12. 已知整式$A = 2t + 4$,$B = 2t - 4$,$t$为任意有理数.
(1)$A· B + 17$的值可能为负数吗?请说明理由.
(2)请说明:当$t$是整数时,$A^{2}-B^{2}$的值一定能被 32 整除.
(1)$A· B + 17$的值可能为负数吗?请说明理由.
(2)请说明:当$t$是整数时,$A^{2}-B^{2}$的值一定能被 32 整除.
答案
12.(1)因为$A = 2t + 4$,$B = 2t - 4$,所以$A· B + 17 = (2t + 4)(2t - 4) + 17 = 4t^{2} - 16 + 17 = 4t^{2} + 1$,因为$t$为任意有理数,所以$t^{2} ≥ 0$,所以$4t^{2} + 1 ≥ 1$,即$A· B + 17 ≥ 1$,所以$A· B + 17$的值不可能为负数 (2)因为$A = 2t + 4$,$B = 2t - 4$,所以$A^{2} - B^{2} = (2t + 4)^{2} - (2t - 4)^{2} = 4t^{2} + 16t + 16 - (4t^{2} - 16t + 16) = 32t$,当$t$是整数时,$32t$能被$32$整除,即$A^{2} - B^{2}$一定能被$32$整除
解析
【分析】
(1)要判断$A·B + 17$的值是否可能为负数,首先将$A$和$B$代入式子,利用平方差公式展开计算,化简后根据有理数平方的非负性分析式子的取值范围,进而判断是否为负数;
(2)要证明当$t$是整数时$A^2 - B^2$能被32整除,先将$A$和$B$代入式子,通过计算平方再相减化简式子,得到结果后结合$t$是整数的条件,看结果是否为32的整数倍。
【解析】
(1)$A·B + 17$的值不可能为负数,理由如下:
已知$A = 2t + 4$,$B = 2t - 4$,代入$A·B + 17$可得:
$\begin{aligned}A·B + 17&=(2t + 4)(2t - 4) + 17\\&=(2t)^2 - 4^2 + 17\\&=4t^2 - 16 + 17\\&=4t^2 + 1\end{aligned}$
因为$t$为任意有理数,所以$t^2≥0$,则$4t^2≥0$,因此$4t^2 + 1≥1$,即$A·B + 17$的最小值为1,不可能为负数。
(2)证明:
将$A = 2t + 4$,$B = 2t - 4$代入$A^2 - B^2$:
$\begin{aligned}A^2 - B^2&=(2t + 4)^2 - (2t - 4)^2\\&=(4t^2 + 16t + 16) - (4t^2 - 16t + 16)\\&=4t^2 + 16t + 16 - 4t^2 + 16t - 16\\&=32t\end{aligned}$
当$t$是整数时,$32t$是32的整数倍,所以$A^2 - B^2$的值一定能被32整除。
【答案】
(1)$A·B + 17$的值不可能为负数,理由见上述解析;
(2)当$t$是整数时,$A^2 - B^2$的值一定能被32整除,证明见上述解析。
【知识点】
平方差公式,非负数的性质,整除的概念
【点评】
本题主要考查整式的混合运算及数的性质,熟练运用平方差公式、完全平方公式进行整式化简是解题关键,通过化简后的式子结合有理数的性质分析取值或整除性,锻炼了代数运算与逻辑推理能力。
【难度系数】
0.6
(1)要判断$A·B + 17$的值是否可能为负数,首先将$A$和$B$代入式子,利用平方差公式展开计算,化简后根据有理数平方的非负性分析式子的取值范围,进而判断是否为负数;
(2)要证明当$t$是整数时$A^2 - B^2$能被32整除,先将$A$和$B$代入式子,通过计算平方再相减化简式子,得到结果后结合$t$是整数的条件,看结果是否为32的整数倍。
【解析】
(1)$A·B + 17$的值不可能为负数,理由如下:
已知$A = 2t + 4$,$B = 2t - 4$,代入$A·B + 17$可得:
$\begin{aligned}A·B + 17&=(2t + 4)(2t - 4) + 17\\&=(2t)^2 - 4^2 + 17\\&=4t^2 - 16 + 17\\&=4t^2 + 1\end{aligned}$
因为$t$为任意有理数,所以$t^2≥0$,则$4t^2≥0$,因此$4t^2 + 1≥1$,即$A·B + 17$的最小值为1,不可能为负数。
(2)证明:
将$A = 2t + 4$,$B = 2t - 4$代入$A^2 - B^2$:
$\begin{aligned}A^2 - B^2&=(2t + 4)^2 - (2t - 4)^2\\&=(4t^2 + 16t + 16) - (4t^2 - 16t + 16)\\&=4t^2 + 16t + 16 - 4t^2 + 16t - 16\\&=32t\end{aligned}$
当$t$是整数时,$32t$是32的整数倍,所以$A^2 - B^2$的值一定能被32整除。
【答案】
(1)$A·B + 17$的值不可能为负数,理由见上述解析;
(2)当$t$是整数时,$A^2 - B^2$的值一定能被32整除,证明见上述解析。
【知识点】
平方差公式,非负数的性质,整除的概念
【点评】
本题主要考查整式的混合运算及数的性质,熟练运用平方差公式、完全平方公式进行整式化简是解题关键,通过化简后的式子结合有理数的性质分析取值或整除性,锻炼了代数运算与逻辑推理能力。
【难度系数】
0.6
13. 如果一个正整数能表示为两个连续偶数的平方差,那么称这个正整数为“偶巧数”.例如,$4 = 2^{2}-0^{2}$,$12 = 4^{2}-2^{2}$,$20 = 6^{2}-4^{2}$,…所以 4,12,20 都是“偶巧数”.
请根据上述内容回答问题:
(1)在 28,32,36 这三个数中,是“偶巧数”的为
(2)一个正奇数的 4 倍一定是“偶巧数”吗?
(3)类似地,请给“奇巧数”下定义,并写出一个相关的真命题.
请根据上述内容回答问题:
(1)在 28,32,36 这三个数中,是“偶巧数”的为
28,36
.(2)一个正奇数的 4 倍一定是“偶巧数”吗?
(3)类似地,请给“奇巧数”下定义,并写出一个相关的真命题.
答案
13.(1)28,36 (2)设这个正奇数为$(2n - 1)$,则其$4$倍可表示为$4(2n - 1)$,$\because (2n)^{2} - (2n - 2)^{2} = 8n - 4 = 4(2n - 1)$,$\therefore 4(2n - 1)$总能表示为两个连续偶数的平方差,$\therefore 4(2n - 1)$($n$为正整数)是“偶巧数” (3)如果一个正整数能表示为两个连续奇数的平方差,那么称这个数为奇巧数,一个正偶数的$4$倍一定是奇巧数
解析
【分析】
(1)首先根据“偶巧数”的定义,设两个连续偶数为2k和2k-2(k为正整数),推导其平方差的表达式为4(2k-1),然后分别将28、32、36代入该表达式,判断是否能求出整数k,若能则为“偶巧数”。
(2)要判断正奇数的4倍是否为“偶巧数”,先设正奇数为2n-1(n为正整数),计算其4倍为4(2n-1),再通过代数推导验证该式能否表示为两个连续偶数的平方差,若能则结论成立。
(3)类比“偶巧数”的定义,将“两个连续偶数”替换为“两个连续奇数”即可得到“奇巧数”的定义,再根据定义写出一个符合条件的真命题。
【解析】
(1)设两个连续偶数为$2k$和$2k-2$($k$为正整数),则:
$\begin{aligned}(2k)^2-(2k-2)^2&=4k^2-(4k^2-8k+4)\\&=8k-4\\&=4(2k-1)\end{aligned}$
当$4(2k-1)=28$时,解得$2k-1=7$,$k=4$(整数),故28是“偶巧数”;
当$4(2k-1)=32$时,解得$2k-1=8$,$k=4.5$(非整数),故32不是“偶巧数”;
当$4(2k-1)=36$时,解得$2k-1=9$,$k=5$(整数),故36是“偶巧数”。
(2)一个正奇数的4倍一定是“偶巧数”,理由如下:
设这个正奇数为$2n-1$($n$为正整数),则其4倍为$4(2n-1)$。
计算两个连续偶数$2n$和$2n-2$的平方差:
$\begin{aligned}(2n)^2-(2n-2)^2&=4n^2-(4n^2-8n+4)\\&=8n-4\\&=4(2n-1)\end{aligned}$
即$4(2n-1)$能表示为两个连续偶数的平方差,所以一个正奇数的4倍一定是“偶巧数”。
(3)“奇巧数”的定义:如果一个正整数能表示为两个连续奇数的平方差,那么称这个正整数为“奇巧数”。
真命题:一个正偶数的4倍一定是“奇巧数”(或例如$8=3^2-1^2$,8是奇巧数,答案不唯一)。
【答案】
(1) 28,36
(2) 是,理由见解析
(3) 定义:如果一个正整数能表示为两个连续奇数的平方差,那么称这个正整数为“奇巧数”;真命题:一个正偶数的4倍一定是“奇巧数”(答案不唯一)
【知识点】
平方差公式,新定义问题,代数式恒等变形
【点评】
本题以新定义“偶巧数”为载体,考查平方差公式的应用及代数式的推导能力,同时通过类比定义“奇巧数”,培养学生的类比推理与知识迁移能力,解题的关键是准确理解新定义,利用代数运算进行验证与证明。
【难度系数】
0.6
(1)首先根据“偶巧数”的定义,设两个连续偶数为2k和2k-2(k为正整数),推导其平方差的表达式为4(2k-1),然后分别将28、32、36代入该表达式,判断是否能求出整数k,若能则为“偶巧数”。
(2)要判断正奇数的4倍是否为“偶巧数”,先设正奇数为2n-1(n为正整数),计算其4倍为4(2n-1),再通过代数推导验证该式能否表示为两个连续偶数的平方差,若能则结论成立。
(3)类比“偶巧数”的定义,将“两个连续偶数”替换为“两个连续奇数”即可得到“奇巧数”的定义,再根据定义写出一个符合条件的真命题。
【解析】
(1)设两个连续偶数为$2k$和$2k-2$($k$为正整数),则:
$\begin{aligned}(2k)^2-(2k-2)^2&=4k^2-(4k^2-8k+4)\\&=8k-4\\&=4(2k-1)\end{aligned}$
当$4(2k-1)=28$时,解得$2k-1=7$,$k=4$(整数),故28是“偶巧数”;
当$4(2k-1)=32$时,解得$2k-1=8$,$k=4.5$(非整数),故32不是“偶巧数”;
当$4(2k-1)=36$时,解得$2k-1=9$,$k=5$(整数),故36是“偶巧数”。
(2)一个正奇数的4倍一定是“偶巧数”,理由如下:
设这个正奇数为$2n-1$($n$为正整数),则其4倍为$4(2n-1)$。
计算两个连续偶数$2n$和$2n-2$的平方差:
$\begin{aligned}(2n)^2-(2n-2)^2&=4n^2-(4n^2-8n+4)\\&=8n-4\\&=4(2n-1)\end{aligned}$
即$4(2n-1)$能表示为两个连续偶数的平方差,所以一个正奇数的4倍一定是“偶巧数”。
(3)“奇巧数”的定义:如果一个正整数能表示为两个连续奇数的平方差,那么称这个正整数为“奇巧数”。
真命题:一个正偶数的4倍一定是“奇巧数”(或例如$8=3^2-1^2$,8是奇巧数,答案不唯一)。
【答案】
(1) 28,36
(2) 是,理由见解析
(3) 定义:如果一个正整数能表示为两个连续奇数的平方差,那么称这个正整数为“奇巧数”;真命题:一个正偶数的4倍一定是“奇巧数”(答案不唯一)
【知识点】
平方差公式,新定义问题,代数式恒等变形
【点评】
本题以新定义“偶巧数”为载体,考查平方差公式的应用及代数式的推导能力,同时通过类比定义“奇巧数”,培养学生的类比推理与知识迁移能力,解题的关键是准确理解新定义,利用代数运算进行验证与证明。
【难度系数】
0.6
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