大家好!今天给大家分享一个加拿大初中数学奥林匹克竞赛:解三元二次方程。题目是一个不复杂的三元二次方程组,但当老师给初中生时,整体正确率不到5%。让我们一起来看看这个比赛。
以上题目:解方程:xy=z-x-y,xz=y-x-z,yz=x-y-z..
先看这个方程组的特点,很明显每个方程都有相同的形式,是一个循环方程组。再仔细看,我们很容易看出x=y=z=0和x=y=z=-1是方程的解。但是如何找到这两套方案,除了这两套方案还有其他方案吗?
这是一个多元方程组,求解多元方程组的基本思路是消去法。常用的消元法有代换消元法和加减消元法。比如我们初中学的二元一次方程和三元一次方程的解都是一样的,所以这个问题虽然是多元高阶方程,但是我们也可以试着消去。
加减消元法
依次用序号标记方程式,然后加减公式。但由于左侧有乘积的形式,与一阶方程不同,不会简单地消去其中一个未知数,但后面还有三个未知数。但是如果继续对公式进行处理,就可以得到x=-2或者y=z,然后通过分类讨论就可以得到原方程的解。
加减法和消元法不仅可以用上述两个公式相减,还可以用这两个公式相加。解决问题的过程基本相同,这里就不赘述了。
代入消元法
代换消去法是用其他未知数表示一个未知数,代入其他方程的方法。例如,在本题目中,z=xy+x+y可以用公式表示,然后用公式代入可以得到x=-2或y=-1,分别讨论可以得到相应的解。将z=xy+x+y代入公式,可以得到y=-2或x=-1,通过同样的分类讨论可以得到相应的解。相加x=y=z=0。
代换消元法不仅可以先表示Z,还可以先表示X和Y,然后代入求值。但是从公式的形式可以看出,x和y都是分数形式,所以计算量比较大,要注意代入公式的顺序,否则计算起来会比较困难。
为了适当减少计算量,可以先将x表示出来,然后代入公式中,求出相应的解;然后将y表示的关系代入公式,即可得到相应的解。
从上面的过程可以看出,这个题目主要有三个难点:一是消元的过程没有三元线性方程组那么简单明了;第二,整个过程采用分类讨论的思路;第三,容易漏解,特别是在后面两个代入消元法的解题过程中。因为这三个困难,真正能做对的学生不到5%。你完全可以做到,对吗?