二次根式的“穿墙术”

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  有一则神话,讲的是茅山道士有“穿墙之术”,该法术可以让其视墙壁为空气而随意进出.神话未必真实,但数学中的“穿墙术”却真实存在,不妨一起来看一看.
  去括号法则:-(a b)=-a-b.这里我们可以认为负号穿过了括号分别与a、b作用,让每一项变成其相反数.
  负数的奇数次幂:(-a)2n 1=-a2n 1.由幂的定义,可知括号内的符号可以随意进出括号,然而这一点对于偶数次幂却不成立.
  奇数次方根:[2n 1-a=-2n 1a].和上面类似,负号可以任意进出根号,但对偶次方根不成立,因为负数没有偶数次方根.
  以上是一些浅显的例子,下面要说的是二次根式的“穿墙术”.
  先看一些例子:[223=223],[338=338],[4415=4415]……不难发现,根号内带分数的整数部分可以“钻”到根号外面去,颇有趣味,然而这一点并非对任何数都成立,如[323=113≠323].
  于是我们期望找出具有“穿墙术”的一般带分数的例子,即求这样的带分数:[acb],使得[a cb=acb],其中a、b、c都是正整数,而且b>c,b、c互质.根据条件,有[ab cb=a2cb],即ab c=a2c,ab=c(a2-1),∵b>c,且b、c互质,故a=c,b=a2-1.若記a=c=n,则b=n2-1,故满足条件的分数为n [nn2-1],且有[n nn2-1=nnn2-1](n≥2).
  可以发现,当n取正整数时,这样的带分数有无数个,我们在一般意义上解决了二次根式的“穿墙术”问题.以上结果可以看作一个公式.
  我们进一步考虑一个类似的问题:形如[a-cb=acb]的二次根式应该具有什么特征呢?由上式得[ab-cb=a2cb],即ab-c=a2c,ab=c(a2 1),由于b、c互质,b>c.故a=c,b=a2 1.若记a=c=n,则b=n2 1,因此具有以上性质的二次根式具有以下形式:[n-nn2 1=nnn2 1],其中n为正整数.
  文章开头的故事里,有个年轻人向茅山道士学会了“穿墙术”,结果有一次忘了念口诀,在墙上碰得头破血流.到这里,给我们的启发是:做事情(尤其是做数学题)要言之有据,不可轻率行事,否则就会“碰到南墙”,这也是学习科学知识必备的素质——严谨.
  (摘编作者单位:江苏省句容市石狮中学)
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