“設(shè)而不求”的未知數(shù)

“設(shè)而不求”的未知數(shù)

“設(shè)而不求”的未知數(shù)

     讓我們先看一道簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)題.

  三角形的面積.

   設(shè)這個(gè)三角形的斜邊長(zhǎng)度為c,因?yàn)樾边吷系闹芯€長(zhǎng)是1,所以斜邊長(zhǎng)c=2.再設(shè)兩條直角邊的長(zhǎng)度是a,b,面積是S,那么

   

  把②,③代入④式得

  在這個(gè)題目中,只要求出未知數(shù)S的值,而我們卻設(shè)了三個(gè)未知數(shù):a,b,S,并且在解題過程中,我們也根本沒求a,b的值.但是由于增設(shè)了a,b后,給我們利用等量關(guān)系列方程及方程組求S的值,帶來了很大的便利,像這種未知數(shù)(a,b)就是本講所要介紹的“設(shè)而不求”的未知數(shù).

  所謂“設(shè)而不求”的未知數(shù),又叫輔助元素,它是我們?yōu)榻鉀Q問題增設(shè)的一些參數(shù),它能起到溝通數(shù)量關(guān)系,架起連接已知量和未知量的橋梁作用.

  2

  求x+y+z的值.

  分析 已知條件是以連比的形式出現(xiàn)時(shí),往往引進(jìn)一個(gè)比例參數(shù)來表示這個(gè)連比.

  

  則有

  所以

  所以 x+y+Z=0

  說明 本例中所設(shè)的k,就是“設(shè)而不求”的未知數(shù).

  3 已知p,qr都是5的倍數(shù),rqp,且r=p+10,試求

   不妨設(shè)p=5k1,q=5k2,r=5k3,由題意可知,k1,k2,k3都是整數(shù).因?yàn)?/font>rqp,所以k3k2k1.又因?yàn)?/font>

  所以 5k3=5k1+10,

  所以 k1+2k2k1

  所以 k2=k1+1

  將①,②代入所求的代數(shù)式得

  說明 本題中k1,k2,k3均是“設(shè)而不求”的未知數(shù).

   

  

a1,并且設(shè)

  分子:n-13=ak1,①

  分母:5n+6=ak2.②

  其中k1,k2為自然數(shù).

  由①得n=13+ak1,將之代入②得

                 71+5ak1=ak2

  所以               a(k2-5k1)=71

  由于71是質(zhì)數(shù),且a1,所以a71,所以

  n最小為84

  5甲、乙、丙、丁四人,每三個(gè)人的平均年齡加上余下一人的年齡分別為29,232117,這四人中最大年齡與最小年齡的差是多少?

   設(shè)四個(gè)人的年齡分別記為ab,c,d,根據(jù)題意有

       

  由上述四式可知

       

  比較⑤,⑥,⑦,⑧知,d最大,c最小,所以⑤-⑧得

  說明 此題不必求出a,b,c,d的值,只須比較一下,找出最大者與最小者是誰,作差即可求解.

  6 設(shè)有n個(gè)數(shù)x1,x2,…,xn,它們的值只能是0,12三個(gè)數(shù)中的一個(gè),如果記

  試用f1f2表示

   設(shè)在x1,x2,…,xn這幾個(gè)數(shù)中取值為0的有s個(gè),取值為1的有t個(gè),取值為2的有r個(gè),則s+t+r=n,0tn,0sn,0rn,由此得

  所以

  說明 本題借助于s,t,r找到了fkf1,f2的關(guān)系表達(dá)式.

   

  

整除.根據(jù)一個(gè)數(shù)能被9整除的特征有

  即             α+β+3=9m1(m1為自然數(shù))

  又由于    0≤α≤9,0≤β≤9,則有

  從而有

  同理,按照一個(gè)數(shù)被11整除的特征有

  ①與②相結(jié)合,并考慮0≤α≤90≤β≤9,故只有α=2,β=4

  所以原自然數(shù)為 6 224 427

  8 我手中的卡片上寫有一個(gè)三位數(shù),并且個(gè)位數(shù)不為零,現(xiàn)將個(gè)位與百位數(shù)字對(duì)調(diào),取兩數(shù)的差(大數(shù)減小數(shù)),將所得差的三位數(shù)與此差的個(gè)位、百位數(shù)字對(duì)調(diào)后的三位數(shù)相加,最后的和是多少?

  

   

   =a×100+b×10+c-(c×100+b×10+a)

   =99×a-99×c

   =100×a-100×c-100+90+10-a+c

   =100(a-c-1)+9×10+(10-a+c)

  因k是三位數(shù),所以

  所以              210-a+c8

  差對(duì)調(diào)后為

  所以

  故 所求為1089

  說明 本例中ab,c作為參數(shù)被引進(jìn),但運(yùn)算最終又被消去了,而無須求出它們的值.這正是“設(shè)而不求”的未知數(shù)的典型例子.

  在列方程解應(yīng)用題中,更是經(jīng)常用到增設(shè)參數(shù)的方法,下面再舉幾個(gè)例題.

  9 從兩個(gè)重量分別為12千克(kg)8千克,且含銅的百分?jǐn)?shù)不同的合金上切下重量相等的兩塊,把所切下的每塊和另一塊剩余的合金放在一起,熔煉后兩個(gè)合金含銅的百分?jǐn)?shù)相等.求所切下的合金的重量是多少千克?

  分析 由于已知條件中涉及到合金中含銅的百分?jǐn)?shù),因此只有增設(shè)這兩個(gè)合金含銅的百分?jǐn)?shù)為參數(shù)或與合金含銅的百分?jǐn)?shù)有關(guān)的其他量為參數(shù),才能充分利用已知,為列方程創(chuàng)造條件

  解法1 設(shè)所切下的合金的重量為x千克,重12千克的合金的含銅百分?jǐn)?shù)為p,重8千克的合金的含銅百分?jǐn)?shù)為q(pq),于是有

整理得        5(q-p)x=24(q-p)

  因?yàn)?/font>pq,所以q-p0,因此x=4.8,即所切下的合金重4.8千克.

  解法2 設(shè)從重12千克的合金上切下的x千克中含銅m千克,從重8千克的合金上切下的x千克中含銅n千克(mn),則這兩個(gè)合金含

  整理得 5x(n-m)=24(n-m)

  因?yàn)?/font>mn,所以n-m0,因此x=4.8,即所切下的合金重4.8千克.

  說明 在解含參數(shù)的方程時(shí),一般情況下可以把參數(shù)消去,轉(zhuǎn)化成只含有待求未知數(shù)的一般方程,也就是說應(yīng)用題的解答與參數(shù)的數(shù)值無關(guān).

  10 某隊(duì)伍長(zhǎng)1998(m),在行進(jìn)中排尾的一個(gè)戰(zhàn)士因事趕到排頭,然后立即返回,當(dāng)這個(gè)戰(zhàn)士回到排尾時(shí),全隊(duì)已前進(jìn)1998米,如果隊(duì)伍和這個(gè)戰(zhàn)士行進(jìn)的速度都不改變,求這個(gè)戰(zhàn)士走過的路程.

  解法1 設(shè)這個(gè)戰(zhàn)士走過的路程為s米,所需要的時(shí)間為t小時(shí)(h),

消去參數(shù)t

解之得

  

  解法2 設(shè)這個(gè)戰(zhàn)士的行進(jìn)速度為V1/小時(shí),隊(duì)伍行進(jìn)的速度為

 

    

因此

  所以這個(gè)戰(zhàn)士所走距離為

     

  說明 在同一個(gè)問題中,由于考慮問題的角度不同,所以增設(shè)的參數(shù)也會(huì)有所不同(如上例中的兩種解法)

   

  

  ),又N4的倍數(shù),且N11除余5,那么x+y等于多少?

  4.五個(gè)人要完成某項(xiàng)工作,如果甲、乙、丙三人同時(shí)工作需6小時(shí);

時(shí);乙、丙、戊同時(shí)工作,需用5小時(shí),問五個(gè)人同時(shí)工作需用多少小時(shí)完成?

  5.公共汽車每隔x分鐘(min)發(fā)車一次,小紅在大街上行走,發(fā)

輛公共汽車,如果公共汽車與小紅行進(jìn)的速度都是勻速的,則x為多少

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