怎样用换元法解方程?
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换元法又称辅助元素法、变量代换法。通过引进新的变量,可以把分散的条件联系起来,隐含的条件显露出来,或者把条件与结论联系起来。或者变为熟悉的形式,把复杂的计算和推证简化。
它可以化高次为低次、化分式为整式、化无理式为有理式、化超越式为代数式,在研究方程、不等式、函数、数列、三角等问题中有广泛的应用。
1概述编辑
换元法又称辅助元素法、变量代换法。通过引进新的变量,可以把分散的条件联系起来,隐含的条件显露出来,或者把条件与结论联系起来。或者变为熟悉的形式,把复杂的计算和推证简化。
它可以化高次为低次、化分式为整式、化无理式为有理式、化超越式为代数式,在研究方程、不等式、函数、数列、三角等问题中有广泛的应用。
2分类编辑
换元的方法有:局部换元、三角换元、均值换元等。
换元的种类有:等参量换元、非等量换元。
不定积分的换元法解法
局部换元
又称整体换元,是在已知或者未知中,某个代数式几次出现,而用一个字母来代替它从而简化问题,当然有时候要通过变形才能发现。例如解不等式:4^x +2^x -2≥0,先变形为2^2x,设2^x =t(t>0),从而变为熟悉的一元二次不等式求解和指数方程的问题。
值域换元例题
三角换元
应用于去根号,或者变换为三角形式易求时,主要利用已知代数式中与三角知识中有某点联系进行换元。如求函数y=√1-x^2的值域时,若x∈[-1,1],设x=sin α ,sinα∈[-1,1 ],问题变成了熟悉的求三角函数值域。为什么会想到如此设,其中主要应该是发现值域的联系,又有去根号的需要。如变量x、y适合条件x^2+y^2 =r^2(r>0)时,则可作三角代换x=rcosθ、y=rsinθ化为三角问题。
三角换元法
均值换元
如遇到x+y=2S形式时,设x= S+t,y= S-t等等。
例如清华大学自主招生考试题,已知a,b为非负实数,M=a^4+b^4,a+b=1,求M的最值
可令a=1/2-t,b=1/2+t(0≤t≤1/2),带入M,M=2×(t^2+3/4)^2-1,由二次函数性质知M(min)=1/8,M(max)=1.
均值换元法解积分问题
等量换元
设 x+y=3
x=t+2,y=v-3 ,多在二重积分中用到。
非等量换元
设 u=(x+y)+3(x+y)
设x+y=S,也叫整体换元法。
3应用技巧编辑
我们使用换元法时,要遵循有利于运算、有利于标准化的原则,换元后要注重新变量范围的选取,一定要使新变量取值范围对应于原变量的取值范围,不能缩小也不能扩大。如上几例中的t>0和sinα∈[-1,1 ]。
可以先观察算式,可发现这种需换元法之算式中总含有相同的式子,然后把它们用一个字母替换,推演出答案,然后若在答案中有此字母,即将该式带入其中,遂可算出。
4使用方法编辑
分解因式
有时在分解因式时,可以选择多项式中的相同的部分换成另一个未知数,然后进行因式分解,最后再转换回来,这种方法叫做换元法。
相关例题
注意:换元后勿忘还元。
【例】在分解(x^2+x+1)(x^2+x+2)-12时,可以令y=x^2+x,则 原式=(y+1)(y+2)-12 =y^2+3y+2-12=y^2+3y-10 =(y+5)(y-2) =(x^2+x+5)(x^2+x-2) =(x^2+x+5)(x+2)(x-1).
例2,(x+5)+(y-4)=8
(x+5)-(y-4)=4
令x+5=m,y-4=n
原方程可写为
解得m=6,n=2
所以x+5=6,y-4=2
所以
特点:两方程中都含有相同的代数式,如题中的x+5,y-4之类,换元后可简化方程。
它可以化高次为低次、化分式为整式、化无理式为有理式、化超越式为代数式,在研究方程、不等式、函数、数列、三角等问题中有广泛的应用。
1概述编辑
换元法又称辅助元素法、变量代换法。通过引进新的变量,可以把分散的条件联系起来,隐含的条件显露出来,或者把条件与结论联系起来。或者变为熟悉的形式,把复杂的计算和推证简化。
它可以化高次为低次、化分式为整式、化无理式为有理式、化超越式为代数式,在研究方程、不等式、函数、数列、三角等问题中有广泛的应用。
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换元的方法有:局部换元、三角换元、均值换元等。
换元的种类有:等参量换元、非等量换元。
不定积分的换元法解法
局部换元
又称整体换元,是在已知或者未知中,某个代数式几次出现,而用一个字母来代替它从而简化问题,当然有时候要通过变形才能发现。例如解不等式:4^x +2^x -2≥0,先变形为2^2x,设2^x =t(t>0),从而变为熟悉的一元二次不等式求解和指数方程的问题。
值域换元例题
三角换元
应用于去根号,或者变换为三角形式易求时,主要利用已知代数式中与三角知识中有某点联系进行换元。如求函数y=√1-x^2的值域时,若x∈[-1,1],设x=sin α ,sinα∈[-1,1 ],问题变成了熟悉的求三角函数值域。为什么会想到如此设,其中主要应该是发现值域的联系,又有去根号的需要。如变量x、y适合条件x^2+y^2 =r^2(r>0)时,则可作三角代换x=rcosθ、y=rsinθ化为三角问题。
三角换元法
均值换元
如遇到x+y=2S形式时,设x= S+t,y= S-t等等。
例如清华大学自主招生考试题,已知a,b为非负实数,M=a^4+b^4,a+b=1,求M的最值
可令a=1/2-t,b=1/2+t(0≤t≤1/2),带入M,M=2×(t^2+3/4)^2-1,由二次函数性质知M(min)=1/8,M(max)=1.
均值换元法解积分问题
等量换元
设 x+y=3
x=t+2,y=v-3 ,多在二重积分中用到。
非等量换元
设 u=(x+y)+3(x+y)
设x+y=S,也叫整体换元法。
3应用技巧编辑
我们使用换元法时,要遵循有利于运算、有利于标准化的原则,换元后要注重新变量范围的选取,一定要使新变量取值范围对应于原变量的取值范围,不能缩小也不能扩大。如上几例中的t>0和sinα∈[-1,1 ]。
可以先观察算式,可发现这种需换元法之算式中总含有相同的式子,然后把它们用一个字母替换,推演出答案,然后若在答案中有此字母,即将该式带入其中,遂可算出。
4使用方法编辑
分解因式
有时在分解因式时,可以选择多项式中的相同的部分换成另一个未知数,然后进行因式分解,最后再转换回来,这种方法叫做换元法。
相关例题
注意:换元后勿忘还元。
【例】在分解(x^2+x+1)(x^2+x+2)-12时,可以令y=x^2+x,则 原式=(y+1)(y+2)-12 =y^2+3y+2-12=y^2+3y-10 =(y+5)(y-2) =(x^2+x+5)(x^2+x-2) =(x^2+x+5)(x+2)(x-1).
例2,(x+5)+(y-4)=8
(x+5)-(y-4)=4
令x+5=m,y-4=n
原方程可写为
解得m=6,n=2
所以x+5=6,y-4=2
所以
特点:两方程中都含有相同的代数式,如题中的x+5,y-4之类,换元后可简化方程。
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换元法又称辅助元素法、变量代换法。通过引进新的变量,可以把分散的条件联系起来,隐含的条件显露出来,或者把条件与结论联系起来。或者变为熟悉的形式,把复杂的计算和推证简化。
它可以化高次为低次、化分式为整式、化无理式为有理式、化超越式为代数式,在研究方程、不等式、函数、数列、三角等问题中有广泛的应用。
换元的方法有:局部换元、三角换元、均值换元等。局部换元又称整体换元,是在已知或者未知中,某个代数式几次出现,而用一个字母来代替它从而简化问题,当然有时候要通过变形才能发现。例如解不等式:4+2-2≥0,先变形为设2=t(t>0),而变为熟悉的一元二次不等式求解和指数方程的问题。
它可以化高次为低次、化分式为整式、化无理式为有理式、化超越式为代数式,在研究方程、不等式、函数、数列、三角等问题中有广泛的应用。
换元的方法有:局部换元、三角换元、均值换元等。局部换元又称整体换元,是在已知或者未知中,某个代数式几次出现,而用一个字母来代替它从而简化问题,当然有时候要通过变形才能发现。例如解不等式:4+2-2≥0,先变形为设2=t(t>0),而变为熟悉的一元二次不等式求解和指数方程的问题。
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有两个方程式,把第一个里的一个未知数用另一个未知数表达出来,在带入第二个方程里,可解出一个未知数,再把这个未知数带入第一个方程里可解另一个未知数。
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