
周长差,只要知道下列哪两条线段的差的绝对值?
( )
B
A. B. C. D.
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[解析] 如图,设小正方形①,②,③的边长分别是
,
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又
两个涂色部分的周长差 只要知道 ,即可求出两个涂色部分的周长差.
故选B.
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12.定义:对于一个数 ,我们把 称作 的“相伴数”.若 ,则
;若 ,则 例如: , 已
知当 时,有 ,则代数式 的
值为_ ____.
<m></m>
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[解析] 当 > < 0时, ,
.
.
故答案为 .
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13.已知
,则
___.
5
[解析]
,
令 ,则 ,
即 ①.
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令 ,则 ,即
②.
① ②得
令 ,则 ,即 .
故答案为5.
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14.阅读下列解方程的途径:
(1)按照图1所示的途径,填写图2内空格.
①_ _________;②______.
<m></m>
<m></m>
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(2)已知关于 的方程 的解是 或 ( )
均为常数),求关于 的方程 为常数,
的解(用含 的代数式表示).
[答案] 由题意得 或 ,解得 .
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15.数学中,运用整体思想在求整式的值时非常重要.
例如:已知 ,则
请你根据上面材料解答以下问题:
(1)若 ,求 的值.
[答案]
.
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(2)当 时, ,求当 时,
的值.
[答案] 当 时,
当 时, .
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(3)当 时, ,直接写出当
时, 的值(用含 的代数式表示).
[答案] 当 时,
.
当 时,
.
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16.若一个四位自然数 的各个数位上的数字均不为0,且前两位数字之
和为5,后两位数字之和为6,则称 为“智慧数”.把“智慧数” 的前两
位数字和后两位数字整体交换得到新的四位自然数 ,规定
.例如: 是“智慧
数”,则 ;
不是“智慧数”.
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(1)判断2342和4152是否是“智慧数”,并说明理由.
[答案] 2342是“智慧数”.理由如下:
是“智慧数”.
4152不是“智慧数”.理由如下:
不是“智慧数”.
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(2)若自然数 是“智慧数”(其中
,且 为整数),若
恰好能被5整除,求出所有满足条件的自然数 的值.
[答案] 自然数 是“智慧数”,
.
,
.
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恰好能被5整除,
,且 为整数,
的个位数字为0或5.
当个位数字为0时,若 的值是正数,个位数字为3,则
,不存在.
当个位数字为0时,若 的值是负数,个位数字为7,则
.
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当 时, ,则自然数 为1442;
当 时, ,则自然数 为2351.
当个位数字为5时,若 的值是正数,个位数字为8,则
当 时, ,则自然数 为4124;
当 时, ,则自然数 为3215.
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当个位数字为5时,若 的值是负数,个位数字为2,则 ,不存在.
综上所述,所有满足条件的自然数 的值为1442,2351,4124,3215.
53
$$