方逵香
(山東省萊蕪市萊城區(qū)花園學(xué)校,山東 萊蕪)
初識(shí)消元法,好多學(xué)生狹隘地以為消元法只是應(yīng)用于解方程組,事實(shí)上消元是一種簡化運(yùn)算的重要思想,它在初中數(shù)學(xué)題中有著廣泛的應(yīng)用。本文通過魯教版七年級下冊中的部分題目,對消元法在初中數(shù)學(xué)解題中的應(yīng)用作介紹,以供參考,希望能起到拋磚引玉的作用。
例1.解下列方程組
仔細(xì)觀察方程組(1),屬于比較對稱的一種,可以把分母為6的部分及分母為7的部分都各自視為一個(gè)整體,如分別設(shè)為m,n。采用整體換元的方法得到然后再化簡得到關(guān)于x,y的方程組,從而解得x,y的值。本題在解方程組的過程中,巧妙進(jìn)行了換元,將方程組化繁為簡,從形式和計(jì)算上都大大簡化,降低了解題難度。這種整體換元的方法也是一種消元思想,它的妙處不言而喻。
方程組(2)也是由比較特殊的對稱方程組成的,題目比較簡單,學(xué)生解題時(shí)多數(shù)是采用了代入消元法,但是有的同學(xué)代來代去容易暈頭轉(zhuǎn)向而弄錯(cuò)。針對題目特點(diǎn),采用加減消元法,問題就相當(dāng)容易處理。具體解的過程是:
①+②+③合并化簡得:
x+y+z=20④
④-①得z=5
④-②得x=15
④-③得y=0
選對了方法后整個(gè)求解的過程變得簡單輕松,視覺上也對仗整齊,利落美觀。
例 2.若 4x+3y+5=0,則 3(8y-x)-5(x+6y-2)的值等于 _____。
分析:本題中有兩個(gè)未知數(shù),條件中卻只有一個(gè)方程,無法直接求得x,y的具體值,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)必定有特殊解法。故而先將要求的代數(shù)式進(jìn)行化簡。
原式=-8x-6y+10,對照已知條件,移項(xiàng)得4x+3y=-5,然后將其整體代入原式,消去兩個(gè)未知數(shù),從而求得結(jié)果。本題通過整體代入消元,將未知數(shù)消滅的無影無蹤,消元的威力可謂大矣。
分析:本題給定了兩個(gè)方程,卻有3個(gè)未知數(shù)。如上題一樣,不能采用常規(guī)方法解方程組。觀察題目,發(fā)現(xiàn)兩個(gè)方程右邊n的系數(shù)相等,符合加減消元的特點(diǎn),不妨欲揚(yáng)先抑,先消去n再說。
故而,②-①得:x+2y=2 ③,結(jié)合已知中另一條件得到x+y=12 ④,將③④聯(lián)立可求得x,y的值,再代入①,即可求得n值。這樣做似乎已經(jīng)很簡單了,但是,如果繼續(xù)采用加減消元的思想,將 ③+④得:2x+3y=14。驀然回首已知中的方程①,驚喜地發(fā)現(xiàn)n值已經(jīng)躍然紙上。消元法再次給了我們一個(gè)驚喜!消元法不僅在解方程組、求值等代數(shù)運(yùn)算中,起著化繁為簡,撥云見日的作用,在幾何題中也有著廣泛的應(yīng)用。
例4.△ABC和△A1B1C1中,∠A,∠B,∠C所對的邊分別是a,b,c,∠A1,∠B1,∠C1所對的邊分別是 a1,,b1,c1,∠A+∠B=∠C,∠B1+∠C1=∠A1,且 b-a=b1-c1,b+a=b1+c1,則這兩個(gè)三角形是否全等?若全等,請給出證明;若不全等,請說明理由。
分析:要想證明是否全等,必須知道對應(yīng)邊和對應(yīng)角的關(guān)系,題目中只有邊角的和差關(guān)系,并沒有單個(gè)邊或角的關(guān)系。故而要經(jīng)過計(jì)算整理得到單個(gè)角或邊的關(guān)系。面對四個(gè)等式不少學(xué)生一籌莫展,可是只要借助代數(shù)的方法,巧用消元即可迎刃而解。
解:∵∠A+∠B=∠C,∠B1+∠C1=∠A1
又∠A+∠B+∠C=180°,∠A1+∠B1+∠C1=180°
∴2∠C=180° 2∠A1=180°(代入消元)
∴∠C=∠A1=90°
∵
①+②得:b=b1(加減消元)
將b=b1代入②得a=c1(代入消元)
∴△ABC?△A1B1C1(SAS)
例5.已知:如圖,AM、CM分別平分∠BAD和∠BCD。
求證:(1)如果∠B=32°,∠D=38°,求∠M的度數(shù);(2)∠M=1/2(∠B+∠D)。
分析:不少學(xué)生只能通過三角形的內(nèi)角和或外角定理求得第一問。對于第二問有的不知從哪里下手,有的求證過程相當(dāng)麻煩,最后無疾而終。如果運(yùn)用方程思想,列出方程,再借助代入消元和加減消元法,問題就大大簡化。如此一來,得到關(guān)于求∠M的算式,回過頭由一般到特殊,將第一問中的已知條件代入算式驗(yàn)證,或者先做第二問就更簡單了,可謂一舉兩得。
證明:∵AM、CM平分∠BAD和∠BCD
∴∠BAM=∠DAM=1/2∠BAD=m ①
∠BCM=∠DCM=1/2∠BCD=n ②
∵∠B+∠BAM=∠M+∠BCM
∠D+∠DCM=∠M+∠DAM
將①②中相應(yīng)的值代入上兩式得:
∠B+m=∠M+n ③
∠D+n=∠M+m ④
③+④得:
2∠M=(∠B+∠D)
∴∠M=1/2(∠B+∠D)。
數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中有許多先進(jìn)的思維方式,比如方程思想,消元思想等等,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用這些思維方式,訓(xùn)練學(xué)生抓住問題本質(zhì)的能力,有利于快速準(zhǔn)確地解決數(shù)學(xué)問題,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自信心。作為數(shù)學(xué)教師,引領(lǐng)學(xué)生的思維是我們的責(zé)任。