数学思想方法揭秘-10(原创)

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第52题

原讲解视频网址https://www.ixigua.com/i6699701995680301581/,方法不错。

下面是另两种方法,用不等式来解,如下图。

总结:利用方程和不等式的辩证关系,方程&等式与不等式是有关系的有联系的,方程或等式是不等式的特殊情况,不等式是一般情况。但对等式和不等式,很多人会先入为主,想当然地总觉得等式比不等式更有确定性更靠谱,不敢单向越过等式到不等式的边界,这是画地为牢。要辩证地看待和利用特殊与一般的关系,双向考察,其实离开特殊情况去研究一般情况或者说从特殊情况变到一般情况,天地更广阔了,可得到更多认识,也能更深刻地了解特殊情况存在的由来和条件,因为一般情况是常态是本源,通常由一般衍生出特殊。这道题我们大胆地从特殊到一般,也就是根据等式与不等式的联系进行导航,由等式联想到不等式,变出不等式。这题的两种方法都用到不等式中等号成立的(边界)条件。

第一种方法,观察方程特征,3个方程式左边有4次方(偶数次方)和2次方,而右边为2次,左边还有数字4,平方数。如果能把4次降为2次,次数就统一了,直觉上感觉变简单了。故想到把4次方和4组合在一起,根据基本不等式进行降次,降到2次,得到方程式1、2、3。根据”数学解题的本质是变化”这句话的指引,我们要思考下一步如何变。容易想到的变化手段是把这三个方程式想加。

第二种方法,观察题目中的三个方程式,发现它们的特征,还能怎么做,怎么变化?经过试探后只能是先把这三个原方程式相加。分组思想,相加后要想到把x^4、y^4 、z^4分为一组,再联想到开头的引理,这个引理大多数学生都应该碰到过。在探索本题的解题方法时,要时刻抓住方程式右边的系数5是怎么来的,反过来想就是如何处理5这个系数。5这个数在这里很可能要分拆,也就是要变成几个系数相加得到5,上面的方法也验证了这一点。

  这道题和数学思想方法揭秘-5中的第19题类似,都用到方程与不等式的特殊与一般的关系,从方程联想到不等式。

第53题

原视频没有给出证明,只是猜测了方程的解,这里给出严谨的证明过程,如下图。

总结:这题两个未知数,一个方程式,不是常规的方程。根据方程式的特征,很容易得出开头的两组解,它们是特殊值。另外还可得出正数解和负数解的对应关系。接下来的证明方法,要根据方程式右边的特点,是两个连续的整数(x和x+1)相乘,所以要想到方程左边的y^3如何分解成两个数相乘,如果其分解形式用理性思维抽象思维想不出来,可以用几个具体的y值看下一分解情况,例如2^3、 3^3、 4^3、6^3 ,看看这些具体的数如何分解成两个数相乘,得到感性认识,再回到抽象理性认识上,就能得出要按y是质数还是合数来分类讨论,根据这个分类情况,再补充x=1、y=1的情况(因为1既不是质数也不是合数),最前面x=0、y=0都有了。此题的一个关键是要发现x和x+1是互质的关系,这个既然想到要分解,就能联想到公约数,进而能联想到小学学过的公约数辗转相除法,在大脑中一秒钟就能发现这个关系,根据这个关系,可得出y为合数时,左边只能分解成c^3 \times d^3 的形式(c\geq 2,d \geq 2),分别对应x和x+1。

敏锐的观察、特殊值思想、丰富的联想、分类思想、抽象到具体的相互转化相互利用。从方程式右边联想到要对左边进行分解或者说分拆,类似因式分解。

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