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【奧數揭秘】平方根與絕對值

2018-01-10

[x2]  簡化後是什麼?相信許多學生都會答是x。這也是很常見的,學生經常就覺得平方根就是平方的相反,兩樣走在一起就抵消了,答案就是x。

不過仔細用數字看看,就看出多一點細節,發覺沒那麼簡單的。比如[(-3)2] [=][9] [=3],結果並不單是把根號和平方抵消,而且是括號內的-3取了正數值,答案是正3。

若果括號內的是正數,例如 [32] [=][9] [=3],那根號和平方抵消的說法倒是對的。

那樣原先的問題,[x2]  簡化後是什麼,就要分情況討論了,也就是若x?0,簡化後為x;若x<0,簡化後為-x。若是每次都分類討論,是有點麻煩的,數字上有個符號,可代表這個意思,就是  [x] ,稱為x的絕對值。其中

 [x] [=][{][x ,若x?0][-x,若x<0]

這個符號,簡言之就是不管x的正負,就只理會它的數字部分,例如  [-4] [=4]和  [3] [=3]。單看數字的簡化還是較簡單的,比如  [3-4] [=] [-1] [=1],也就是計算完符號內的算式,然後取正數值就可以了。

不過到了代數式,又多了一點細節。比如  [a-2] ,若果a?2的時候,符號內的a-2為正數,化簡後就是a-2本身;若是a<2,符號內的a-2為負數,化簡後就是-(a-2)=-a+2。也就是說,化簡絕對值的時候,經常都要看清楚未知數的取值範圍,然後才可以進一步化簡。

問 題

若-1<x<1,化簡[x2+4x+4] [+][x2-6x+9] 。

答 案

[x2+4x+4] [+][x2- 6x+9=] [(x+2)2] [+][(x-3)2] 

[=] [x+2] [+] [ x-3] 

留意到x在正負1之間,因此x+2為正數,[=][x+2] [x+2] ,而x-3為負數,因此 [=][-(x-3)=-x+3] [ x-3] 。

故此答案為x+2-x+3=5。

魔鬼在細節

剛剛這道題目之中,把未知數限定了範圍,化簡起來已經簡單多了,若是沒限制的,就要分類討論了。

事實上,關於絕對值的代數式,經常都要分類討論,那才可以消去絕對值的符號,達到化簡的效果。好像題目中的 [x+2] 和 [ x-3] ,在未消去絕對值的符號前,裡面的x+2和x-3是不能隨意加減的。若是這樣,如代數式多幾個絕對值符號,那化簡豈不是很複雜?的確是這樣的,分類起來還要想得很仔細才行。

回頭看看這個絕對值,初時就只是取個正數值那麼簡單的事情。漸漸引入了代數式,就要分類討論了,又要逐個絕對值符號來考慮,這不太簡單的,有很多細節。好像一開始時,談起[x2] 是什麼,有時遇到學生少一點耐性,可能以為這個問題淺得不值得去回答。

學數學有時就是一點點的輕率,忽略了細節的討論,然後日子久了,漏洞就多。往往有些時刻,錯了也不自覺。

就算別人指出了錯誤,還是要反省一番,才了解到自己一直以來也忽略的一些重點。

思考要嚴謹,有時就難在這裡。有些細節初看時太簡單了,簡單到連自己懂得去重視它的意識也沒有,不過原來思考的漏洞就在裡面了。生活上的思考,究竟有多少細節是自己一直以來都忽略了的呢?這個深思起來,還真是令人警醒的。 ■張志基

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