《不定方程》教案、强化训练题选

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  • 资源类别: 通用 / 高中教案 / 选修四教案
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  • 更新时间: 2010/7/6 11:29:11
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资源简介:

  《不定方程》教案
  所谓不定方程,是指未知数的个数多于方程个数的方程或方程组。
  基础知识
  1.不定方程问题的常见类型:
  (1)求不定方程的解;(2)判定不定方程是否有解;(3)判定不定方程的解的个数。
  2.解不定方程问题常用的解法:
  (1)代数恒等变形:如因式分解、配方、换元等、奇偶分析法、特殊模法;
  (2)不等式估算法:利用不等式等方法,确定出方程中某些变量的范围,进而求解;
  (3)同余法:对等式两边取特殊的模(如奇偶分析),缩小变量的范围或性质,得出不定方程的整数解或判定其无解;
  (4)构造法:构造出符合要求的特解,或构造一个求解的递推式,证明方程有无穷多解;
  (5)无穷递推法。
  以下给出几个关于特殊方程的求解定理:
  (一)二元一次不定方程(组)
  定义1.形如 (  不同时为零)的方程称为二元一次不定方程。
  定理1  若二元一次不定方程 ,a和b的最大公约数不能整除c,则方程没有整数解。
  由此,当a,b的最大公约数能够整除c时,可以用这个最大公约数去除方程两边,从而使x和y的系数的最大公约数为1,这样,为了解二元一次不定方程,只要考虑x,y的系数的最大公约数是1(即这两个系数互质)的情形就可以了,一般地,有
  定理2  若整数a,b互素,则方程 有整数时,同时方程 也有整数解。若 是方程 的一个整数解,则 是方程 的一个整数解,方程的一切解都可以表示成
  定理3. 元一次不定方程 ,( )有解的充要条件是 .
  方法与技巧:
  1.解二元一次不定方程通常先判定方程有无解。若有解,可先求 一个特解,从而写出通解。当不定方程系数不大时,有时可以通过观察法求得其解,即引入变量,逐渐减小系数,直到容易得其特解为止;
  2.解 元一次不定方程 时,可先顺次求出 ,
  ……, .若   ,则方程无解;若 | ,则方程有解,作方程组:
  求出最后一个方程的一切解,然后把 的每一个值代入倒数第二个方程,求出它的一切解,这样下去即可得方程的一切解。
  3. 个 元一次不定方程组成的方程组,其中 ,可以消去 个未知数,从而消去了 个不定方程,将方程组转化为一个 元的一次不定方程。

  《不定方程》强化训练题选
  1.  设a与b是正整数,(a, b) = 1,则任何大于ab  a  b的整数n都可以表示成n = ax  by的形式,其中x与y是非负整数,但是n = ab  a  b不能表示成这种形式。
  解  (ⅰ)  由定理2,方程
  ax  by = n                       (11)
  的解具有
  , tZ                  (12)
  的形式,其中x0与y0满足方程(11)。
  由假设条件n > ab  a  b及式(11)与式(12),有
  ax = n  by = n  b(y0  at) > ab  a  b  b(y0  at)。      (13)
  取整数t,使得
  0  y = y0  at  a  1,
  则由式(13)得到
  ax > ab  a  b  b(a  1) = a,
  x > 1,x  0,
  即n = ax  by,x  0,y  0。
  (ⅱ)  设有x  0,y  0,使得
  ax  by = ab  a  b,                  (14)
  则
  a(x  1)  b(y  1) = ab。                 (15)
  所以ab(y  1)。但是(a, b) = 1,于是必有
  ay  1,y  1  a。
  同理可以证明x  1  b,从而
  a(x  1)  b(y  1)  2ab,
  这与式(15)矛盾,所以式(14)是不可能的。
  2.  设a,b,c是整数,(a, b) = 1,则在直线ax  by = c上,任何一个长度大于 的线段上至少有一个点的坐标都是整数。
  解  由定理2,直线ax  by = c上的坐标都是整数的点(xt, yt)的坐标是
  , tZ,
  其中(x0, y0)是直线ax  by = c上的坐标都是整数的点,由定理1,这样的点是存在的。
  对于任意的tZ,记Pt是以(xt, yt)为坐标的点,则Pt  1与Pt 之间的距离
  。
  这说明,两个“相邻的”坐标是整数的点的距离是 ,从而得出所求之结论。

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