已知a^5=b^4,c^3=d^2,c-a=19,a,b,c,d为正整数,求d-b

先利探险 2024-02-28 08:09:11

已知a^5=b^4,c^3=d^2,c-a=19,且a,b,c,d都为正整数,求d-b.

这是一道初中数学竞赛题,乍一看还是有难度的,很多数学不灵光的,或者平时训练少的,一看到全是字母和未知数的高次指数方程,脑袋就大了。这是第一个难度。

第二个难度是不知道数学条件和数学语言如何转换。

具体到这个题中,很多人被难住的关键所在,就是不知道怎么从已知条件中求出c-a的表达式。初看之下,根本找不到c和a的关系,更不知道c和a之间的数量关系。其实脑袋打开之后,这题并不难。

首先思考,a^5怎么变成a,显然要降次,a^5/a^4=a。同样的道理,可以搞定c^3/c^2=c。然后分别用b^4,d^2代替a^5,c^3代入方程c-a=19中。于是,这个方程变成:d^2/c^2-b^4/a^4=19.

这是解此题最关键的一步,就是在看似没有关系的三个方程之间,找到了a,b,c,d之间的联系和数量关系。如果这一步做不出,此题会全然无法下手。

再仔细观察d^2/c^2-b^4/a^4=19,会发现这个方程的左边是一个完全平方差,可以分解因式为(d/c+b^2/a^2)(d/c-b^2/a^2)=19.

到了这里,很多数学不好的同学又会懵圈了,一连串的字母相乘,怎么求出各自的值。其实,之所以有这样的疑问,还是没有充分阅读理解题意,充分利用已知和暗含的条件。

我们再回过头来看,题目告诉我们,a,b,c,d都为正整数,且a^5=b^4,c^3=d^2,说明d/c和b/a都是正整数,也就是说,d能被c整除,b能被a整除,要能从已知条件中,推理出这个结论。

有此结论,便知(d/c+b^2/a^2)和(d/c-b^2/a^2)都为正整数,且(d/c+b^2/a^2)>(d/c-b^2/a^2)。有了这两个结论,我们再观察方程右边发现,19是个质因数,只能分解为19*1.

走笔至此,此题豁然开朗。

于是有如下的方程组成立:(d/c+b^2/a^2)=19,(d/c-b^2/a^2)=1.联立这个方程组,可以求出d=10c,b=3a,至此,我们终于找出了d与c,b与a之间的数量关系,可以说长舒一口气了。

再将d=10c,b=3a代入已知条件,可得c=100,d=1000,b=243,a=81。故所求d-b=1000-243=757.此题此时可以说是大功告成。

经常做此类题型的同学,会得出几个有用的关于思路与方向上的经验。

第一,不要被眼花缭乱的数字或字母所迷惑所吓住,首先意志上要有攻坚克难的定力,不要畏难。

第二,但凡牵涉到关于整数或正整数的方程,基本最后的套路就是把因式之间的加减,通过运算和因式分解,把它们变成因式之间的乘积,然后结合已知或者暗含条件,讨论各个因式可能的值,直到找到符合要求的解。

也就是说,此类题万变不离其宗,一是要把因式之间的加减通过因式分解,变成不同因式的乘积,二是要分开讨论,此部分最后还是解方程,就如同本题中后部分的解法一样。

总之,学好数学的关键在于举一反三,融会贯通,触类旁通。

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