初中数学竞赛专题选讲（初三。2）
完全平方数和完全平方式。
一、内容提要。
一定义。1. 如果一个数恰好是某个有理数的平方，那么这个数叫做完全平方数。
例如0，1，0.36，，121都是完全平方数。
在整数集合里，完全平方数，都是整数的平方。
2. 如果一个整式是另一个整式的平方，那么这个整式叫做完全平方式。
如果没有特别说明，完全平方式是在实数范围内研究的。
例如：在有理数范围 m2, (a+b－2)2, 4x2－12x+9, 144都是完全平方式。
在实数范围 （a+）2, x2+2x+2, 3也都是完全平方式。
二。 整数集合里，完全平方数的性质和判定。
1. 整数的平方的末位数字只能是0，1，4，5，6，9.所以凡是末位数字为2，3，7，8的整数必不是平方数。
2. 若n是完全平方数，且能被质数p整除， 则它也能被p2整除。
若整数m能被q整除，但不能被q2整除， 则m不是完全平方数。
例如：3402能被2整除，但不能被4整除，所以3402不是完全平方数。
又如：444能被3整除，但不能被9整除，所以444不是完全平方数。
三。 完全平方式的性质和判定。
在实数范围内。
如果 ax2+bx+c (a≠0)是完全平方式，则b2－4ac=0且a>0；
如果 b2－4ac=0且a>0；则ax2+bx+c (a≠0)是完全平方式。
在有理数范围内。
当b2－4ac=0且a是有理数的平方时，ax2+bx+c是完全平方式。
四。 完全平方式和完全平方数的关系。
1. 完全平方式（ax+b）2 中。
当a, b都是有理数时， x取任何有理数，其值都是完全平方数；
当a, b中有一个无理数时，则x只有一些特殊值能使其值为完全平方数。
2. 某些代数式虽不是完全平方式，但当字母取特殊值时，其值可能是完全平方数。
例如： n2+9, 当n=4时，其值是完全平方数。
所以，完全平方式和完全平方数，既有联系又有区别。
五。 完全平方数与一元二次方程的有理数根的关系。
1. 在整系数方程ax2+bx+c=0(a≠0)中。
1 若b2－4ac是完全平方数，则方程有有理数根；
2 若方程有有理数根，则b2－4ac是完全平方数。
2. 在整系数方程x2+px+q=0中。
1 若p2－4q是整数的平方，则方程有两个整数根；
2 若方程有两个整数根，则p2－4q是整数的平方。
二、例题。例1. 求证：五个连续整数的平方和不是完全平方数。
证明：设五个连续整数为m－2, m－1, m, m+1, m+2. 其平方和为s.
那么s＝（m－2）2＋（m－1）2＋m2＋（m+1）2＋（m+2）2
5（m2+2）.
m2的个位数只能是0，1，4，5，6，9
m2+2的个位数只能是2，3，6，7，8，1
m2+2不能被5整除。
而5（m2+2）能被5整除，即s能被5整除，但不能被25整除。
五个连续整数的平方和不是完全平方数。
例2 m取什么实数时，（m－1）x2+2mx+3m－2 是完全平方式？
解：根据在实数范围内完全平方式的判定，得。
当且仅当时，（m－1）x2+2mx+3m－2 是完全平方式。
=0，即（2m）2－4(m－1)(3m－2)=0.
解这个方程， 得 m1=0.5, m2=2.
解不等式 m－1>0 ， 得m>1.
即 它们的公共解是 m=2.
答：当m=2时，（m－1）x2+2mx+3m－2 是完全平方式。
例3. 已知： (x+a)(x+b)+(x+b)(x+c)+(x+c)(x+a)是完全平方式。
求证： a=b=c.
证明：把已知代数式整理成关于x的二次三项式，得。
原式＝3x2+2(a+b+c)x+ab+ac+bc
它是完全平方式，
即 4(a+b+c)2－12(ab+ac+bc)=0.
2a2+2b2+2c2－2ab－2bc－2ca=0,a－b)2+(b－c)2+(c－a)2=0.
要使等式成立，必须且只需：
解这个方程组，得a=b=c.
例4. 已知方程x2－5x+k=0有两个整数解，求k的非负整数解。
解：根据整系数简化的一元二次方程有两个整数根时，△是完全平方数。
可设△= m2 (m为整数)，即（－5）2－4k=m2 (m为整数)，解得，k=.
k是非负整数，
由25－m2≥0， 得 ， 即－5≤m≤5；
由25－m2是4的倍数，得 m=±1, ±3, ±5.
以 m的公共解±1, ±3, ±5，分别代入k=.
求得k= 6, 4, 0.
答：当k=6, 4, 0时，方程x2－5x+k=0有两个整数解。
例5. 求证：当k为整数时，方程4x2+8kx+(k2+1)=0没有有理数根。
证明： （用反证法）设方程有有理数根，那么△是整数的平方。
△＝（8k）2－16(k2+1)＝16（3k2－1）.
设3k2－1＝m2 (m是整数).
由3k2－m2＝1，可知k和m是一奇一偶，下面按奇偶性讨论3k2＝m2＋1能否成立。
当k为偶数，m为奇数时，左边k2是4的倍数，3k2也是4的倍数；
右边m2除以4余1，m2＋1除以4余2.
等式不能成立。； 当k为奇数，m为偶数时，左边k2除以4余1，3k2除以4余3
右边m2是4的倍数，m2＋1除以4余1
等式也不能成立。
综上所述，不论k, m取何整数，3k2＝m2＋1都不能成立。
3k2－1不是整数的平方， 16（3k2－1）也不是整数的平方。
当k为整数时，方程4x2+8kx+(k2+1)=0没有有理数根。
三、练习。1. 如果m是整数，那么m2+1的个位数只能是＿＿＿
2. 如果n是奇数，那么n2－1除以4余数是＿＿，n2+2除以8余数是＿＿＿3n2除以4的余数是＿＿.
3. 如果k不是3的倍数，那么k2－1 除以3余数是＿＿＿
4. 一个整数其中三个数字是1，其余的都是0，问这个数是平方数吗？为什么？
5. 一串连续正整数的平方12，22，32，……1234567892的和的个位数是＿＿.
2023年全国初中数学联赛题）
6. m取什么值时，代数式x2－2m(x－4)－15是完全平方式？
7. m取什么正整数时，方程x2－7x+m=0的两个根都是整数？
8. a, b, c满足什么条件时，代数式(c－b)x2+2(b－a)x+a－b是一个完全平方式？
9. 判断下列计算的结果，是不是一个完全平方数：
1 四个连续整数的积； ②两个奇数的平方和。
10. 一个四位数加上38或减去138都是平方数，试求这个四位数。
11. 已知四位数是平方数，试求a, b.
12. 已知：n是自然数且n>1. 求证：2n－1不是完全平方数。
13. 已知：整系数的多项式4x4+ax3+13x2+bx+1 是完全平方数，求整数a和b的值。
14. 已知：a, b是自然数且互质，试求方程x2－abx+ (a+b)=0的自然数解。
2023年泉州市初二数学双基赛题)
4. 不是平方数，因为能被3整除而不能被9整除。
5. 5。因为平方数的个位数是。
即个位数为5×8＋5
6. 3，5 7. 12，10，6 8. a=b,a=c且c>b 9. 都不是。
10. 1987． ∵a2－b2＝176＝2×2×2×2×11 ……
11. 7744（882）. 是平方数， a+b是11的倍数
可从中检验，得出答案。
12 用反证法，设2n－1=a2,a必是奇数， 设a＝2k+1……
14 x1=1, x2=2
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