這次談一道方程的一些系數之和,需要一些根與系數的知識。

問題:三位方程x3 + bx2 + cx + d = 0之中,各系數皆是非零整數,且方程有三個不同整數解。計算S = |b| + |c| + |d|的最小值。

答案:若|d|為1,根據系數與根的關係,三根之積為1或-1,由於三根皆為整數,必有重複的根為1或-1,不符合三根不同的條件。

若|d|為2,則三根之和為2或-2,三根為{-1, 1, -2}或{-1, 1, 2}。

若三根為{-1, 1, -2},則-b = -1 + 1 - 2 = -2,得b = 2;又有c = -1 × 1 + (-1)(-2) + 1 × (-2) = -1。這情況有S = 2 + 1 + 2 = 5。

若三根為{-1, 1, 2},則-b = -1 + 1 + 2 = 2,得b = -2;又有c = -1 × 1 + (-1)(2) + 1 × 2 = -1。此時也有S = 2 + 1 + 2 = 5。

因考慮|d|為1或2時,找到S最小值為5的情況,而|d|為3或以上的時候,S ≥ 5,故此得知S最小值為5。

解題過程中,按着常數項絕對值由小至大地分析,看看各情況下,三根之積推論出來的三個根,分布是怎樣,再看對於其他系數有什麼變化,這樣就找到了一些符合的情況。由於這些情況裏,推論出的S值都很小,若常數項的絕對值再大些,就會令S值超過了之前的情況,於是就能確認了S的最小值。

一開始解這題時,見着三次方程,然後又找系數的絕對值之和,還要求最小值,還真的未必想到該如何入手。不過既然談起最小值,那麼嘗試起來,就可以用些簡單數字看成是根,嘗試代入方程,找找系數,那即使未知道最小值是多少,也至少知道它不會超過哪一個數。

在嘗試的過程中,要找簡單的數字,其實也很容易想到試1、-1和2之類的,始終這些數字比較小,會是優先嘗試的選擇。難的是找到了S可以是5之後,怎樣確定它真的是最小。

老實說,如何確定S的最小值為5的過程,在這些計算題之中,未必能考核到學生是否真的掌握到相關推論方法,如果學生思想粗疏,把特例的結果看成是最小值,也會找到5這個答案。在學奧數的過程中,面對着計算題,態度上是要找個嚴格的推論過程,去考慮所有可能的情況,然後找到答案,才是正確的方向。

計算題可以令學生做錯數時,有簡單的方法去查核,方便快捷,只是推理做錯了,碰巧做到答案,也難以找出錯在何處。要是做證明題,其實也有這樣的問題。若要另有師長去幫自己檢查,所需要的條件就多了。

長遠來說,學生想有成長,還是要自己端正思考的態度,務求找到一個嚴格的方法,才是正確的方向,不管是計算題還是證明題,都是這樣。即使有時難免有漏洞,但做法還是大致正確的。

證明題與計算題的優劣之間,要談也可以有很多方面,只是這裏一千多字的文章,也只能分享一些零碎的經驗,不能長篇大論地談優劣。從學生的角度來看,面對問題時,找個能對自己有益的學習方式,不去逃避困難,力求避免草率的想法,才是幫得了自己。

奧數裏自學的時間很多,很多書要自己看,態度差一點點,日子久了,效果就差得遠了。若是有誠意去學好,就要有恒心去鍛煉自己的思考質素,輕率地只求答案表面正確,沒去深究推理過程,是不可取的。◆ 張志基

簡介:奧校於1995年成立,為香港首間提供奧數培訓之註冊慈善機構(編號:91/4924),每年均舉辦「香港小學數學奧林匹克比賽」,旨在發掘在數學方面有潛質的學生。學員有機會選拔成為香港代表隊,獲免費培訓並參加海內外重要大賽。詳情可瀏覽:www.hkmos.org。

◆香港數學奧林匹克學校