摘要:教学中每一个概念的产生,每一个法则的规定都有丰富的知识背景。在许多数学问题中,无论是题设、结论,还是整体结构、直观图像都表现出或隐含着某种特征。解题时,若善于观察和捕捉这些特征,并由此进行分析、变换、联想、构造,往往可以迅速得到问题解决的途径或优化问题解决的过程。
关键词:数学性质;解题方法;教师;学生
中图分类号:G633.6 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2014)10-0119
一、巧用一次函数的性质
例1.已知x∈(0,π/2)问是否存在m∈(0,1),使得等式cosx+msinx=m成立?并说明理由。
解由cosx+msinx=m得
m (sinx-1)+cosx=0
设f(m)=m(sinx-1)+cosx在(0,1)上有解,f(0)f(1)
cosx(sinx+cosx-1)
而x∈(0,π/2),cosx>0,sinx+cosx-1>0
cosx(sinx+cosx-1)>0
(1)式与(2)式矛盾,故不存在m∈(0,1),使得等式cosx+msinx=m成立。
例2. 若a,b,c∈R,a
求证:ab+bc+ca+1>0
证明:构造函数f(x)=x(b+c)+bc+1
若b+c=0,由于-1
即f(x)>0,若b+c≠0
f(1)=b+c+bc+1=(b+1)(c+1)>0
(-1)=-(b+c)+bc+1=(1-b)(1-c)>0
由一次函数的单调性可知
对x∈(-1,1)总有
f(x)=x(b+c)+bc+1>0
而a0
从而原不等式得证
例3. 已知:等差数列的前10项和为100,前100项和为10,求此数列的前110项和。
解:设等差数列为{an},
Sn=na1+■d=■22+(a1-■)n,
■=■n+(a1-■)
从而■可看作关于n的一次函数。
点(10,■),(100,■),(110,■)都在该一次函数的图像上
■=■
解得S110=-110
二、巧用轮换对称的性质
方法:若已知条件和待求式中的代数式都是关于某些字母的轮换对称式,则当且仅当这些字母相等时,待求式取得最值。再取特殊值代入验证,判断是最大值还是最小值。
例1. 如果a,b,c>0,a+b+c=1,则■+■+■的最大值是多少?
解:因为已知条件和待求式中的代数式是关于a,b,c的轮换对称式,则当且仅当a=b=c=■时,待求式取得最值3■;又可取a=■,b=c=■,此时所证判定待求式的值小于3■,故3■为所求式的最大值。
例2. 已知x,y,z∈R+,且■+■+■=1,则z+差+号的最小值是多少?
解设■=m,■=n,■=k,则问题转化为:m,n,K∈R+,且m+n+k=1,求■+■+■的最小值。
因条件式和待求式都是关于m,n,k的轮换对称式,当且仅当m=n=k=■时,■+■+■的最值是9;又令m=■,n=k=■,有待求式的值大于9,故9为所求的最小值。
三、巧用圆锥曲线的定义
例1. 点P为双曲线■-■=1(a>0,b>0)右支上任意一点,F1,F2为其两个焦点,直线l为∠F1PF2的平分线,自F2向l引垂线,垂足为M,求点M的轨迹。
解:延长F2M交PFl于Q,因为直线l为∠F1PF2的平分线,F2MlPQ=PF2,又PF1-PF2=2a QF1=2a F1O=F2OQM=MF2OM=a为一定值,故点M的轨迹,以O为圆心,以口为半径的圆,其方程为x2+y2=a2。
例2. 已知点P为双曲线■-■=1(a>0,b>0)右支上任意一点,F1,F2为其两个焦点,圆O′为F1PF2的内切圆,求点O′的横坐标。
解:设圆O与F1PF2的三边F1P,PF2,F1F2的切点分别为E、F、G,则问题即为求点G的横坐标。
由PE=PF,F1E=F1G,F2G=F2F由双曲线的定义得PF1-PF2=2a,F1E-FF2=2a
F1G-GF2=2A
设F1(-C,0),F2(C,0),G(XG,0)
则XG-(-C)-(C-XG)=2a可得XG=a
所以点O′的横坐标为a
四、巧用等差数列的性质
由等差数列的定义,不难得出如下性质:1.(k,ak),(m,am),(n,an)三点共线,则■=■(k≠m≠n);(2){■}是等差数列,首项是a1,公差为■;(3)(n,Sn)是抛物线f(x)=px2+qx(p=■,q=a1-■)上的点。
例:等差数列的前n项和为Sn
(1)若a1>0,Sm=Sn(m>n)求Sm+n
(2)若a1>0,S9=S17,问前多少项的和最大?
(1)解法一:由
0=Sm-Sn=an+1+an+2+…+am=(■)(m-n)
因为m-n≠0■=0
Sm+n=(■)(m-n)=(■)(m-n)=0
解法二:由性质(3)知(n,Sn(是抛物线f(x)=px2+qx(p=■,q=a1-■)上的点,并且此抛物线过原点,
因为f(m)=Sm=Sn=f(n) (m,f(n))(m,f(m))两点关于抛物线的对称轴对称,所以抛物线的对称轴为■,所示(0,f(0)),(m+m,f(m+n))关于抛物线的对称轴对称。
所以f(m+n)=f(0)=0,由因为Sm+n=f(m+n),所以Sm+n=0.
(2)解法一:由(1)中的解法易知(n,Sn)所在抛物线f(x)=px2+qx的对称轴为x=■=13,由已知抛物线f(x)开口向下,所以,当x=13时,f(13)最大,因为S13=f(13)所以前13项的和最大。
从性质入手,充分发掘其内在规律,性质的应用,大大提高了解题速度。
五、巧用绝对值的性质
巧用绝对值的性质解题,必须对绝对值的结构非常熟悉,以及能主动地把所求解的问题与性质结构联系起来,此外,应注意式子的恒等变形。
例:解方程|x+lgx|=|x|+|lgx|
解:由绝对值的性质知,原方程等价于xlgx≥0,x≥1
故原方程的解集为{x:x≥1}
六、利用函数迭代的性质
设有一阶递归数列a1=a(已知),且an=f(an-1),n=1,2,3……
于是有:an=f(an-1)=f°f(an-2)=f°f°f(an-2)=……=f [n-1](a1)
利用此性质就可以求一阶递归数列的通项。
例:已知x1=0,xn=■,n=1,2,3……求数列{an}的通项公式。
解:令f(x)=■ 则xn=f(xn-1) xn=f [n-1](0)
由上例可知xn=f [n-1](0)=■
教学中的每个概念、性质都是数学研究的结晶,这里面蕴藏着深刻的数学思维过程,因此,引导学生对数学性质的发现应用,对培养学生的创造能力有着十分重要的意义,对一个数学问题从多方位、多角度去联想、思考、探索,这样既加强了知识间的横向联系,又提高了学生,从而达到开发学生智力和能力,提高创造思维的品质,增强创造力的目的。
(作者单位:山西省祁县二中030900)
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