所谓高维与低维的类比,例如一元二次方程与一元n次方程的类比,平面与空间的类比等等.
例1 试推导实系数一元n次方程根与系数的关系.
【分析】如果直接进行推导,几乎无从下手,但当我们看到“根与系数关系”这个词,我们立刻想到最熟悉的一元二次方程根与系数关系
,
,它们之间的关系是如何得到的呢?这里我们要用到代数基本定理:实数系数一元n次方程在复数范围内有n个根,若有虚根,则虚根是成对出现的.有了这个定理,我们就可以用待定系数法推导根与系数关系了.
设实系数一元二次方程的两根分别为
,则
,
对比系数得
同理,对于实系数一元三次方程,若三个根分别为
,则
,
对比系数得
类比上述推导方法,我们就能获得实系数一元n次方程根与系数关系:
,
例2 设,
,
为三个互不相等的实数,且
,求证:
.
【分析】这是一道约束条件下的恒等式证明问题,思路很多,如果按照通法,可以令
,从理论上讲,可以将
用
加以表示,代入要证等式的左边,化简即可,但要实际操作起来并不容易.我们如果仔细观察所证命题,它是一个关于
的轮换对称式,我们如果退一步,类比只有
的命题也应该是成立的,即
若,
为互不相等的实数,且
,那么
.
两个字母的情况是比较容易证明的.
由于,
即,
进一步化简,得,进而
,
.
我们从上述推导中似乎看到了方向,这就是类比的力量.
①由已知,,即
,化简得
;
②同理,由,可得
;
③由,得
;
三式相乘,由于,
,
为三个互不相等的实数,化简即得
.
这是一道典型的通过“降维”,运用类比思维方法寻找突破口的例子.
练习 设,
,
,
均为不等于1的正数,
,
,
,
均为非零实数,如果
,且
,求
的值.
【简解】这是一道含有8个字母的一个命题,直接证明难度较大.同样,我们退回到含有4个字母的情形,则命题为
设,
均为不等于1的正数,
,
均为非零实数,如果
,且
,求
的值.
设,则
,
,由于
,所以
,即
.
当然,也可以这样里由已知条件.
类比上述解法,可得本题的如下解法:
设,
.