
題解假設原式能分解,應用恒等式性質代入特殊的數值,知道在特殊情況下左右兩方不相等,因此得出矛盾,從而證明算式無法分解。
在技巧上,平常考慮算式能否被分解,嘗試待定系數法,先在系數未知的情況下找線索,也是一個通用的思路。不過就本題而言,若純粹展開右方的括號,再依次逐個系數討論,由於系數眾多,未知數又多,分類起來就顯得複雜。若結論是未確定的,比如題目並不是要求證明不能分解,而是要判斷能否分解,那在探索的階段難免要展開括號觀察一下。
這題要證明不可分解,因此也會由尋找反例中着手,也就是在假設普遍恒等的情況下尋求反例,就要代入一些特殊的x與y值,看看有沒有明顯矛盾。留意到左方在未知數為實數的情況下最小值為1,而右方的分解式選取特殊數值很容易令其中一個括號化為0,於是找到解題方向,選取適當的x與y值,令右方其中一個括號為0,那樣就必然小於左方。上邊的題解裏是取y為0的特殊情況。
這道證明題運用待定系數法,然後選取特殊數值作反例,也同時是證明無法因式分解的好例子,指出了一個較通用的思考方向。
上邊也提及特殊值的出現,題解中的情況是左方最小值跟右方最小值有分別,也就有了特殊情況,可聯想到若果左右兩方恒等,那麼對於任意的x與y來說,左右方算式得出的數值,範圍應該是一樣的。
反過來說,若是想指出等號左右兩方得出的數值可能有分歧,最好就由範圍裏的極端數值入手,比如最大最小值,看邊界上會不會有分歧。這個思路容易找到證明恒等式的方向;若是找反例,就往算式值域邊界上找。
平常做課內的數學題,將代數式做因式分解是個常見的問法,但很少談起怎樣證明無法分解。這題就給出了一個好的思考方向,打開一新的思路,上述題目也同時可以成為一個類別的題目,比如證明一些算式無法分解的證明題。
該思路值得加強練習,因為嘗試分解之後確定算式可分解,是先決條件,在知道可分解之後,才有如何分解的問題,這在因式分解練習的先決條件中加深了基礎。● 張志基
香港數學奧林匹克學校
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。
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