初中数学竞赛辅导资料
二元一次方程组解的讨论
甲内容提要
?a1x?b1y?c11. 二元一次方程组?的解的情况有以下三种:
ax?by?c22?2① 当
a1b1c1(∵两个方程等效) ??时,方程组有无数多解。
a2b2c2a1b1c1(∵两个方程是矛盾的) ??时,方程组无解。
a2b2c2a1b1?(即a1b2-a2b1≠0)时,方程组有唯一的解: a2b2② 当
③ 当
c1b2?c2b1?x??a1b2?a2b1? ? (这个解可用加减消元法求得)
ca?ca?y?2112?a1b2?a2b1?2. 方程的个数少于未知数的个数时,一般是不定解,即有无数多解,若要求整数解,可按二元一次方程整数解的求法进行。
3. 求方程组中的待定系数的取值,一般是求出方程组的解(把待定系数当己知数),再解
含待定系数的不等式或加以讨论。(见例2、3) 乙例题
例1. 选择一组a,c值使方程组??5x?y?7
?ax?2y?c① 有无数多解, ②无解, ③有唯一的解
解: ①当 5∶a=1∶2=7∶c时,方程组有无数多解
解比例得a=10, c=14。
② 当 5∶a=1∶2≠7∶c时,方程组无解。
解得a=10, c≠14。
③当 5∶a≠1∶2时,方程组有唯一的解,
即当a≠10时,c不论取什么值,原方程组都有唯一的解。 例2. a取什么值时,方程组??x?y?a 的解是正数?
5x?3y?31?解:把a作为已知数,解这个方程组
31?3a??31?3ax??0??x?0???22得? ∵? ∴?
?y?0?y?5a?31?5a?31?0??2??2?a???解不等式组得??a???答:当a的取值为6
31113 解集是6?a?10 3153511?a?10时,原方程组的解是正数。 53?2x?my?4例3. m取何整数值时,方程组?的解x和y都是整数?
x?4y?1?8?x?1???m?8解:把m作为已知数,解方程组得?
2?y??m?8?∵x是整数,∴m-8取8的约数±1,±2,±4,±8。
∵y是整数,∴m-8取2的约数±1,±2。 取它们的公共部分,m-8=±1,±2。 解得 m=9,7,10,6。
经检验m=9,7,10,6时,方程组的解都是整数。
例4(古代问题)用100枚铜板买桃,李,榄橄共100粒,己知桃,李每粒分别是3,4枚铜板,而榄橄7粒1枚铜板。问桃,李,榄橄各买几粒? 解:设桃,李,榄橄分别买x, y, z粒,依题意得
?x?y?z?100??(1)? 1?3x?4y?z?100(2)?7?由(1)得x= 100-y-z (3)
把(3)代入(2),整理得 y=-200+3z-设
z 7z?k(k为整数) 得z=7k, y=-200+20k, x=300-27k 7100?k???300?27k?09??∵x,y,z都是正整数∴??200?20k?0解得?k.?10(k是整数)
?7k?0?k.?0???∴10<k<111, ∵k是整数, ∴k=11 9即x=3(桃), y=20(李), z=77(榄橄) (答略)
丙练习11
1. 不解方程组,判定下列方程组解的情况: ① ??x?2y?3?2x?y?3?3x?5y?1 ②? ③?
?3x?6y?9?4x?2y?3?3x?5y?12??x?3y?a?a?1?22. a取什么值时方程组?9x?6y?9a?2a?2的解是正数? ?3. a取哪些正整数值,方程组??x?2y?5?a的解x和y都是正整数?
?3x?4y?2a4. 要使方程组??x?ky?k的解都是整数, k应取哪些整数值?
x?2y?1?5. (古代问题)今有鸡翁一,值钱五,鸡母一,值钱三,鸡雏三,值钱一,百钱买百鸡,
鸡翁,鸡母,鸡雏都买,可各买多少?
初中数学竞赛辅导资料(12)
用交集解题
甲内容提要
1. 某种对象的全体组成一个集合。组成集合的各个对象叫这个集合的元素。例如6的正约
数集合记作{6的正约数}={1,2,3,6},它有4个元素1,2,3,6;除以3余1的正整数集合是个无限集,记作{除以3余1的正整数}={1,4,7,10……},它的个元素有无数多个。
2. 由两个集合的所有公共元素组成的一个集合,叫做这两个集合的交集
例如6的正约数集合A={1,2,3,6},10的正约数集合B={1,2,5,10},6与10的公约数集合C={1,2},集合C是集合A和集合B的交集。 3. 几个集合的交集可用图形形象地表示,
右图中左边的椭圆表示正数集合, 正正整整数右边的椭圆表示整数集合,中间两个椭圆 数数集集的公共部分,是它们的交集――正整数集。 集不等式组的解集是不等式组中各个不等式解集的交集。 例如不等式组??2x?6?(1)解的集合就是
??x?2?(2)不等式(1)的解集x>3和不等式(2)的解集x>2的交集,x>3. 如数轴所示: 0 2 3 4.一类问题,它的答案要同时符合几个条件,一般可用交集来解答。把符合每个条件的所有的解(即解的集合)分别求出来,它们的公共部分(即交集)就是所求的答案。
有时可以先求出其中的一个(一般是元素最多)的解集,再按其他条件逐一筛选、剔除,求得答案。(如例2) 乙例题
例1.一个自然数除以3余2,除以5余3,除以7余2,求这个自然数的最小值。 解:除以3余2的自然数集合A={2,5,8,11,14,17,20,23,26,……} 除以5余3的自然数集B={3,8,13,18,23,28,……} 除以7余2自然数集合C={2,9,16,23,30,……} 集合A、B、C的公共元素的最小值23就是所求的自然数。
例2. 有两个二位的质数,它们的差等于6,并且平方数的个位数字相同,求这两个数。 解: 二位的质数共21个,它们的个位数字只有1,3,7,9,即符合条件的质数它们的个位数
的集合是{1,3,7,9};
其中差等于6的有:1和7;3和9;13和7,三组; 平方数的个位数字相同的只有3和7;1和9二组。
同时符合三个条件的个位数字是3和7这一组
故所求质数是:23,17; 43,37; 53,47; 73,67共四组。
例3. 数学兴趣小组中订阅A种刊物的有28人,订阅B种刊物的有21人,其中6人两种都
订,只有一人两种都没有订,问只订A种、只订B种的各几人?数学兴趣小组共有几人?
解:如图左、右两椭圆分别表示订阅A种、B种刊物的人数集合,则两圆重叠部分就是它们的交集(A、B两种都订的人数集合)。 ∴只订A种刊物的人数是28-6=22人; A=28B=21只订B刊物的人数是21-6=15人;
AB只A只B小组总人数是22+15+6+1=44人。
62215设N,N(A),N(B),N(AB),N 分别表示总人数,订A种、B种、AB两种、都不订的人数,则得 [公式一]N=N+ N(A)+N(B)-N(AB)。
例4. 在40名同学中调查,会玩乒乓球的有24人,篮球有18人,排球有10人,同时会玩
乒乓球和篮球的有6人,同时会玩乒乓球和排球的有4人,三种球都会的只有1人, 问:有多少人①只会打乒乓球 ②同时会打篮球和排球 ③只会打排球? 解:仿公式一,得[公式二]: N=N+ N(A)+N(B)+N(C)-N(AB)-N(AC)-N(BC)+N(ABC) ①只会打乒乓球的是24-6-4+1=15(人) AAB24 6②求N(BC)可用公式二:
ACABC∵40=24+18+10-6-4-N(BC)+1
4 1∴N(BC)=3, 即同时会打篮球和排球的是3人 C 10B18③只会打排球的是10-3-1=6(人)
例5. 十进制中,六位数19xy87能被33整除,求x和y的值
解:∵0≤x,y≤9, ∴0≤x+y≤18, -9≤x-y≤9,x+y>x-y ∵33=3×11,
∴1+9+x+y+8+7的和是3的倍数,故x+y=2,5,8,11,14,17 (1+x+8)-(9+y+7)是11的倍数, 故x-y=-4,7
∵x+y和x-y是同奇数或同偶数,∴它们的交集是下列四个方程组的解:
?x?y?8?x?y?14 ???x?y??4?x?y??4解得??x?y?11 ??x?y?7?x?9 ?y?2??x?y?17 ??x?y?7?x?12 ?y?5??x?2 y?6??x?5 ?y?9?(x=12不合题意舍去)答:x=2,y=6或x=5,y=9或x=9,y=2
丙练习12
1. 负数集合与分数集合的交集是______
2. 等腰直角三角形集合是___三角形集合与___三角形集合的交集。 3. 12的正约数集合A={ },30的正约数集合B={ } 12和30的公约数集合C={ },集合C是集合A和集合B的__ 4. 解下列不等式组并把解集(不是空集)表示在数轴上:
?1?3x?6??x?2?x?2?0?x??1①? ②?③ ?3 ④? ??x??5?5x?0?x?2?0???2x??25. 某数除以3余1,除以5余1,除以7余2,求某数的最小值。 6. 九张纸各写着1到9中的一个自然数(不重复),甲拿的两张数字和是10,乙拿的两张
数字差是1,丙拿的两张数字积是24,丁拿的两张数字商是3,问剩下的一张是多少? 7. 求符合如下三条件的两位数:①能被3整除②它的平方、立方的个位数都不变③两个数
位上的数字积的个位数与原两位数的个位数字相同。 8. 据30名学生统计,会打篮球的有22人,其中5人还会打排球;有2人两种球都不会打。
那么①会打排球有几人?②只会打排球是几人?
9. 100名学生代表选举学生会正付主席,对侯选人A和B进行表决,赞成A的有52票,
赞成B的有60票,其中A、B都赞成的有36人,问对A、B都不赞成的有几人? 10. 数、理、化三科竞赛,参加人数按单科统计,数学24人,物理18人,化学10人;按两科统计,参加数理、数化、理化分别是13、4、5人,没有三科都参加的人。求参赛的总人数,只参加数学科的人数。(本题如果改为有2人三科都参加呢?) 11. x?y?3?x?y?5?0
12. 十进制中,六位数1xy285能被21整除,求x,y的值(仿例5)
初中数学竞赛辅导资料(13)
用枚举法解题
甲内容提要
有一类问题的解答,可依题意一一列举,并从中找出规律。列举解答要注意: ① 按一定的顺序,有系统地进行;
② 分类列举时,要做到既不重复又不违漏;
③ 遇到较大数字或抽象的字母,可从较小数字入手,由列举中找到规律。 乙例题 1 1 N例1 如图由西向东走, 43A11B从A处到B处有几 PC134种走法? M 1 1 解:我们在交叉路上有顺序地标上不同走法的数目,例如 从A到C有三种走法,在C处标上3, 从A到M(N)有3+1=4种, 从A到P有3+4+4=11种,这样逐步累计到B,可得1+1+11=13(种走法)
例2 写出由字母X,Y,Z中的一个或几个组成的非同类项(系数为1)的所有四次单项
式。
解法一:按X4,X3,X2,X,以及不含X的项的顺序列出(如左) 解法二:按X→Y→Z→X的顺序轮换写出(如右)
X4 , X 4 , Y4 , Z4 X3Y, X3Z, X3Y , Y3Z , Z3X X2Y2, X2Z2, X2YZ, X3Z , Y3X, Z3Y XY3, XZ3, XY2Z, XYZ2, X2Y2, Y2Z2 , Z2X2
Y4, Z 4 Y3Z, Y2Z 2, YZ3。 X2YZ, Y2ZX, Z2XY 解法三:还可按3个字母,2个字母,1个字母的顺序轮换写出(略) 例3 讨论不等式ax
解:把a、b、c都以正、负、零三种不同取值,组合成九种情况列表
ax<0的解集 b 正 负 零 a 正 负 零 当a>0时,解集是x<
bb, 当a<0时,解集是x>, aa 当a=0,b>0时,解集是所有学过的数,
当a=0,b≤0时,解集是空集(即无解)
例4 如图把等边三角形各边4等分,分别连结对应点,试计算图中所有的三角形个数 解:设原等边三角形边长为4个单位,则最小的等边三角形边长是1个单位, 再按顶点在上△和顶点在下▽两种情况,逐一统计: 边长1单位,顶点在上的△有:1+2+3+4=10 边长1单位,顶点在下的▽有:1+2+3=6
边长2单位,顶点在上的△有:1+2+3=6 边长2单位,顶点在下的▽有:1
边长3单位,顶点在上的△有:1+2=3 边长4单位,顶点在上的△有:1 合计共27个
丙练习13
1. 己知x,y都是整数,且xy=6,那么适合等式解共___个,它们是___ 2. a+b=37,适合等式的非负整数解共___组,它们是__________ 3. xyz=6,写出所有的正整数解有:_____
4. 如图线段AF上有B,C,D,E四点,试分别写出以A,B,C,D,E为一端且不重复的
所有线段,并统计总条数。
A B C D E F
5. 写出以a,b,c中的一个或几个字母组成的非同类项(系数为1)的 所有三次单项式 。 6. 除以4余1 两位数共有几个?
7. 从1到10这十个自然数中每次取两个,其和要大于10,共有几种不同取法?
8. 把 边长等于4的正方形各边4等分,連结各对应点成16个小正方形,试用枚举法,计
算共有几个正方形?如果改为 5等分呢?10等分呢? 9. 右图是街道的一部分,纵横各有5条路,如果从 AA到B(只能从北向南,从西向东),有几种走法? 10. 列表讨论不等式ax>b的解集.
11. 一个正整数加上3是5的倍数,减去3是6的倍数, 则这个正整数的最小值是__
B
初中数学竞赛辅导资料(14)
经验归纳法
甲内容提要
1.通常我们把“从特殊到一般”的推理方法、研究问题的方法叫做归纳法。
通过有限的几个特例,观察其一般规律,得出结论,它是一种不完全的归纳法,也叫做经验归纳法。例如 ①由 ( - 1)2 = 1 ,(- 1 )3 =- 1 ,(- 1 )4 = 1 ,……, 归纳出 - 1 的奇次幂是- 1,而- 1 的偶次幂 是 1 。 ②由两位数从10 到 99共 90 个( 9 × 10 ),
三位数从 100 到 999 共900个(9×102), 四位数有9×103=9000个(9×103), …………
归纳出n 位数共有9×10n-1(个)
③ 由1+3=22, 1+3+5=32, 1+3+5+7=42……
推断出从1开始的n个連续奇数的和等于n2等。
可以看出经验归纳法是获取新知识的重要手段,是知识攀缘前进的阶梯。
2. 经验归纳法是通过少数特例的试验,发现规律,猜想结论,要使规律明朗化,必须进行足夠次数的试验。
由于观察产生的片面性,所猜想的结论,有可能是错误的,所以肯定或否定猜想的结论,都必须进行严格地证明。(到高中,大都是用数学归纳法证明)
乙例题
例1 平面内n条直线,每两条直线都相交,问最多有几个交点? 解:两条直线只有一个交点, 1 2 第3条直线和前两条直线都相交,增加了2个交点,得1+2 3 第4条直线和前3条直线都相交,增加了3个交点,得1+2+3 第5条直线和前4条直线都相交,增加了4个交点,得1+2+3+4
………
第n条直线和前n-1条直线都相交,增加了n-1个交点
由此断定n 条直线两两相交,最多有交点1+2+3+……n-1(个), 这里n≥2,其和可表示为[1+(n+1)]×
n?1n(n?1), 即个交点。 22
例2.符号n!表示正整数从1到n的連乘积,读作n的阶乘。例如 5!=1×2×3×4×5。试比较3n与(n+1)!的大小(n 是正整数) 解:当n =1时,3n=3, (n+1)!=1×2=2 当n =2时,3n=9, (n+1)!=1×2×3=6 当n =3时,3n=27, (n+1)!=1×2×3×4=24 当n =4时,3n=81, (n+1)!=1×2×3×4×5=120 当n =5时,3n=243, (n+1)!=6!=720 …… 猜想其结论是:当n=1,2,3时,3n>(n+1)!,当n>3时3n<(n+1)!。 例3 求适合等式x1+x2+x3+…+x2003=x1x2x3…x2003的正整数解。
分析:这2003个正整数的和正好与它们的积相等,要确定每一个正整数的值,我们采用经验归纳法从2个,3个,4个……直到发现规律为止。 解:x1+x2=x1x2的正整数解是x1=x2=2
x1+x2+x3=x1x2x3的正整数解是x1=1,x2=2,x3=3
x1+x2+x3+x4=x1x2x3x4的正整数解是x1=x2=1,x3=2,x4=4
x1+x2+x3+x4+x5=x1x2x3x4x5的正整数解是x1=x2=x3=1,x4=2,x5=5
x1+x2+x3+x4+x5+x6=x1x2x3x4x5x6的正整数解是x1=x2=x3=x4=1,x5=2,x6=6 …………
由此猜想结论是:适合等式x1+x2+x3+…+x2003=x1x2x3…x2003的正整数解为x1=x2=x3=……=x2001=1, x 2002=2, x2003=2003。
丙练习14
1. 除以3余1的正整数中,一位数有__个,二位数有__个,三位数有__个,n位数
有____个。
2. 十进制的两位数a1a2可记作10a1+a2,三位数a1a2a3记作100a1+10a2+a3,四位数
a1a2a3a4记作____,n位数___记作______
3. 由13+23=(1+2)2,13+23+33=(1+2+3)2,13+23+33+43
=(___)2 ,13+______=152,13+23+…+n3=( )2。 4. 用经验归纳法猜想下列各数的结论(是什么正整数的平方)
①111?1-222?2=(___)2;111?1-222?2=( __)2。 ????????????????;
10个15个22n个1n个222 ②111=(____);=(___)?155?5611?1155?56????????????????9位9位n位n位
5. 把自然数1到100一个个地排下去:123……91011……99100
① 这是一个几位数?②这个数的各位上的各个数字和是多少 6.计算
1111+++…+=
11?1212?1313?1419?20 (提示把每个分数写成两个分数的差)
7.a是正整数,试比较aa+1和(a+1)a的大小. 8.. 如图把长方形的四条边涂上红色,然 后把宽3等分,把长8等分,分成24个 小长方形,那么这24个长方形中,
两边涂色的有__个,一边涂色的有__个,四边都不着色的有__个。
本题如果改为把宽m等分,长n等分(m,n都是大于1的自然数)那么这mn个长方形中,两边涂色的有__个,一边涂色的有__个,四边都不着色的有__个
9.把表面涂有红色的正方体的各棱都4等分,切成64个小正方体,那么这64个中,三面涂色的有__个,两面涂色的有___个,一面涂色的有___个,四面都不涂色的有____个。
本题如果改为把长m等分,宽n等分,高p等分,(m,n,p都是大于2的自然数)那么这mnp个正方体中,三面涂色的有___个,两面涂色的有___个,一面涂色的有____个,四面都不涂色的有_____个。 10.一个西瓜按横,纵,垂直三个方向各切三刀,共分成___块,其中不带皮的有__块。 11.已知两个正整数的积等于11112222,它们分别是___,___。
初中数学竞赛辅导资料(15)
乘法公式
甲内容提要
1. 乘法公式也叫做简乘公式,就是把一些特殊的多项式相乘的结果加以总结,直接应用。
公式中的每一个字母,一般可以表示数字、单项式、多项式,有的还可以推广到分式、根式。
公式的应用不仅可从左到右的顺用(乘法展开),还可以由右到左逆用(因式分解),还要记住一些重要的变形及其逆运算――除法等。
2. 基本公式就是最常用、最基礎的公式,并且可以由此而推导出其他公式。
完全平方公式:(a±b)2=a2±2ab+b2, 平方差公式:(a+b)(a-b)=a2-b2
立方和(差)公式:(a±b)(a2?ab+b2)=a3±b3 3.公式的推广:
① 多项式平方公式:(a+b+c+d)2=a2+b2+c2+d2+2ab+2ac+2ad+2bc+2bd+2cd
即:多项式平方等于各项平方和加上每两项积的2倍。
② 二项式定理:(a±b)3=a3±3a2b+3ab2±b3
(a±b)4=a4±4a3b+6a2b2±4ab3+b4)
(a±b)5=a5±5a4b+10a3b2 ±10a2b3+5ab4±b5) …………
注意观察右边展开式的项数、指数、系数、符号的规律 ③ 由平方差、立方和(差)公式引伸的公式
(a+b)(a3-a2b+ab2-b3)=a4-b4 (a+b)(a4-a3b+a2b2-ab3+b4)=a5+b5
(a+b)(a5-a4b+a3b2-a2b3+ab4-b5)=a6-b6 …………
注意观察左边第二个因式的项数、指数、系数、符号的规律 在正整数指数的条件下,可归纳如下:设n为正整数
-----
(a+b)(a2n1-a2n2b+a2n3b2-…+ab2n2-b2n1)=a2n-b2n
---
(a+b)(a2n-a2n1b+a2n2b2-…-ab2n1+b2n)=a2n+1+b2n+1 类似地:
-----
(a-b)(an1+an2b+an3b2+…+abn2+bn1)=an-bn 4. 公式的变形及其逆运算
由(a+b)2=a2+2ab+b2 得 a2+b2=(a+b)2-2ab
由 (a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3=a3+b3+3ab(a+b) 得 a3+b3=(a+b)3-3ab(a+b)
由公式的推广③可知:当n为正整数时 an-bn能被a-b整除, a2n+1+b2n+1能被a+b整除,
a2n-b2n能被a+b及a-b整除。
乙例题
例1. 己知x+y=a xy=b
求 ①x2+y2 ②x3+y3 ③x4+y4 ④x5+y5 解: ①x2+y2=(x+y)2-2xy=a2-2b
②x3+y3=(x+y)3-3xy(x+y)=a3-3ab
③x4+y4=(x+y)4-4xy(x2+y2)-6x2y2=a4-4a2b+2b2
④x5+y5=(x+y)(x4-x3y+x2y2-xy3+y4) =(x+y)[x4+y4-xy(x2+y2)+x2y2] =a[a4-4a2b+2b2-b(a2-2b)+b2] =a5-5a3b+5ab2
例2. 求证:四个連续整数的积加上1的和,一定是整数的平方。 证明:设这四个数分别为a, a+1, a+2, a+3 (a为整数)
a(a+1)(a+2)(a+3)+1=a(a+3)(a+1)(a+2)+1=(a2+3a)(a2+3a+2)+1 =(a2+3a)2+2(a2+3a)+1=(a2+3a+1)2 ∵a是整数,整数的和、差、积、商也是整数 ∴a2+3a+1是整数 证毕 例3. 求证:2222+3111能被7整除
证明:2222+3111=(22)111+3111=4111+3111 根据 a2n+1+b2n+1能被a+b整除,(见内容提要4) ∴4111+3111能被 4+3整除 ∴2222+3111能被7整除
例4. 由完全平方公式推导“个位数字为5的两位数的平方数”的计算规律 解:∵(10a+5)2=100a2+2×10a×5+25=100a(a+1)+25
∴“个位数字为5的两位数的平方数”的特点是:幂的末两位数字是底数个位数字5的平方,幂的百位以上的数字是底数十位上数字乘以比它大1的数的积。 如:152=225 幂的百位上的数字2=1×2), 252=625 (6=2×3),
352=1225 (12=3×4) 452=2025 (20=4×5) ……
丙练习15 1. 填空:
①a2+b2=(a+b)2-_____ ②(a+b)2=(a-b)2+___ ③a3+b3=(a+b)3-3ab(___) ④a4+b4=(a2+b2)2-____ ,⑤a5+b5=(a+b)(a4+b4)-_____ ⑥a5+b5=(a2+b2)(a3+b3)-____ 2. 填空:
①(x+y)(___________)=x4-y4 ②(x-y)(__________)=x4-y4
③(x+y)( ___________)=x5+y5 ④(x-y)(__________)=x5-y5 3.计算:
①552= ②652= ③752= ④852= ⑤952= 4. 计算下列各题 ,你发现什么规律
⑥11×19= ⑦22×28= ⑧34×36= ⑨43×47= ⑩76×74= 5..已知x+
1111=3, 求①x2+2 ②x3+3 ③x4+4的值 xxxx
6.化简:①(a+b)2(a-b)2
②(a+b)(a2-ab+b2)
③(a-b)((a+b)3-2ab(a2-b2)
④(a+b+c)(a+b-c)(a-b+c)(-a+b+c)
7.己知a+b=1, 求证:a3+b3-3ab=1
8.己知a2=a+1,求代数式a5-5a+2的值 9.求证:233+1能被9整除
10.求证:两个连续整数的积加上其中较大的一个数的和等于较大的数 的平方
11.如图三个小圆圆心都在大圆的直径上,它们 的直径分别是a,b,c
① 求证:三个小圆周长的和等于大圆的周长 bc② 求:大圆面积减去三个小圆面积和的差。 a
初中数学竞赛辅导资料(16)
整数的一种分类
甲内容提要
1. 余数的定义:在等式A=mB+r中,如果A、B是整数,m是正整数, r为小于m的非负整数,那么我们称r是A 除以m的余数。
即:在整数集合中 被除数=除数×商+余数 (0≤余数<除数) 例如:13,0,-1,-9除以5的余数分别是3,0,4,1 (∵-1=5(-1)+4。 -9=5(-2)+1。) 2. 显然,整数除以正整数m ,它的余数只有m种。
例如 整数除以2,余数只有0和1两种,除以3则余数有0、1、2三种。
3. 整数的一种分类:按整数除以正整数m的余数,分为m类,称为按模m分类。例如:
m=2时,分为偶数、奇数两类,记作{2k},{2k-1} (k为整数) m=3时,分为三类,记作{3k},{3k+1},{3k+2}. 或{3k},{3k+1},{3k-1}其中{3k-1}表示除以3余2。 m=5时,分为五类,{5k}.{5k+1},{5k+2},{5k+3},{5k+4} 或{5k},{5k±1},{5k±2}, 其中5k-2表示除以5余3。
4. 余数的性质:整数按某个模m分类,它的余数有可加,可乘,可乘方的运算规律。
举例如下:
①(3k1+1)+(3k2+1)=3(k1+k2)+2 (余数1+1=2) ②(4k1+1)(4k2+3)=4(4k1k2+3k1+k2)+3 (余数1×3=3) ③(5k±2)2=25k2±20k+4=5(5k2±4k)+4 (余数22=4) 以上等式可叙述为:
① 两个整数除以3都余1,则它们的和除以3必余2。
② 两个整数除以4,分别余1和3,则它们的积除以4必余3。
③ 如果整数除以5,余数是2或3,那么它的平方数除以5,余数必是
4或9。
余数的乘方,包括一切正整数次幂。
如:∵17除以5余2 ∴176除以5的余数是4 (26=64)
5. 运用整数分类解题时,它的关鍵是正确选用模m。
乙例题
例1. 今天是星期日,99天后是星期几?
分析:一星期是7天,选用模m=7, 求99除以7的余数 解:99=(7+2)9,它的余数与29的余数相同,
29=(23)3=83=(7+1)3它的余数与13相同, ∴99天后是星期一。
又解:设{A}表示A除以7的余数, {99}={(7+2)9}={29}={83}={(7+1)3}={13}=1 例2. 设n为正整数,求43 n+1 除以9的余数。 分析:设法把幂的底数化为9k+r形式
解:43 n+1=4×43n=4×(43)n=4×(64)n=4×(9×7+1)n
∵(9×7+1)n除以9的余数是1n=1 ∴43 n+1 除以9的余数是4。
例3. 求证三个连续整数的立方和是9的倍数 解:设三个连续整数为n-1,n,n+1
M=(n-1)3+n3+(n+1)3=3n(n2+2) 把整数n按模3,分为三类讨论。
当n=3k (k为整数,下同)时,M=3×3k[(3k)2+2]=9k(9k2+2) 当n=3k+1时, M=3(3k+1)[(3k+1)2+2]=3(3k+1)(9k2+6k+3)
=9(3k+1)(3k2+2k+1)
当n=3k+2时, M=3(3k+2)[(3k+2)2+2]=3(3k+2)(9k2+12k+6) =9(3k+2)(3k2+4k+2) ∴对任意整数n,M都是9的倍数。 例4. 求证:方程x2-3y2=17没有整数解 证明:设整数x按模3分类讨论,
①当x=3k时, (3k)2-3y2=17, 3(3k2-y2)=17 ⑵当x=3k±1时, (3k±1)2-3y2=17 3(3k2±2k-y2)=16 由①②左边的整数是3的倍数,而右边的17和16都不是3的倍数, ∴上述等式都不能成立,因此,方程x2-3y2=17没有整数解 例5. 求证:不论n取什么整数值,n2+n+1都不能被5整除 证明:把n按模5分类讨论,
当n=5k时,n2+n+1=(5k)2+5k+1=5(5k2+k)+1
当n=5k±1 时,n2+n+1=(5k±1)2+5k±1+1
=25k2±10k+1+5k±1+1=5(5k2±2k+k)+2±1 当n=5k±2时,n2+n+1=(5k±2)2+5k±2+1
=25k2±20k+4+5k±2+1=5(5k2±4k+k+1)±2 综上所述,不论n取什么整数值,n2+n+1都不能被5整除 又证:n2+n+1=n(n+1)+1
∵n(n+1)是两个连续整数的积,其个位数只能是0,2,6 ∴n2+n+1的个位数只能是1,3,7,故都不能被5整除。
丙练习16
1. 已知a=3k+1, b=3k+2, c=3k (a,b,c,k都是整数)
填写表中各数除以3的余数。
a+b a+c ab ac 2a 2b a2 b2 b3 b5 a+b)5
2. 376÷7的余数是_____
3.今天是星期日,第2天是星期一,那么第2111天是星期几? 4.已知m,n都是正整数,求证:3
nm(n2+2)
(a2-1)
5. 已知a是奇数但不是3的倍数,求证:24
(提示a可表示为除以6余1或5,即a=6k±1) 6. 把正整数按表中的规律排下去,问100
一 二 三 四 五 将排在哪一列?答:___
1 2 3 4 7. 已知正整数n不是4的倍数
8 7 6 5 求证:1n+2n+3n+4n是10的倍数
9 10 11 12 8. 任给5个整数,必能从中找到3个,
16 15 14 13 其和能被10整除,这是为什么?
9对任意两个整数,它们的和、差、积中
至少有一个是3的倍数,试说明理由。
10.任意10个整数中,必有两个,它们的差是9的倍数。这是为什么?如果改为任意n+1个,则必有两个,它们的差是n的倍数,试说明理由。
11.证明 x2+y2-8z=6没有整数解 (1990年德化县初中数学竞赛题) 12.从1开始的正整数依次写下去,直到第198位为止 即1234? ???198位那么这个数用9除之,余数是___(1987年全国初中数学联赛题)
初中数学竞赛辅导资料(17)
奇数 偶数
内容提要
1. 奇数和偶数是在整数集合里定义的,能被2整除的整数是偶数,如2,0-2…,不能被
2整除的整数是奇数,如-1,1,3。
如果n 是整数,那么2n是偶数,2n-1或2n+1是奇数。如果n是正整数,那么2n是正偶数,2n-1是正奇数。
2. 奇数、偶数是整数的一种分类。可表示为:
奇数集?奇数 整数? 或 整数集合 偶数集?偶数 这就是说,在整数集合中是偶数就不是奇数,不是偶数就是奇数,如果既不是偶数又不是奇数,那么它就不是整数。 3. 奇数偶数的运算性质:
奇数±奇数=偶数,奇数±偶数=奇数,偶数±偶数=偶数 奇数×奇数=奇数 奇数×偶数=偶数,偶数×偶数=偶数
奇数的正整数次幂是奇数,偶数的正整数次幂是偶数, 两个連续整数的和是奇数,积是偶数。 例题
例1 求证:任意奇数的平方减去1是8的倍数 证明:设k为整数,那么2k-1是任意奇数, (2k-1)2-1=4k2-4k+1-1=4k(k-1)
∵k(k-1)是两个連续整数的积,必是偶数 ∴4k(k-1)是8的倍数 即任意奇数的平方减去1是8的倍数
例2 已知:有n个整数它们的积等于n,和等于0
求证:n是4的倍数
证明:设
n
个整数为
x1,x2,x3,…xn
根据题意得
??x1x2x3?xn?n① ?x?x?x???x?0②?23n?1如果n为正奇数,由方程(1)可知x1,x2,x3,…xn都只能是奇数,而奇数个奇数的和必是奇数,这不适合方程(2)右边的0,所以n一定是偶数;
当n为正偶数时,方程(1)左边的x1,x2,x3,…xn中,至少有一个是偶数,而要满足方程(2)右边的0,左边的奇数必湏是偶数个,偶数至少有2个。
所以n是4的倍数。
例3己知:a,b,c都是奇数
求证:方程ax2+bx+c=0没有整数解
证明:设方程的有整数解x,若它是奇数,这时方程左边的ax2,bx,c都是奇数,而右边0是偶数,故不能成立;
若方程的整数解x是偶数,那么ax2,bx,都是偶数,c是奇数,所以左边仍然是奇数,不可能等于0。
既然方程的解不可能是奇数,也不能是偶数,
∴方程ax2+bx+c=0没有整数解 (以上的证明方法是反证法) 例4求方程x2-y2=60的正整数解 解:(x+y)(x-y)=60,
60可分解为:1×60,2×30,3×20,4×15,5×12,6×10 左边两个因式(x+y),(x-y)至少有一个是偶数
因此x, y必湏是同奇数或同偶数,且x>y>0,适合条件的只有两组
?x?y?30?x?y?10 ???x?y?2?x?y?6解得??x?16?x?8 ? y?14y?2???x?16?x?8 ?
?y?14?y?2∴方程x2-y2=60的正整数解是?
练习17 1. 选择题
①设n是正整数,那么n2+n-1的值是( )
(A)偶数(B)奇数(C)可能是奇数也可能是偶数
②求方程85x-324y=101的整数解,下列哪一个解是错误的?( )
?x?5?x?329?x?653?x?978 (A)?(B)?(C)?(D)?
y?1y?86y?171y?256????2. 填空:
①能被3,5,7都整除的最小正偶数是___
②能被9和15整除的最小正奇数是__最大的三位数是__
③1+2+3+…+2001+2002的和是奇数或偶数?答__ ④正整数1234…20012002是奇位数或偶位数?答__
⑤100?01能被11整除,那么n是正奇数或正偶数?答__ ?????n位3. 任意三个整数中,必有两个的和是偶数,这是为什么? 4. 试说明方程2x+10y=77没有整数解的理由 5. 求证:两个連续奇数的平方差能被8整除 6. 试证明:任意两个奇数的平方和的一半是奇数 7. 求方程(2x-y-2)2+(x+y+2)2=5的整数解 8. 方程19x+78y=8637的解是( ) (A)??x?78?x?84?x?88?x?81 (B)? (C)? (D)? y?91y?92y?93y?91????9. 十进制中,六位数19ab87能被33整除,求a,b的值
初中数学竞赛辅导资料(18)
整式的整除
内容提要
1. 定义:如果一个整式除以另一个整式所得的商式也是一个整式,并且余式是零,则称这
个整式被另一个整式整除。
2. 根据被除式=除式×商式+余式,设f(x),p(x),q(x)都是含x 的整式, 那么 式的整除的意义可以表示为:
若f(x)=p(x)×q(x), 则称f(x)能被 p(x)和q(x)整除 例如∵x2-3x-4=(x-4)(x +1),
∴x2-3x-4能被(x-4)和(x +1)整除。 显然当 x=4或x=-1时x2-3x-4=0, 3. 一般地,若整式f(x)含有x –a的因式,则f(a)=0 反过来也成立,若f(a)=0,则x-a能整除f(x)。 4. 在二次三项式中
若x2+px+q=(x+a)(x+b)=x2+(a+b)x+ab 则p=a+b,q=ab
在恒等式中,左右两边同类项的系数相等。这可以推广到任意多项式。 例题
例1己知 x2-5x+m能被x-2整除,求m 的值。 x-3 解法一:列竖式做除法 (如右) x-2 x2-5x+m 由 余式m-6=0 得m=6 x2-2x 解法二:∵ x2-5x+m 含有x-2 的因式 -3x+m ∴ 以x=2代入 x2-5x+m 得 -3x+6 22-5×2 +m=0 得m=6 m-6 解法三:设x2-5x+m 除以x-2 的商是x+a (a为待定系数)
那么 x2-5x+m=(x+a)(x-2)= x2+(a-2)x-2a 根据左右两边同类项的系数相等,得
?a?2??5?a??3 解得 (本题解法叫待定系数法) ???2a?mm?6??例2 己知:x4-5x3+11x2+mx+n能被x2-2x+1整除 求:m、n 的值及商式
解:∵被除式=除式×商式 (整除时余式为0)
∴商式可设为x2+ax+b
得x4-5x3+11x2+mx+n=(x2-2x+1)(x2+ax+b)
=x4+(a-2)x3+(b+1-2a)x2+(a-2b)x+b
根据恒等式中,左右两边同类项的系数相等,得
?a?2??5?a??3?b?1?2a?11?b?n?? ? 解得? ?a?2b?m?m??11???1b?n?n?4∴m=-11, n=4, 商式是x2-3x+4
例3 m取什么值时,x3+y3+z3+mxyz (xyz≠0)能被x+y+z整除? 解:当 x3+y3+z3+mxyz 能被x+y+z整除时,它含有x+y+z 因式 令x+y+z=0,得x=-(y+z),代入原式其值必为0 即[-(y+z)]3+y3+z3-myz(y+z)=0 把左边因式分解,得 -yz(y+z)(m+3)=0,
∵yz≠0, ∴当y+z=0或m+3=0时等式成立
∴当x,y(或y,z或x,z)互为相反数时,m可取任何值 , 当m=-3时,x,y,z不论取什么值,原式都能被x+y+z整除。 例4 分解因式x3-x+6
分析:为获得一次因式,可用x=±1,±2,±3,±6(常数项6的约数)代入原式求值,只有x=-2时值为0,可知有因式x+2,(以下可仿例1)
解:x3-x+6=(x+2)(x2-2x+3)
练习18
1. 若x3+2x2+mx+10=x3+nx2-4x+10, 则m=___, n=___ 2. x3-4x2+3x+32除以x+2的余式是___,
x4-x2+1除以x2-x-2的余式是___ 3. 己知x3+mx+4能被x+1整除,求m
4. 己知x4+ax3+bx-16含有两个因式x-1和x –2,求a和b的值 5. 己知13x3+mx2+11x+n能被13x2-6x+5整除,求m、n及商式 6. 己知ab≠0,m取什么值时,a3-6a2b+mab2-8b3有因式a-2b. 7. 分解因式:①x3-7x+6, ②x3-3x2+4, ③x3-10x-3 8.选择题
① x2y-y2z+z2x-x2z+y2x+z2y-2xyz因式分解的结果是( )
(A)(x+y)(y-z)(x-z) (B) (x+y)(y+z)(x-z) (c) (x-y)(y-z)(x+z) (D) (x-y)(y+z)(x+z) ②n3+p能被n+q整除(n,p,q都是正整数),对于下列各组的p,q值能使n的值为最大的是((A) p=100,q=10 (B) p=5000,q=20 (C) p=50,q=12, (D) p=300,q=15.
) 初中数学竞赛辅导资料(19)
因式分解
内容提要和例题
我们学过因式分解的四种基本方法:提公因式法,运用公式法,十字相乘法,分组分解法。下面再介紹两种方法
1. 添项拆项。是.为了分组后,能运用公式(包括配方)或提公因式 例1因式分解:①x4+x2+1 ②a3+b3+c3-3abc ①分析:x4+1若添上2x2可配成完全平方公式
解:x4+x2+1=x4+2x2+1-x2=(x2+1)2-x2=(x2+1+x)(x2+1-x) ②分析:a3+b3要配成(a+b)3应添上两项3a2b+3ab2
解:a3+b3+c3-3abc=a3+3a2b+3ab2+b3+c3-3abc-3a2b-3ab2 =(a+b)3+c3-3ab(a+b+c)
=(a+b+c)[(a+b)2-(a+b)c+c2]-3 ab(a+b+c)
=(a+b+c)(a2+b2+c2-ab-ac-bc) 例2因式分解:①x3-11x+20 ② a5+a+1
① 分析:把中项-11x拆成-16x+5x 分别与x5,20组成两组,则有公因式可提。(注意这
里16是完全平方数)
② 解:x3-11x+20=x3-16x+5x+20=x(x2-16)+5(x+4)
=x(x+4)(x-4)+5(x+4) =(x+4)(x2-4x+5)
③ 分析:添上-a2 和a2两项,分别与a5和a+1组成两组,正好可以用立方差公式 解:a5+a+1=a5-a2+a2+a+1=a2(a3-1)+ a2+a+1
=a2(a-1)( a2+a+1)+ a2+a+1= (a2+a+1)(a3-a2+1)
2. 运用因式定理和待定系数法
定理:⑴若x=a时,f(x)=0, [即f(a)=0],则多项式f(x)有一次因式x-a
⑵若两个多项式相等,则它们同类项的系数相等。 例3因式分解:①x3-5x2+9x-6 ②2x3-13x2+3
①分析:以x=±1,±2,±3,±6(常数6的约数)分别代入原式,若值为0,则可找到一次
因式,然后用除法或待定系数法,求另一个因式。
解:∵x=2时,x3-5x2+9x-6=0,∴原式有一次因式x -2, ∴x3-5x2+9x-6=(x -2)(x2-3x+3,)
②分析:用最高次项的系数2的约数±1,±2分别去除常数项3的约数 ±1,±3得商±1,±2,±可知只有当x=解:∵x=
13,±,再分别以这些商代入原式求值, 221时,原式值为0。故可知有因式2x-1 21时,2x3-13x2+3=0,∴原式有一次因式2x-1, 2设2x3-13x2+3=(2x-1)(x2+ax-3), (a是待定系数) 比较右边和左边x2的系数得 2a-1=-13, a=-6 ∴2x3-13x+3=(2x-1)(x2-6x-3)。
例4因式分解2x2+3xy-9y2+14x-3y+20
解:∵2x2+3xy-9y2=(2x-3y)(x+3y), 用待定系数法,可设 2x2+3xy-9y2+14x-3y+20=(2x-3y+a)(x+3y+b),a,b是待定的系数, 比较右边和左边的x和y两项 的系数,得
?a?4?a?2b?14 解得
b?5?3a?3b??3∴2x2+3xy-9y2+14x-3y+20=(2x-3y+4)(x+3y+5)
又解:原式=2x2+(3y+14)x-(9y2+3y-20) 这是关于x的二次三项式 常数项可分解为-(3y-4)(3y+5),用待定系数法,可设 2x2+(3y+14)x-(9y2+3y-20)=[mx-(3y-4)][nx+(3y+5)] 比较左、右两边的x2和x项的系数,得m=2, n=1 ∴2x2+3xy-9y2+14x-3y+20=(2x-3y+4)(x+3y+5)
练习19
1.
分解因式:①x4+x2y2+y4 ②x4+4 ③x4-23x2y2+y4 2. 分解因式: ①x3+4x2-9 ②x3-41x+30
③x3+5x2-18 ④x3-39x-70
3. 分解因式:①x3+3x2y+3xy2+2y3 ②x3-3x2+3x+7
③x3-9ax2+27a2x-26a3 ④x3+6x2+11x+6 ⑤a3+b3+3(a2+b2)+3(a+b)+2
4. 分解因式:①3x3-7x+10 ②x3-11x2+31x-21
③x4-4x+3 ④2x3-5x2+1
5. 分解因式:①2x2-xy-3y2-6x+14y-8 ②(x2-3x-3)(x2+3x+4)-8
③(x+1)(x+2)(x+3)(x+4)-48 ④(2x-7)(2x+5)(x2-9)-91
6.分解因式: ①x2y2+1-x2-y2+4xy ②x2-y2+2x-4y-3
③x4+x2-2ax -a+1 ④(x+y)4+x4+y4
⑤(a+b+c)3-(a3+b3+c3)
7. 己知:n是大于1的自然数 求证:4n2+1是合数
8.己知:f(x)=x2+bx+c, g(x)=x4+6x2+25, p(x)=3x4+4x2+28x+5 且知f(x)是g(x)的因式,也是p(x)的因式
求:当x=1时,f(x)的值
初中数学竞赛辅导资料(20)
代数恒等式的证明
内容提要
证明代数恒等式,在整式部分常用因式分解和乘法两种相反的恒等变形,要特别注意运用乘法公式和等式的运算法则、性质。
具体证法一般有如下几种
1.从左边证到右边或从右边证到左边,其原则是化繁为简。变形的过程中要不断注意结论
的形式。
2.把左、右两边分别化简,使它们都等于第三个代数式。
3.证明:左边的代数式减去右边代数式的值等于零。即由左边-右边=0可得左边=右边。 4,由己知等式出发,经过恒等变形达到求证的结论。还可以把己知的条件代入求证的一边证它能达到另一边, 例题
+
例1求证:3 n+2-2n2+2×5 n+2+3 n-2 n=10(5 n+1+3 n-2 n-1)
证明:左边=2×5×5 n+1+(3 n+2+3 n)+(-2 n+2-2 n) =10×5 n+1+3 n(32+1)-2 n-1(23+2) =10(5 n+1+3 n-2 n-1)=右边
又证:左边=2×5 n+2+3 n(32+1)-2 n(22+1) =2×5 n+2+10×3 n-5×2 n
右边=10×5 n+1+10×3 n-10×2 n-1
=2×5 n+2+10×3 n-5×2 n
∴左边=右边
例2 己知:a+b+c=0 求证:a3+b3+c3=3abc 证明:∵a3+b3+c3-3abc=(a+b+c)(a2+b2+c2-ab-ac-bc)(见19例1)
∵:a+b+c=0
∴a3+b3+c3-3abc=0 即a3+b3+c3=3abc 又证:∵:a+b+c=0 ∴a=-(b+c) 两边立方 a3=-(b3+3b2c+3bc2+c3) 移项 a3+b3+c3=-3bc(b+c)=3abc 再证:由己知 a=-b-c 代入左边,得
(-b-c)3+ b3+c3=-(b3+3b2c+3bc2+c 3)+b3+c3 =-3bc(b+c)=-3bc(-a)=3abc
111?b??c?,a≠b≠c 求证:a2b2c2=1 bca11b?cb?c证明:由己知a-b=?? ∴bc=
cbbca?b11c?ac?aa?b
??b-c= ∴ca= 同理ab= accab?cc?aa?bb?cc?a
∴ab bc ca==1 即a2b2c2=1
c?aa?bb?c例3 己知a+
例4 己知:ax2+bx+c是一个完全平方式(a,b,c是常数)求证:b2-4ac=0 证明:设:ax2+bx+c=(mx+n)2 , m,n是常数
那么:ax2+bx+c=m2x2+2mnx+n2
?a?m2?根据恒等式的性质 得?b?2mn ∴: b2-4ac=(2mn)2-4m2n2=0
?c?n2?练习20
1. 求证: ①(a+b+c)2+(a+b-c)2-(a-b-c)2-(a-b-c)2=8ab
②(x+y)4+x4+y4=2(x2+xy+y2)2 ③(x-2y)x3-(y-2x)y3=(x+y)(x-y)3 ④3 n+2+5 n+2―3 n―5 n=24(5 n+3 n-1) ⑤a5n+a n+1=(a3 n-a2 n+1)(a2 n+a n+1) 2.己知:a2+b2=2ab 求证:a=b 3.己知:a+b+c=0
求证:①a3+a2c+b2c+b3=abc ②a4+b4+c4=2a2b2+2b2c2+2c2a2 4.己知:a2=a+1 求证:a5=5a+3
5.己知:x+y-z=0 求证: x3+8y3=z3-6xyz 6.己知:a2+b2+c2=ab+ac+bc 求证:a=b=c
7.己知:a∶b=b∶c 求证:(a+b+c)2+a2+b2+c2=2(a+b+c)(a+c) 8.己知:abc≠0,ab+bc=2ac 求证:9.己知:
1111??? abbcxyz?? 求证:x+y+z=0 a?bb?cc?a10.求证:(2x-3)(2x+1)(x2-1)+1是一个完全平方式 11己知:ax3+bx2+cx+d能被x2+p整除 求证:ad=bc
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