一道解方程题硬算太费劲,学霸发现上下乘积相等直接猜出X=0,可这方法到底漏没漏解?

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这个想法怎么来的?就是假设每一项都对应相等,比如X加6等于X减6的绝对值,X加7等于X减7的绝对值,后面两个也一样。只要这四个等式同时成立,分子和分母就完全一样,原方程自然成立。于是拿X加6等于X减6的绝对值来试,X大于等于6的时候,左边是X加6,右边是X减6,一化简变成6等于负6,直接矛盾。X小于6的时候,右边要变号,变成负的X减6,也就是6减X,式子就成了X加6等于6减X,移项一下2X等于0,X就等于0。

再把X等于0代回原式验证,分子是6乘7乘8乘9,分母是负6的绝对值乘负7的绝对值乘负8的绝对值乘负9的绝对值,绝对值符号一去掉,负号全没了,还是6乘7乘8乘9。分子分母一模一样,方程成立,X等于0确实是解。这个方法看起来行云流水,十几秒出答案,比硬算不知道快到哪里去了。

但问题马上来了,这算不算严谨解法?评论区已经吵起来了。有人说这是高级思维,先猜后证,数学里很多漂亮结论都是先猜出来的,猜完再验证,没毛病。也有人说这叫碰巧,碰上一个特解就收工,根本不知道还有没有别的解,考场上这么写过程是要扣分的。

吵到点子上其实就是一件事:乘积相等和每一项对应相等是两码事。2乘12等于24,3乘8也等于24,但2不等于3,12也不等于8。原题分子四个括号乘起来,分母四个绝对值乘起来,完全有可能左边两项偏大右边两项偏小,最后乘积刚好扯平,而学霸那个假设把这种情况直接排除了。换句话说,他找到的是一个充分条件解,不是全部解。

有人不信,拿具体数字去试,X等于0是最明显的一个,但X等于1行不行?X等于负1行不行?X等于5.5行不行?一个一个代进去算,有些真的不成立,有些却让人犹豫。比如X在6和7之间的时候,分母第一个绝对值要变成正数,后面三个还是负的,分子的符号又不一样,正负交错之下乘积有没有可能相等,光凭肉眼根本看不出来。

这正是绝对值方程麻烦的地方。常规做法必须根据零点6、7、8、9把数轴切成五段,X小于6一段,6到7一段,7到8一段,8到9一段,X大于9一段。每一段里面绝对值的正负情况是固定的,去掉绝对值之后就变成普通的一元四次方程,只不过每段都要单独解,再检验解在不在那段范围里。五段加起来计算量不小,而且四次方程展开之后项很多,稍不留神就错。

拿X小于6这段来说,四个绝对值里面全是负的,去掉绝对值都要加负号,分母变成负的X减6乘负的X减7乘负的X减8乘负的X减9,四个负号乘起来是正的,所以分母实际上等于X减6乘X减7乘X减8乘X减9,跟分子X加6乘X加7乘X加8乘X加9一比,方程变成这两个四次多项式相等。展开之后X的四次方和三次方项会消掉一部分,剩下二次方程或者一次方程,解出来再筛选,这才是通法的正常节奏。

那么问题来了,学霸那个捷径到底有没有价值?答案要看场合。如果这是一道填空题或者选择题,X等于0直接填上去,几秒钟拿分,效率高得离谱。如果这是一道解答题,过程分占大头,光写“猜出X等于0,代回验证成立”可能拿不到满分,因为阅卷人不知道你排除了其他解没有。如果题目明确要求求所有解,那这方法就只能算个开头,不能算收尾。

还有一种声音更尖锐,说这种捷径教坏初学者。数学训练的核心是逻辑严密,不能靠感觉。一旦习惯了“上下长得像,那就猜一个特殊值”,碰到稍微变形一点的题,比如把分母的绝对值改成平方,或者分子分母对应项错位,猜都猜不出来的时候,连基本的分段讨论都忘了怎么做了。技巧是建立在通法之上的,通法不熟,技巧就是空中楼阁。

不过反过来讲,完全否定捷径也不公平。很多数学竞赛里的高手,就是靠观察结构找到对称性,再通过合理假设缩小范围。关键是假设之后要有验证,验证之后还要反思有没有遗漏。学霸那一步“试想会不会X加6等于X减6的绝对值”不是凭空来的,是看到了分子分母四个因式成对出现,每对因式只差一个符号。这种结构敏感度恰恰是大量刷题之后积累出来的,不是说随便一个初学者看到式子就能冒出来。

再看X等于0这个解,它有个特别的含义。X等于0的时候,X加6和X减6互为相反数,一个正一个负,但绝对值让负的变成正的,分子分母就重合了。这个现象在所有X小于6的范围内都存在吗?并不是。只有X等于0的时候,X加6恰好等于6减X,两边到6的距离一样。换句话说,X等于0是X小于6区间里的一个对称点,它让每一个加号项和对应的减号项都关于0对称。这种对称性在代数式里一旦出现,往往就藏着简化计算的机会。

有人顺着这个思路往下想,既然X等于0能让每一对因式都变成相反数,那有没有别的X能让四对因式的乘积整体相等但配对不同呢?比如分子第一项配分母第二项,分子第二项配分母第三项,交叉相等。这个方向不是不可能,但验证起来麻烦得多,因为一旦交叉,原来的对称结构就被打散了,没有任何直观理由支持它们乘积相等。所以大多数人在这一步就停住了,默认X等于0可能是唯一解,但证明不了。

证明唯一性恰恰是最难的部分。要证明除了X等于0没有别的解,得回到分段讨论,把五段里的方程全部解出来,看是不是只有X等于0满足条件。有人实际算过,在X小于6那一段,展开之后会得到一个三次方程,除了X等于0之外可能还有别的根,但那些根代回去要么不满足原方程,要么落在别的区间里被排除。在6到7、7到8、8到9这几段里,方程的形式又不一样,有的段落里分子正负号变化剧烈,有的段落里分母绝对值去掉之后系数变化很微妙。只有把每一段都老老实实解完,才能说X等于0到底是不是唯一解。

这就是这道题最有趣的地方:一个看起来一眼就能猜到的答案,背后要证明它干净利落却一点也不轻松。学霸的捷径帮你快速定位,但数学的严谨性要求你把所有岔路都走一遍,才能宣布这条路是唯一通道。

所以回到最初那个问题,大家认为这种方法是否正确?如果你在考场上,时间只剩两分钟,你会直接写X等于0还是坚持分段讨论?如果你在教学生,你会先教捷径还是先教通法?如果你自己遇到这种题,第一反应是猜还是算?评论区已经有人贴出了自己的分段讨论过程,也有人坚持说考试就是得分,猜对也是本事。两边都有道理,谁也说服不了谁。

这道题真正考验的不是你会不会解方程,而是你知不知道什么时候可以取巧,什么时候必须脚踏实地。数学里从来没有绝对的捷径,只有对结构和风险都看得清清楚楚的人,才能在该猜的时候猜,该算的时候算。