18. 有些代数式具有特殊的结构,利用式子的结构特征,可以简洁地解决问题.我们将 $(\sqrt{a}+\sqrt{b})$ 与 $(\sqrt{a}-\sqrt{b})$ 称为一对“对偶式”.因为 $(\sqrt{a}+\sqrt{b})(\sqrt{a}-\sqrt{b})=(\sqrt{a})^{2}-(\sqrt{b})^{2}=a - b$,可以去掉根号,所以我们常通过构造“对偶式”来解决一些含有根号的问题.
例如,$(\sqrt{15 - x}+\sqrt{3 - x})(\sqrt{15 - x}-\sqrt{3 - x})=(\sqrt{15 - x})^{2}-(\sqrt{3 - x})^{2}=(15 - x)-(3 - x)=12$,所以 $\sqrt{15 - x}+\sqrt{3 - x}$ 与 $\sqrt{15 - x}-\sqrt{3 - x}$ 互为“对偶式”.
(1)$\sqrt{7}-\sqrt{2}$ 的“对偶式”是
(2)已知 $\sqrt{21 - x}-\sqrt{5 - x}=2$,其中 $x≤5$.
① $\sqrt{21 - x}-\sqrt{5 - x}$ 的“对偶式”的值是
② 利用“对偶式”的相关知识,求方程 $\sqrt{21 - x}-\sqrt{5 - x}=2$ 中 $x$ 的值.
例如,$(\sqrt{15 - x}+\sqrt{3 - x})(\sqrt{15 - x}-\sqrt{3 - x})=(\sqrt{15 - x})^{2}-(\sqrt{3 - x})^{2}=(15 - x)-(3 - x)=12$,所以 $\sqrt{15 - x}+\sqrt{3 - x}$ 与 $\sqrt{15 - x}-\sqrt{3 - x}$ 互为“对偶式”.
(1)$\sqrt{7}-\sqrt{2}$ 的“对偶式”是
$ \sqrt{7} + \sqrt{2} $
,$\sqrt{21 - x}-\sqrt{5 - x}$ 的“对偶式”是$ \sqrt{21 - x} + \sqrt{5 - x} $
.(2)已知 $\sqrt{21 - x}-\sqrt{5 - x}=2$,其中 $x≤5$.
① $\sqrt{21 - x}-\sqrt{5 - x}$ 的“对偶式”的值是
8
.② 利用“对偶式”的相关知识,求方程 $\sqrt{21 - x}-\sqrt{5 - x}=2$ 中 $x$ 的值.
答案
18. (1) $ \sqrt{7} + \sqrt{2} $,$ \sqrt{21 - x} + \sqrt{5 - x} $ (2) ① 8. $ \sqrt{21 - x} - \sqrt{5 - x} $ 的“对偶式”是 $ \sqrt{21 - x} + \sqrt{5 - x} $,而 $ (\sqrt{21 - x} - \sqrt{5 - x})(\sqrt{21 - x} + \sqrt{5 - x}) = (\sqrt{21 - x})^2 - (\sqrt{5 - x})^2 = (21 - x) - (5 - x) = 16 $. $ \because \sqrt{21 - x} - \sqrt{5 - x} = 2 $,$ \therefore \sqrt{21 - x} + \sqrt{5 - x} = 8 $ ② $ \because \sqrt{21 - x} - \sqrt{5 - x} = 2 $,$ \sqrt{21 - x} + \sqrt{5 - x} = 8 $,$ \therefore \sqrt{21 - x} = 5 $,$ \sqrt{5 - x} = 3 $,解得 $ x = - 4 $
解析
【分析】
对于(1),根据题目中“对偶式”的定义,将原式中的加号与减号互换即可得到对应对偶式;对于(2)①,利用对偶式相乘的平方差公式计算出乘积,结合已知式子的值可求出对偶式的值;对于(2)②,联立已知式子和对偶式的值,通过相加、相减分别求出含根号的式子的值,再平方求解x,最后验证x的合理性。
【解析】
(1) 根据“对偶式”的定义:
$\sqrt{7}-\sqrt{2}$的“对偶式”是$\sqrt{7}+\sqrt{2}$;
$\sqrt{21 - x}-\sqrt{5 - x}$的“对偶式”是$\sqrt{21 - x}+\sqrt{5 - x}$。
(2) ① 计算对偶式的乘积:
$(\sqrt{21 - x}-\sqrt{5 - x})(\sqrt{21 - x}+\sqrt{5 - x})=(\sqrt{21 - x})^2-(\sqrt{5 - x})^2=(21 - x)-(5 - x)=16$
已知$\sqrt{21 - x}-\sqrt{5 - x}=2$,则$\sqrt{21 - x}+\sqrt{5 - x}=16÷2=8$。
② 联立方程:
$\begin{cases}\sqrt{21 - x}-\sqrt{5 - x}=2&(1)\\\sqrt{21 - x}+\sqrt{5 - x}=8&(2)\end{cases}$
$(1)+(2)$得:$2\sqrt{21 - x}=10$,即$\sqrt{21 - x}=5$
两边平方得:$21 - x=25$,解得$x=-4$
$(2)-(1)$得:$2\sqrt{5 - x}=6$,即$\sqrt{5 - x}=3$
两边平方得:$5 - x=9$,解得$x=-4$
验证:当$x=-4$时,$21 - x=25>0$,$5 - x=9>0$,符合$x≤5$的条件,故$x=-4$是原方程的解。
【答案】
(1) $\sqrt{7}+\sqrt{2}$;$\sqrt{21 - x}+\sqrt{5 - x}$
(2) ① 8;② $x=-4$
【知识点】
二次根式平方差公式;对偶式构造应用;含根式方程求解
【点评】
本题核心是理解“对偶式”的定义,灵活运用平方差公式去根号,将复杂根式问题转化为常规代数运算,体现了构造法在数学解题中的简洁性与实用性,有助于提升对二次根式运算的灵活处理能力。
【难度系数】
0.6
对于(1),根据题目中“对偶式”的定义,将原式中的加号与减号互换即可得到对应对偶式;对于(2)①,利用对偶式相乘的平方差公式计算出乘积,结合已知式子的值可求出对偶式的值;对于(2)②,联立已知式子和对偶式的值,通过相加、相减分别求出含根号的式子的值,再平方求解x,最后验证x的合理性。
【解析】
(1) 根据“对偶式”的定义:
$\sqrt{7}-\sqrt{2}$的“对偶式”是$\sqrt{7}+\sqrt{2}$;
$\sqrt{21 - x}-\sqrt{5 - x}$的“对偶式”是$\sqrt{21 - x}+\sqrt{5 - x}$。
(2) ① 计算对偶式的乘积:
$(\sqrt{21 - x}-\sqrt{5 - x})(\sqrt{21 - x}+\sqrt{5 - x})=(\sqrt{21 - x})^2-(\sqrt{5 - x})^2=(21 - x)-(5 - x)=16$
已知$\sqrt{21 - x}-\sqrt{5 - x}=2$,则$\sqrt{21 - x}+\sqrt{5 - x}=16÷2=8$。
② 联立方程:
$\begin{cases}\sqrt{21 - x}-\sqrt{5 - x}=2&(1)\\\sqrt{21 - x}+\sqrt{5 - x}=8&(2)\end{cases}$
$(1)+(2)$得:$2\sqrt{21 - x}=10$,即$\sqrt{21 - x}=5$
两边平方得:$21 - x=25$,解得$x=-4$
$(2)-(1)$得:$2\sqrt{5 - x}=6$,即$\sqrt{5 - x}=3$
两边平方得:$5 - x=9$,解得$x=-4$
验证:当$x=-4$时,$21 - x=25>0$,$5 - x=9>0$,符合$x≤5$的条件,故$x=-4$是原方程的解。
【答案】
(1) $\sqrt{7}+\sqrt{2}$;$\sqrt{21 - x}+\sqrt{5 - x}$
(2) ① 8;② $x=-4$
【知识点】
二次根式平方差公式;对偶式构造应用;含根式方程求解
【点评】
本题核心是理解“对偶式”的定义,灵活运用平方差公式去根号,将复杂根式问题转化为常规代数运算,体现了构造法在数学解题中的简洁性与实用性,有助于提升对二次根式运算的灵活处理能力。
【难度系数】
0.6
19. 观察下列各式及验证过程:
$\sqrt{\dfrac{1}{2}-\dfrac{1}{3}}=\dfrac{1}{2}\sqrt{\dfrac{2}{3}}$,验证:$\sqrt{\dfrac{1}{2}-\dfrac{1}{3}}=\sqrt{\dfrac{1}{2×3}}=\sqrt{\dfrac{2}{2^{2}×3}}=\dfrac{1}{2}\sqrt{\dfrac{2}{3}}$.
$\sqrt{\dfrac{1}{2}(\dfrac{1}{3}-\dfrac{1}{4})}=\dfrac{1}{3}\sqrt{\dfrac{3}{8}}$,验证:$\sqrt{\dfrac{1}{2}(\dfrac{1}{3}-\dfrac{1}{4})}=\sqrt{\dfrac{1}{2×3×4}}=\sqrt{\dfrac{3}{2×3^{2}×4}}=\dfrac{1}{3}\sqrt{\dfrac{3}{8}}$.
$\sqrt{\dfrac{1}{3}(\dfrac{1}{4}-\dfrac{1}{5})}=\dfrac{1}{4}\sqrt{\dfrac{4}{15}}$,验证:$\sqrt{\dfrac{1}{3}(\dfrac{1}{4}-\dfrac{1}{5})}=\sqrt{\dfrac{1}{3×4×5}}=\sqrt{\dfrac{4}{3×4^{2}×5}}=\dfrac{1}{4}\sqrt{\dfrac{4}{15}}$.
(1)按照上述三个等式及其验证过程的基本思路,猜想 $\sqrt{\dfrac{1}{4}(\dfrac{1}{5}-\dfrac{1}{6})}=$
(2)按照上述三个等式及其验证过程的基本思路,猜想 $\sqrt{\dfrac{1}{8}(\dfrac{1}{9}-\dfrac{1}{10})}$ 的变形结果并进行验证;
(3)针对上述各式反映的规律,写出用 $n$($n≥2$ 的自然数)表示的等式,并进行验证.
$\sqrt{\dfrac{1}{2}-\dfrac{1}{3}}=\dfrac{1}{2}\sqrt{\dfrac{2}{3}}$,验证:$\sqrt{\dfrac{1}{2}-\dfrac{1}{3}}=\sqrt{\dfrac{1}{2×3}}=\sqrt{\dfrac{2}{2^{2}×3}}=\dfrac{1}{2}\sqrt{\dfrac{2}{3}}$.
$\sqrt{\dfrac{1}{2}(\dfrac{1}{3}-\dfrac{1}{4})}=\dfrac{1}{3}\sqrt{\dfrac{3}{8}}$,验证:$\sqrt{\dfrac{1}{2}(\dfrac{1}{3}-\dfrac{1}{4})}=\sqrt{\dfrac{1}{2×3×4}}=\sqrt{\dfrac{3}{2×3^{2}×4}}=\dfrac{1}{3}\sqrt{\dfrac{3}{8}}$.
$\sqrt{\dfrac{1}{3}(\dfrac{1}{4}-\dfrac{1}{5})}=\dfrac{1}{4}\sqrt{\dfrac{4}{15}}$,验证:$\sqrt{\dfrac{1}{3}(\dfrac{1}{4}-\dfrac{1}{5})}=\sqrt{\dfrac{1}{3×4×5}}=\sqrt{\dfrac{4}{3×4^{2}×5}}=\dfrac{1}{4}\sqrt{\dfrac{4}{15}}$.
(1)按照上述三个等式及其验证过程的基本思路,猜想 $\sqrt{\dfrac{1}{4}(\dfrac{1}{5}-\dfrac{1}{6})}=$
$ \frac{1}{5}\sqrt{\frac{5}{24}} $
;(2)按照上述三个等式及其验证过程的基本思路,猜想 $\sqrt{\dfrac{1}{8}(\dfrac{1}{9}-\dfrac{1}{10})}$ 的变形结果并进行验证;
(3)针对上述各式反映的规律,写出用 $n$($n≥2$ 的自然数)表示的等式,并进行验证.
答案
19. (1) $ \frac{1}{5}\sqrt{\frac{5}{24}} $ (2) 猜想 $ \sqrt{\frac{1}{8}(\frac{1}{9} - \frac{1}{10})} = \frac{1}{9}\sqrt{\frac{9}{80}} $,验证:$ \sqrt{\frac{1}{8}(\frac{1}{9} - \frac{1}{10})} = \sqrt{\frac{1}{8 × 9 × 10}} = \sqrt{\frac{9}{8 × 9^2 × 10}} = \frac{1}{9}\sqrt{\frac{9}{80}} $ (3) $ \sqrt{\frac{1}{n}(\frac{1}{n + 1} - \frac{1}{n + 2})} = \frac{1}{n + 1}\sqrt{\frac{n + 1}{n^2 + 2n}} $;验证:$ \sqrt{\frac{1}{n}(\frac{1}{n + 1} - \frac{1}{n + 2})} = \sqrt{\frac{1}{n(n + 1)(n + 2)}} = \sqrt{\frac{n + 1}{n · (n + 1)^2 · (n + 2)}} = \frac{1}{n + 1}\sqrt{\frac{n + 1}{n^2 + 2n}} $
解析
【分析】
这是一道根式化简的规律探究题,解题思路是先观察已知等式的结构和变形规律,再利用规律解决问题:
1. 对于问题(1),对比已知的三个等式,发现左边式子为$\sqrt{\frac{1}{k}(\frac{1}{k+1}-\frac{1}{k+2})}$(k依次为1、2、3),右边结果为$\frac{1}{k+1}\sqrt{\frac{k+1}{k(k+2)}}$,当k=4时代入即可得到结果;
2. 问题(2),按照上述规律,当k=8时先猜想变形结果,再仿照已知验证步骤,先计算括号内的差,再将根号内分数的分子分母同乘9,转化为可开方的形式完成验证;
3. 问题(3),根据前面的具体例子归纳出用n(n≥2的自然数)表示的一般等式,再通过通分、分子分母同乘(n+1)、开平方的步骤进行验证,确保等式成立。
【解析】
(1) 根据已知等式的规律,当左边为$\sqrt{\frac{1}{4}(\frac{1}{5}-\frac{1}{6})}$时,右边为$\frac{1}{5}\sqrt{\frac{5}{4×6}}=\frac{1}{5}\sqrt{\frac{5}{24}}$;
(2) 猜想:$\sqrt{\frac{1}{8}(\frac{1}{9}-\frac{1}{10})}=\frac{1}{9}\sqrt{\frac{9}{80}}$
验证:
$\sqrt{\frac{1}{8}(\frac{1}{9}-\frac{1}{10})}=\sqrt{\frac{1}{8}×\frac{10-9}{9×10}}=\sqrt{\frac{1}{8×9×10}}=\sqrt{\frac{9}{8×9^2×10}}=\frac{1}{9}\sqrt{\frac{9}{80}}$;
(3) 用n(n≥2的自然数)表示的等式:$\sqrt{\frac{1}{n}(\frac{1}{n+1}-\frac{1}{n+2})}=\frac{1}{n+1}\sqrt{\frac{n+1}{n^2+2n}}$
验证:
$\sqrt{\frac{1}{n}(\frac{1}{n+1}-\frac{1}{n+2})}=\sqrt{\frac{1}{n}×\frac{(n+2)-(n+1)}{(n+1)(n+2)}}=\sqrt{\frac{1}{n(n+1)(n+2)}}=\sqrt{\frac{n+1}{n·(n+1)^2·(n+2)}}=\frac{1}{n+1}\sqrt{\frac{n+1}{n(n+2)}}=\frac{1}{n+1}\sqrt{\frac{n+1}{n^2+2n}}$
【答案】
(1) $\boldsymbol{\frac{1}{5}\sqrt{\frac{5}{24}}}$;
(2) 猜想结果为$\boldsymbol{\frac{1}{9}\sqrt{\frac{9}{80}}}$,验证过程见解析;
(3) 等式为$\boldsymbol{\sqrt{\frac{1}{n}(\frac{1}{n+1}-\frac{1}{n+2})}=\frac{1}{n+1}\sqrt{\frac{n+1}{n^2+2n}}}$($n≥2$的自然数),验证过程见解析。
【知识点】
根式化简、规律探究、分式通分
【点评】
本题考查了根式的化简运算和规律探究能力,解题关键是通过观察已知等式,准确归纳出左边式子与右边结果的对应规律,再利用分式运算和根式性质进行验证,培养了学生的观察归纳能力和运算能力。
【难度系数】
0.6
这是一道根式化简的规律探究题,解题思路是先观察已知等式的结构和变形规律,再利用规律解决问题:
1. 对于问题(1),对比已知的三个等式,发现左边式子为$\sqrt{\frac{1}{k}(\frac{1}{k+1}-\frac{1}{k+2})}$(k依次为1、2、3),右边结果为$\frac{1}{k+1}\sqrt{\frac{k+1}{k(k+2)}}$,当k=4时代入即可得到结果;
2. 问题(2),按照上述规律,当k=8时先猜想变形结果,再仿照已知验证步骤,先计算括号内的差,再将根号内分数的分子分母同乘9,转化为可开方的形式完成验证;
3. 问题(3),根据前面的具体例子归纳出用n(n≥2的自然数)表示的一般等式,再通过通分、分子分母同乘(n+1)、开平方的步骤进行验证,确保等式成立。
【解析】
(1) 根据已知等式的规律,当左边为$\sqrt{\frac{1}{4}(\frac{1}{5}-\frac{1}{6})}$时,右边为$\frac{1}{5}\sqrt{\frac{5}{4×6}}=\frac{1}{5}\sqrt{\frac{5}{24}}$;
(2) 猜想:$\sqrt{\frac{1}{8}(\frac{1}{9}-\frac{1}{10})}=\frac{1}{9}\sqrt{\frac{9}{80}}$
验证:
$\sqrt{\frac{1}{8}(\frac{1}{9}-\frac{1}{10})}=\sqrt{\frac{1}{8}×\frac{10-9}{9×10}}=\sqrt{\frac{1}{8×9×10}}=\sqrt{\frac{9}{8×9^2×10}}=\frac{1}{9}\sqrt{\frac{9}{80}}$;
(3) 用n(n≥2的自然数)表示的等式:$\sqrt{\frac{1}{n}(\frac{1}{n+1}-\frac{1}{n+2})}=\frac{1}{n+1}\sqrt{\frac{n+1}{n^2+2n}}$
验证:
$\sqrt{\frac{1}{n}(\frac{1}{n+1}-\frac{1}{n+2})}=\sqrt{\frac{1}{n}×\frac{(n+2)-(n+1)}{(n+1)(n+2)}}=\sqrt{\frac{1}{n(n+1)(n+2)}}=\sqrt{\frac{n+1}{n·(n+1)^2·(n+2)}}=\frac{1}{n+1}\sqrt{\frac{n+1}{n(n+2)}}=\frac{1}{n+1}\sqrt{\frac{n+1}{n^2+2n}}$
【答案】
(1) $\boldsymbol{\frac{1}{5}\sqrt{\frac{5}{24}}}$;
(2) 猜想结果为$\boldsymbol{\frac{1}{9}\sqrt{\frac{9}{80}}}$,验证过程见解析;
(3) 等式为$\boldsymbol{\sqrt{\frac{1}{n}(\frac{1}{n+1}-\frac{1}{n+2})}=\frac{1}{n+1}\sqrt{\frac{n+1}{n^2+2n}}}$($n≥2$的自然数),验证过程见解析。
【知识点】
根式化简、规律探究、分式通分
【点评】
本题考查了根式的化简运算和规律探究能力,解题关键是通过观察已知等式,准确归纳出左边式子与右边结果的对应规律,再利用分式运算和根式性质进行验证,培养了学生的观察归纳能力和运算能力。
【难度系数】
0.6
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