初中数学竞赛专题选讲《基本对称式》

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一、内容提要

1. 上一讲介紹了对称式和轮换式的定义和性质. 形如x+y 和xy 是两个变量x, y 的基本

对称式.

2. 含两个变量的所有对称式,都可以用相同变量的基本对称式来表示.

例如x 2+y 2, x 3+y 3, (2x -5)(2y -5), -y

x 3232-, y x x y +……都是含两个变量的对称式,它们都可以用相同变量x,y 的基本对称式来表示:

x 2+y 2=(x+y )2-2xy , x 3+y 3=(x+y )3-3xy(x+y),

(2x -5)(2y -5)=4xy -10(x+y)+25, -y

x 3232-=-xy y x 3)2+(, y

x x y +=xy x y 22+=xy xy y x 2)(2-+. 3. 设x+y=m, xy=n.

则x 2+y 2=(x+y )2-2xy =m 2-2n ;

x 3+y 3=(x+y )3-3xy(x+y)=m 3-3mn ;

x 4+y 4=(x 2+y 2)2-2x 2y 2=m 4-4m 2n+2n 2;

x 5+y 5=(x 2+y 2)(x 3+y 3)-x 2y 2(x+y)=m 5-5m 3n+5mn 2;

………

一般地,x n +y n (n 为正整数)用基本对称式表示可建立递推公式:

x k+1+y k+1=( x k +y k )(x+y)-xy(x k -1+y k -1) (k 为正整数).

4. 含x, y 的对称式,x+y, xy 这三个代数式之间,任意知道两式,可求第三式.

二、例题

例1. 已知x=

21(3+1), y=)-(1321 求下列代数式的值: ①x 3+x 2y+xy 2+y 3 ; ②x 2 (2y+3)+y 2(2x+3).

解:∵含两个变量的对称式都可以用相同变量的基本对称式来表示.

∴先求出 x+y=3, xy=

21. ① x 3+x 2y+xy 2+y 3 =(x+y )3-2xy(x+y) =(3)3-2×32

1 =23;

② x 2 (2y+3)+y 2(2x+3)=2x 2y+3x 2+2xy 2+3y 2

=3(x 2+y 2)+2xy(x+y)

=3[(x+y )2-2xy ]+2xy(x+y) =3[(21232⨯-)

)2×213 =3-6.

例2. 解方程组⎩⎨⎧=+=+②

①53533y x y x

分析:可由 x 3+y 3, x+y 求出xy ,再由基本对称式,求两个变量x 和y.

解:∵x 3+y 3,=(x+y )3-3xy(x+y) ③

把①和②代入③,得

35=53-15xy.

∴xy=6.

解方程组⎩⎨⎧==+6

5xy y x

得⎩⎨⎧==32y x 或⎩

⎨⎧==23y x . 例3. 化简 321420++321420-. 解:设321420+=x, 321420-=y.

那么 x 3+y 3=40, xy=32196400⨯-=2.

∵x 3+y 3=(x+y )3-3xy(x+y),

∴ 40=(x+y )3-6(x +y ).

设x+y=u,

得 u 3-6u -40=0 . (u -4)(u 2+4u+10)=0.

∵u 2+4u+10=0 没有实数根,

∴u -4=0, u =4 .

∴x+y=4.

即 321420++321420-=4.

例4. a 取什么值时,方程x 2-ax+a -2=0 的两根差的绝对值最小?其最小值是什

么?

解:设方程两根为x 1, x 2 . 根据韦达定理,

得 ⎩⎨⎧-==+22

121a x x a x x ∵22121)(x x x x -=-=212214)x x x x -+(=842+-a a =4)2(2+-a ,

∴当a=2时,21x x - 有最小值是2.

三、练习

1. 已知 x -y=a, xy=b. 则x 2+y 2=______ ; x 3-y 3=______.

2. 若x+y=1, x 2+y 2=2. 则 x 3+y 3=_______; x 5+y 5=______.

3. 如果 x+y=-2k, xy=4, 3=+x

y y x . 则 k=_____. 4. 已知x+

x 1=4, 那么x -x 1=____ , 221x x +=___. 5. 若x x 1

+.=a, 那么x+x 1=______, 221x

x +=___. 6. 已知:a=321-, b=321+.

求: ①7a 2+11ab+7b 2 ;

②a 3+b 3-a 2-b 2-3ab+1. 7. 已知x x 1+

=8,则x x 12+=____.(1990年全国初中数学联赛题) 8. 已知 a 2+a -1=0 则a 3-31a

=_____.(1987年泉州市初二数学双基赛) 9. 已知一元二次方程的两个根的平方和等于5,两根积是2,则这个方程可写成为:

____________. (1990年泉州市初二数学双基赛)

10. 化简: ①335252-++; ②33725725--+.

练习题参考答案

1. a 2+2b, a 3+3ab

2. 2.5, 4.75

3. ±5

4. 23或-23, 14, 52

5. a 2-2, a 4-4a 2+2

6. 109,36

7. 62

8. –4

9. x 2 ±3x +2=0

10. ①1, ②2