一、換元法
在問題解決中,引入一個或幾個新“元”代換問題中的舊“元”,使關於新元的問題能夠解決;解決以後再將結果反演回去,得出舊元問題的結果,這種方法叫做換元法,也叫代換法。
“元”可以是任何意義下的基本元素,如未知數、變量、常量、幾何元素等,也可以是一個整體,如代數式、圖形等。本節來介紹下在解題過程中常用到的三種換元法。
第一換元法(舊式換為新元)
模式: f [ ψ(x) ] = f ( u ) ,其代換為 ψ(x) = u .
例題1、已知
解:將已知等式改寫為
注:解題的關鍵是能把 t^2 + 1/t^2 湊成 t + 1/t 的表達式,所以這是湊法換元 。
例題2、求函數
解:
注:由函數 y = f ( x )換元為 y = ψ(u),不但轉換解析式也要注意轉換定義域。
第二換元法(舊元換為新式)
模式: f(x)= f [ ψ(u)] ,其代換為 x = ψ(u) .
在方程的觀點上,第二換元法是把方程 y = f ( x ) 化為參數方程 : x = ψ(u) ,u = f(u), (u為參數)。
例題3、解不等式
解:
注:這是正切代換,遇見 √(1+t^2),可作代換 t = tanθ , θ∈(-π/2 ,π/2),其中 θ 的範圍必須設出,保證代換是等價的。
例題4、求函數
解:函數的定義域是 [-1/2 ,0 )∪ (0 , 1/2 ] ,
注:這是正弦代換,遇見 √(1-x^2),可作代換 x = sinθ , 或 x = cosθ,要根據 x 的範圍確定 θ 的範圍 。
第三換元法(舊式換為新式,及廣義換元)
例題5、求函數
解:
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