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高中數(shù)學(xué)解題方法談(上)

2014-10-10 23:53俞新龍
廣東教育·高中 2014年9期
關(guān)鍵詞:等價導(dǎo)數(shù)題意

俞新龍

一、糾正數(shù)學(xué)解題中的三種認(rèn)識錯誤

1. 數(shù)學(xué)是理科學(xué)科,不需要文科學(xué)科的背、記.

老話“學(xué)好數(shù)、理、化,走遍天下都不怕”,無疑是對數(shù)學(xué)作為理科性質(zhì)的一種詮注,并且很大程度上也掩蓋了文科屬性.數(shù)學(xué)解題只有在背、記并理解數(shù)學(xué)概念、公理、定理、公式、法則、性質(zhì)等基礎(chǔ)知識才能有效開展,否則就是沒有根基的“空中樓閣”“巧婦難為無米之炊”. 例如高考中三角問題和導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用問題一般是必考的,這兩類題型常常被非常重視,做的題也不少,但實(shí)際的效果卻不佳,為什么?許多同學(xué)常把原因定為是自己笨,其實(shí)不是這樣的.如果分析一下解題過程,我們看到解題思路都是清晰、正確的,錯誤往往出現(xiàn)在解題的前面部分,即三角關(guān)系式化簡出錯與導(dǎo)數(shù)求錯,這不就是一個基礎(chǔ)知識沒有掌握好的問題嗎?本該熟記并能靈活運(yùn)用的三角公式、求導(dǎo)公式和法則沒有記清、記好;另一方面,數(shù)學(xué)解題中需要記憶的還有很多,例如一些解題中易錯的、易混的情形,需要分類討論的題型及操作規(guī)程,一些題型的模式化解題等.解題第一步:審題,需要有一定的文字理解能力;數(shù)學(xué)雖不像語文一樣,經(jīng)常需要咬文嚼字,但有時也必須逐字逐句的理解意思,否則就會出現(xiàn)是似而非的情況,例如 “沒有公共點(diǎn)”與“不被擋住”是不同的意思,又如“在點(diǎn)”與“過點(diǎn)”的切線也是不同的,等等;我們做過的題何止成千上萬,但絕大多數(shù)都是重復(fù)的,因為缺少對“不同題目”間的“相同之處”的理解:兩個看似不同的問題實(shí)際上是完全一樣的,例如我們初中做過的題“已知 x-y= , x2+y2=1,求x2-y2的值”與高中三角函數(shù)中的題“已知sinx-cosx=,求sin2x-cos2x的值”.

2. 多做課外輔導(dǎo)書上的題,少做甚至不做課本上的例題、習(xí)題.

絕大多數(shù)同學(xué)都喜歡看參考書、做參考書上的題目,而不喜歡看課本、做課本上的例、習(xí)題,其實(shí)這是一種很嚴(yán)重的認(rèn)識錯誤!同學(xué)們認(rèn)為高考復(fù)習(xí)書上的問題是特高級教師、有的是高考命題專家命制的,肯定具有權(quán)威性和貼近高考真題性,其實(shí)不然!沒有一本參考書能跳出課本這個綱,否則這本參考書就是超綱,是嚴(yán)重偏離高考方向的.而且高考命題時一定不會出復(fù)習(xí)資料上的題,否則就違反了公平公正的考試原則.“竟信參考書不如無書.”課本是數(shù)學(xué)知識和數(shù)學(xué)思想方法的載體,是課堂教學(xué)的依據(jù),其中的例、習(xí)題是經(jīng)過教材編寫者再三醞釀、商討、精挑細(xì)選決定的,具有針對性、典型性、示范性,因此,高考命題非常注重課本在命題中的作用,是高考試題的源頭活水.通過對高考數(shù)學(xué)試題命題的研究可以發(fā)現(xiàn),每年均有一定量的試題是以課本習(xí)題為素材的變式題,通過變形、延伸與拓展來命制的.以課本中例題、習(xí)題的變化為題源、以教材中概念、定理、公式等的類比、推廣為題源、以教材中研究性學(xué)習(xí)課題為題源是常見的三種命題方式.現(xiàn)在的復(fù)習(xí)只注重回歸課本基礎(chǔ)知識的重現(xiàn),對課本的例、習(xí)題仍是不夠重視,甚至不屑一顧.我們知道,數(shù)學(xué)高考,不可或缺的當(dāng)然是一些重要結(jié)論和基本方法.有一些結(jié)論被命名為性質(zhì)、定理或公式,有些結(jié)論只是一道例題或習(xí)題,比如,“過平面外一點(diǎn)與平面內(nèi)一點(diǎn)的直線,和平面內(nèi)不經(jīng)過該點(diǎn)的直線是異面直線”,又比如,“與兩個定點(diǎn)距離的比為的點(diǎn)的軌跡”,這些結(jié)論本身或者推廣常常被某一情境隱藏著,成為別出心裁的高考題.只有熟悉課本(例習(xí)題),才能快速識別它的原型,從而簡縮思維過程.

3. 總喜歡簡單的解題方法,忽視基本解法.

數(shù)學(xué)問題是數(shù)學(xué)的心臟,因此,解題能力就成為同學(xué)們學(xué)好數(shù)學(xué)的一個重要因素,在解題實(shí)踐中,我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)許多同學(xué)總希望能找到問題解決的快速方法、簡便方法或者巧妙方法,對于按部就班的常規(guī)方法、基本方法不太有興趣,這是一種非常不好的解題狀態(tài)!實(shí)際上,基本方法是一種解決問題的通法,具有普遍性,而簡單解法有局限性,實(shí)用的范圍一般都比較特殊和窄小,一味追求簡單解法,必然缺乏對基本思想方法的挖掘和相應(yīng)的訓(xùn)練,產(chǎn)生的嚴(yán)重后果是,同學(xué)們能聽得懂,但課后自己仍舊不會解題.這種方法在表象上看是適合的,但實(shí)質(zhì)上并不是同學(xué)們能真正接受與理解的,問題解決的基本方法、通性通法等適合認(rèn)知規(guī)律的方法才是同學(xué)們應(yīng)該重點(diǎn)掌握的方法.例如問題“若cos?琢+2sin?琢=-,則tan?琢=( ) A. B. - C. 2 D. -2”的一種非?!扒擅睢钡姆椒ǎ呵髮?dǎo)法,(cos?琢+2sin?琢)′=(-)′,-sin?琢+2cos?琢=0,tan?琢=2.其實(shí),這是一種巧合!因為當(dāng)cos?琢+2sin?琢不等于-時也可求得tan?琢=2,這與事實(shí)不符!該方法十分簡捷,同學(xué)們能聽懂,但時間一長,該類問題仍舊不會解答,因為還是沒有掌握解決問題的基本方法.因此,本題應(yīng)該掌握的解法應(yīng)該是:與同角平方關(guān)系組合求解,即由cos?琢+2sin?琢=-,cos2?琢+sin2?琢=1,得sin?琢=-,cos?琢=-,所以tan?琢=2;或兩邊平方后化弦為切求解,即(cos?琢+2sin?琢)2=5,=5,=5,得tan?琢=2.這樣,不管題目如何變化,都容易求解了.又如問題:“ 已知函數(shù)f(x)=Acos(wx+?漬)的圖像如圖1所示,f()=-,則f(0)=( ) A. - B. - C. D. ”的一種“巧解”:由圖像知,f(x)周期為2(-)=,對稱中心為(+k·,0)(k∈Z),則(-,0)是對稱中心,所以f()=f(-)=f(-)=-f(0)=-,得f(0)=.該解法通過觀察圖像,從周期性及對稱性上入手,達(dá)到了巧妙、簡單解題.這樣的解法有多少同學(xué)能真正學(xué)會用呢?如果改成其他的求值如f()還可行嗎?所以,簡單解法雖能聽懂,但不一定能真正理解,更多的可能僅停留在“欣賞”層面,因此,還是應(yīng)以掌握具有普適性的基本方法為主,這樣同學(xué)們才會較好的學(xué)會解題、領(lǐng)悟解題,從而達(dá)到舉一反三、融會貫通.例如,該題實(shí)際上是三角函數(shù)中“由圖像求解析式”問題,因此,解決的基本方法,還是通過圖像逐步求出w、A、?漬的值,由解析式來求函數(shù)值.由圖像知,f(x)周期為2(-)=,從而知w=3,又f()=Acos(+?漬)=0,故+?漬=2k?仔-,?漬=2k?仔-,k∈Z,從而知f(x)=Acos(3x+2k?仔-)=Acos(3x-),由f()=Acos(-)=-A=-得A=,所以f(x)=cos(3x-),故f(0)=cos(-)=.endprint

二、從具體解題實(shí)例中感悟解題方法

1. 正視主、客觀題的解題差異.

數(shù)學(xué)一般分主觀題和客觀題,主觀題需要有必要的反映推理的解題過程,客觀題只需結(jié)果.因此,客觀題題型解題時可以用代入驗證法、特殊法、排除法等方法.

例1. 已知函數(shù)f(x)的定義域為(-∞,0)∪(0,+∞),f(x)是奇函數(shù),且當(dāng)x>0時,f(x)=x2-x+a,若函數(shù)g(x)=f(x)-x的零點(diǎn)恰有兩個,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是( )

A. a<0 B. a≤0 C. a≤1 D. a≤0或a=1

解析:同學(xué)們仔細(xì)觀察選擇子可以發(fā)現(xiàn),本題可以取特殊的a值進(jìn)行檢驗.取a=0,則易知g(x)=x2-2x在x>0有一個零點(diǎn)2,由奇函數(shù)性質(zhì)知另有一個零點(diǎn)為-2,滿足題意,排除A;取a=1,則易知g(x)=x2-2x+1在x>0有一個零點(diǎn)1,由奇函數(shù)性質(zhì)知另有一個零點(diǎn)-1,滿足題意,排除B;C、D的差異在于00有二個零點(diǎn),由奇函數(shù)性質(zhì)知另有二個零點(diǎn)、,不滿足題意,排除C.所以應(yīng)選D.

例如問題“函數(shù)f(x)=x2-x+,x∈[0,1],x∈N,的值域中恰有一個整數(shù),則n的值為( ) A.0或1 B.0或2 C.0或1或3或4 D.0或1或2或3”就可以采用同樣的解決方法得答案為C,請同學(xué)們自己操練一下.

例2. 設(shè)函數(shù)y=f(x)的定義域為{x│x>0},且f(xy)=f(x)+f(y),f(8)=3,則f()________.

解析:這是一個解數(shù)解析式未知的抽象函數(shù)問題,因為是求值,所以用符合已知條件的特殊函數(shù)來代替肯定也是成立的,對于本題,同學(xué)們肯定能想到對數(shù)函數(shù)f(x)=logax,由loga8=3得a=2,故f()=log2=.例如問題“已知定義域為R的函數(shù)滿足,f(a+b)=f(a)·f(b)(a,b∈R),且f(x)>0,若f(1)=,則f(-2)______.”就可以采用同樣的解決方法得答案為4,請同學(xué)們自己操練一下.

從就題解題角度講,問題都得到了圓滿解決.那么問題成為解答題的話,上述做法就行不通了,怎么辦?所以,同學(xué)們還應(yīng)該從主觀題的角度來尋求問題解決的方法.

[對于例1]解法1:因為函數(shù)f(x)是奇函數(shù),所以函數(shù)g(x)=f(x)-x的零點(diǎn)恰有兩個等價于g(x)=x2-2x+a在x∈(0,+∞)恰有一個零點(diǎn),因為對稱軸為x=1,所以△=4-4a=0或△>0,a≤0,得a≤0或a=1.

注意到函數(shù)y=f(x)有零點(diǎn)?圳方程f(x)=0有實(shí)數(shù)根?圳函數(shù)y=f(x)的圖像與x軸有交點(diǎn)(見人教版必修1教材),所以還可以考慮以下一些方解題法.

解法2:g(x)=x2-2x+a在x∈(0,+∞)恰有一個零點(diǎn)等價于x2-2x+a=0在x∈(0,+∞)恰有一個根,所以△=4-4a≥0,且1+=1->0或1+>0,1-≤0,解得a≤0或a=1.

解法3:函數(shù)g(x)=f(x)-x在x∈(0,+∞)恰有一個零點(diǎn)等價于函數(shù)y=x2-x+a圖像與函數(shù)y=x圖像在x∈(0,+∞)恰有一個交點(diǎn),考慮這個問題比較麻煩,同學(xué)們可以用轉(zhuǎn)化思想將問題變?yōu)椤皔=-x2+2x圖像與函數(shù)y=a圖像在x∈(0,+∞)恰有一個交點(diǎn)”,作出圖像易得a≤0或a=1.

[對于例2]解法:因為f(2)=f(×)=f()+f()=2f(),同理f(4)=2f(2)=4f(2),所以f(8)=f(4)+f(2)=6f()=3,故f()=.

2. 從問題“題眼”尋找解決方法.

在解題中經(jīng)常看到同學(xué)們對所謂的“難題”無法下筆解答,實(shí)在感到非常可惜!其實(shí)這些題并不難,而且還是常規(guī)的,真正的難點(diǎn)在于同學(xué)們不能“準(zhǔn)確”尋找到問題的“題眼”,即解題的入口.那么,如何來撩掉入口的“遮蓋物”呢?

例3. 已知1-x+x2-x3+…-x9+x10=a0+a1(x+1)+a2(x+1)2+…+a10(x+1)10,則a2= .

解析:同學(xué)們應(yīng)該可以確定本題是二項式定理類問題,而且類似問題:“若將函數(shù)f(x)=x5表示為f(x)=a0+a1(x+1)+a2(x+1)2+…+a5(x+1)5,其中a0,a1,a2,…,a5,為實(shí)數(shù),則a3= .”肯定也做的不少了,雖然問題在繼承基礎(chǔ)上有了升級,但解決的方法應(yīng)該還是差不多的.

解法1:如果將問題改成求a9,則同學(xué)們基本上都能求,用倒推法,即先求出a10,然后再求出a9,實(shí)際上肯定也會有許多同學(xué)用這個思路來求,即依次求a10,a9,a8,...,直至求出a2,但因為計算量巨大,不得不半途放棄,這就需要同學(xué)們有過硬的計算能力和堅韌的意志力.

根據(jù)x10的系數(shù)得a10=1;根據(jù)x9的系數(shù)得a9+C910=-1,a9=-11;根據(jù)x8的系數(shù)得a8-11C89+C810=1,a8=55;根據(jù)x7的系數(shù)得a7+55C78-11C79+C710=-1,a7=-165;根據(jù)x6的系數(shù)得a6-165C67+55C68-11C69+C610=1,a6=330;根據(jù)x5的系數(shù)得a5+330C56-165C57+55C58-11C59+C510=-1,a5=-562;根據(jù)x4的系數(shù)得a4-562C45+330C46-165C47+55C48-11C49+C410=1,a4=962;根據(jù)x3的系數(shù)得a3+962C34-562C35+330C36-165C37+55C38-11C39+C310=-1,a3=-1330;根據(jù)x2的系數(shù)得a2-1330C23+962C24-562C25+330C26-165C27+55C28-11C29+C210=1,a2=165.

對于考試來講,解法1所用時間與得分比較不劃算,當(dāng)然,如果考試有充裕的時間也不失為一種解題方法.

解法2:因為認(rèn)定本題是二項式問題,所以會把右邊看成是展開式,并且從展開式結(jié)構(gòu)特征可以看出是以1和(x+1)展開的,由此可以得到以下兩種思路:

思路1:將左邊的每一項x都等價化為(x+1)-1,即原式左邊=1-[(x+1)-1]+[(x+1)-1]2-[(x+1)-1]3+…-[(x+1)-1]9+[(x+1)-1]10,從而a2=C22(-1)0-C23(-1)1+…-C29(-1)7+C210(-1)8=C22+C23+…+C29+C210,至此,我們可以分別算出C22,C23,…,C29,C210的值然后相加得a2=165,也可以利用組合數(shù)性質(zhì)C mn+C mn-1=C mn+1和C mm=C nn化簡得到,即a2=C22+C23+…+C29+C210=C33+C23…+C29+C210=C34+C24+…+C29+C210=…=C310+C210=C311=165.

思路2:不難發(fā)現(xiàn)左邊1-x+x2-x3+…-x9+x10可以看成是以-x為公比的等比數(shù)列和,求和得,故1+x11=a0(x+1)+a1(x+1)2+a2(x+1)3+…+a10(x+1)11,與思路1一樣處理,由1+[(x+1)-1]11=a0(x+1)+a1(x+1)2+a2(x+1)3+…+a10(x+1)11知,a2是[(x+1)-1]11展開式中(x+1)3前的系數(shù),故a2=C311(-1)8=165.

解法3:我們知道,在原等式中取x=-1可以求出a0=11,那么我們能否用這種思想來求解呢?答案是肯定的,只要對原等式求2次導(dǎo)數(shù)就可以了.

對原等式求導(dǎo)數(shù)得-1+2x-3x2+4x2+…-9x8+10x9=a1+2a2(x+1)+3a3(x+1)2+…+10a10(x+1)9,再對上面等式求導(dǎo)數(shù)得2-6x+12x2-20x3+30x4-42x5+56x6-72x7+90x8=2a2+6a3(x+1)+…+90a10(x+1)8,在上面式子中取x=-1,有2+6+12+20+30+42+56+72+90=2a2,得a2=165.

解法3具有一定的技巧性,比較難想到,并且在2次求導(dǎo)的過程中要將左邊式子全部寫出.

例4. 如果不等式>(a-1)x的解集為A,且A?哿{x│0

解析:本題題干精練,信息不多,但很容易對同學(xué)們解題造成很大的困難,這就需要同學(xué)們?nèi)ネ诰蝾}中蘊(yùn)含的“題眼”,每一個“題眼”都是一種解決的方法.

解法1:因為A是不等式的解,所以,我們可以從解不等式入手.但首先必須保證不等式左邊有意義,即必須4x-x2≥0,得0≤x≤4.

①當(dāng)a-1<0,即a<1時,不等式對0≤x≤4恒成立,

所以不等式的解集為A={x│0≤x≤4},不滿足題意;

②當(dāng)a-1=0,即a=1時,不等式對0

所以不等式的解集為A={x│0

③當(dāng)a-1>0,即a>1時,不等式可等價轉(zhuǎn)化為0≤x≤4,4x-x2>(a-1)2x2,

則0

綜上所述,a≥2.

評注:該解法應(yīng)該是同學(xué)們最容易想到的方法,但在實(shí)際解題中常會因為對解的情況討論的不完備而出錯;最典型的錯誤是不加分類討論就兩邊平方求解,從而得a≥2,或a≤0.

解法2:注意到不等式可以理解為函數(shù)y=的圖像:以(2,0)為圓心,2為半徑的x軸上方的半圓在x∈(0,2)上全部或部分在函數(shù)y=(a-1)x的圖像的上方.

作出兩函數(shù)圖像如圖2所示,直線l應(yīng)繞原點(diǎn)逆時針旋轉(zhuǎn)逐漸接近y軸正半軸(即l1型直線),故得斜率關(guān)系a-1≥1,即a≥2.

評注:該解法的思想來源于解方程的題型,這里進(jìn)行了合理的類比遷移運(yùn)用.但在解題時,同學(xué)們常會弄錯旋轉(zhuǎn)的方向,認(rèn)為是順時針旋轉(zhuǎn)(即l2型直線),其實(shí),這樣的話原題中條件A?哿{x│0(a-1)x在{x│0

解法3:如解法2評注后半部分,原問題實(shí)際上等價于不等式>(a-1)x在{x│0

評注:該解法的思維含量比較高,要求同學(xué)們有較強(qiáng)的問題分析能力和綜合能力.但在分析清楚后,問題成為同學(xué)們熟悉的恒成立問題,便容易解決了.

例5. 設(shè)函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù)為f′(x),對任意x∈R都有f′(x)>f(x)成立,則( )

A. 3f(ln2)>2f(ln3) B. 3f(ln2)>2f(ln3)

C. 3f(ln2)<2f(ln3) D. 3f(ln2)與2f(ln3)的大小不確定

解析:乍看本題題目,比較難找解題思路,但我們可以確定與導(dǎo)數(shù)有關(guān).在一個式子中既有導(dǎo)數(shù)又有原函數(shù),一般就會與積、商的導(dǎo)數(shù)法則有關(guān)聯(lián).

解法1:因為f′(x)>f(x)等價于f′(x)-f(x)>0,

故與求導(dǎo)法則中商的導(dǎo)數(shù)公式()′=等可關(guān)聯(lián),

若構(gòu)造函數(shù)h′(x)=[]′=>0,

只要考慮g′(x)=g(x)即可,在中學(xué)階段這樣的函數(shù)容易想到是g(x)=0或g(x)=ex,

故可以構(gòu)造函數(shù)h(x)=,并且知h(x)是R上增函數(shù),

從而h(ln2)

則3f(ln2)<2(ln3).

解法2:我們也可以從選擇子特征進(jìn)行考慮.

3f(ln2)與2(ln3)的大小比較等價于與的大小比較,

從而可以考慮函數(shù)h(x)=的單調(diào)性,由f′(x)>f(x)知f′(lnx)>f(lnx),所以h′(x)==>0,

故h(x)=是增函數(shù),由h(2)

解法3:既然該題沒有具體解析式,那么可以通過特殊函數(shù)來解決.

例如取f(x)=-1,則f′(x)=0>f(x),

而此時3f(ln2)=-3,2f(ln3)=-2,

所以3f(ln2)<2f(ln3).

從以上三個例子的解答可以看出,一個問題往往可以從多角度尋求突破,真所謂“條條道路通羅馬”,但同學(xué)們沒有必要要求自己全部都掌握,應(yīng)該理解、掌握好適合自己學(xué)情的解題方法.

(作者單位:浙江省紹興市柯橋區(qū)越崎中學(xué))

責(zé)任編校 徐國堅

解法2:因為認(rèn)定本題是二項式問題,所以會把右邊看成是展開式,并且從展開式結(jié)構(gòu)特征可以看出是以1和(x+1)展開的,由此可以得到以下兩種思路:

思路1:將左邊的每一項x都等價化為(x+1)-1,即原式左邊=1-[(x+1)-1]+[(x+1)-1]2-[(x+1)-1]3+…-[(x+1)-1]9+[(x+1)-1]10,從而a2=C22(-1)0-C23(-1)1+…-C29(-1)7+C210(-1)8=C22+C23+…+C29+C210,至此,我們可以分別算出C22,C23,…,C29,C210的值然后相加得a2=165,也可以利用組合數(shù)性質(zhì)C mn+C mn-1=C mn+1和C mm=C nn化簡得到,即a2=C22+C23+…+C29+C210=C33+C23…+C29+C210=C34+C24+…+C29+C210=…=C310+C210=C311=165.

思路2:不難發(fā)現(xiàn)左邊1-x+x2-x3+…-x9+x10可以看成是以-x為公比的等比數(shù)列和,求和得,故1+x11=a0(x+1)+a1(x+1)2+a2(x+1)3+…+a10(x+1)11,與思路1一樣處理,由1+[(x+1)-1]11=a0(x+1)+a1(x+1)2+a2(x+1)3+…+a10(x+1)11知,a2是[(x+1)-1]11展開式中(x+1)3前的系數(shù),故a2=C311(-1)8=165.

解法3:我們知道,在原等式中取x=-1可以求出a0=11,那么我們能否用這種思想來求解呢?答案是肯定的,只要對原等式求2次導(dǎo)數(shù)就可以了.

對原等式求導(dǎo)數(shù)得-1+2x-3x2+4x2+…-9x8+10x9=a1+2a2(x+1)+3a3(x+1)2+…+10a10(x+1)9,再對上面等式求導(dǎo)數(shù)得2-6x+12x2-20x3+30x4-42x5+56x6-72x7+90x8=2a2+6a3(x+1)+…+90a10(x+1)8,在上面式子中取x=-1,有2+6+12+20+30+42+56+72+90=2a2,得a2=165.

解法3具有一定的技巧性,比較難想到,并且在2次求導(dǎo)的過程中要將左邊式子全部寫出.

例4. 如果不等式>(a-1)x的解集為A,且A?哿{x│0

解析:本題題干精練,信息不多,但很容易對同學(xué)們解題造成很大的困難,這就需要同學(xué)們?nèi)ネ诰蝾}中蘊(yùn)含的“題眼”,每一個“題眼”都是一種解決的方法.

解法1:因為A是不等式的解,所以,我們可以從解不等式入手.但首先必須保證不等式左邊有意義,即必須4x-x2≥0,得0≤x≤4.

①當(dāng)a-1<0,即a<1時,不等式對0≤x≤4恒成立,

所以不等式的解集為A={x│0≤x≤4},不滿足題意;

②當(dāng)a-1=0,即a=1時,不等式對0

所以不等式的解集為A={x│0

③當(dāng)a-1>0,即a>1時,不等式可等價轉(zhuǎn)化為0≤x≤4,4x-x2>(a-1)2x2,

則0

綜上所述,a≥2.

評注:該解法應(yīng)該是同學(xué)們最容易想到的方法,但在實(shí)際解題中常會因為對解的情況討論的不完備而出錯;最典型的錯誤是不加分類討論就兩邊平方求解,從而得a≥2,或a≤0.

解法2:注意到不等式可以理解為函數(shù)y=的圖像:以(2,0)為圓心,2為半徑的x軸上方的半圓在x∈(0,2)上全部或部分在函數(shù)y=(a-1)x的圖像的上方.

作出兩函數(shù)圖像如圖2所示,直線l應(yīng)繞原點(diǎn)逆時針旋轉(zhuǎn)逐漸接近y軸正半軸(即l1型直線),故得斜率關(guān)系a-1≥1,即a≥2.

評注:該解法的思想來源于解方程的題型,這里進(jìn)行了合理的類比遷移運(yùn)用.但在解題時,同學(xué)們常會弄錯旋轉(zhuǎn)的方向,認(rèn)為是順時針旋轉(zhuǎn)(即l2型直線),其實(shí),這樣的話原題中條件A?哿{x│0(a-1)x在{x│0

解法3:如解法2評注后半部分,原問題實(shí)際上等價于不等式>(a-1)x在{x│0

評注:該解法的思維含量比較高,要求同學(xué)們有較強(qiáng)的問題分析能力和綜合能力.但在分析清楚后,問題成為同學(xué)們熟悉的恒成立問題,便容易解決了.

例5. 設(shè)函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù)為f′(x),對任意x∈R都有f′(x)>f(x)成立,則( )

A. 3f(ln2)>2f(ln3) B. 3f(ln2)>2f(ln3)

C. 3f(ln2)<2f(ln3) D. 3f(ln2)與2f(ln3)的大小不確定

解析:乍看本題題目,比較難找解題思路,但我們可以確定與導(dǎo)數(shù)有關(guān).在一個式子中既有導(dǎo)數(shù)又有原函數(shù),一般就會與積、商的導(dǎo)數(shù)法則有關(guān)聯(lián).

解法1:因為f′(x)>f(x)等價于f′(x)-f(x)>0,

故與求導(dǎo)法則中商的導(dǎo)數(shù)公式()′=等可關(guān)聯(lián),

若構(gòu)造函數(shù)h′(x)=[]′=>0,

只要考慮g′(x)=g(x)即可,在中學(xué)階段這樣的函數(shù)容易想到是g(x)=0或g(x)=ex,

故可以構(gòu)造函數(shù)h(x)=,并且知h(x)是R上增函數(shù),

從而h(ln2)

則3f(ln2)<2(ln3).

解法2:我們也可以從選擇子特征進(jìn)行考慮.

3f(ln2)與2(ln3)的大小比較等價于與的大小比較,

從而可以考慮函數(shù)h(x)=的單調(diào)性,由f′(x)>f(x)知f′(lnx)>f(lnx),所以h′(x)==>0,

故h(x)=是增函數(shù),由h(2)

解法3:既然該題沒有具體解析式,那么可以通過特殊函數(shù)來解決.

例如取f(x)=-1,則f′(x)=0>f(x),

而此時3f(ln2)=-3,2f(ln3)=-2,

所以3f(ln2)<2f(ln3).

從以上三個例子的解答可以看出,一個問題往往可以從多角度尋求突破,真所謂“條條道路通羅馬”,但同學(xué)們沒有必要要求自己全部都掌握,應(yīng)該理解、掌握好適合自己學(xué)情的解題方法.

(作者單位:浙江省紹興市柯橋區(qū)越崎中學(xué))

責(zé)任編校 徐國堅

解法2:因為認(rèn)定本題是二項式問題,所以會把右邊看成是展開式,并且從展開式結(jié)構(gòu)特征可以看出是以1和(x+1)展開的,由此可以得到以下兩種思路:

思路1:將左邊的每一項x都等價化為(x+1)-1,即原式左邊=1-[(x+1)-1]+[(x+1)-1]2-[(x+1)-1]3+…-[(x+1)-1]9+[(x+1)-1]10,從而a2=C22(-1)0-C23(-1)1+…-C29(-1)7+C210(-1)8=C22+C23+…+C29+C210,至此,我們可以分別算出C22,C23,…,C29,C210的值然后相加得a2=165,也可以利用組合數(shù)性質(zhì)C mn+C mn-1=C mn+1和C mm=C nn化簡得到,即a2=C22+C23+…+C29+C210=C33+C23…+C29+C210=C34+C24+…+C29+C210=…=C310+C210=C311=165.

思路2:不難發(fā)現(xiàn)左邊1-x+x2-x3+…-x9+x10可以看成是以-x為公比的等比數(shù)列和,求和得,故1+x11=a0(x+1)+a1(x+1)2+a2(x+1)3+…+a10(x+1)11,與思路1一樣處理,由1+[(x+1)-1]11=a0(x+1)+a1(x+1)2+a2(x+1)3+…+a10(x+1)11知,a2是[(x+1)-1]11展開式中(x+1)3前的系數(shù),故a2=C311(-1)8=165.

解法3:我們知道,在原等式中取x=-1可以求出a0=11,那么我們能否用這種思想來求解呢?答案是肯定的,只要對原等式求2次導(dǎo)數(shù)就可以了.

對原等式求導(dǎo)數(shù)得-1+2x-3x2+4x2+…-9x8+10x9=a1+2a2(x+1)+3a3(x+1)2+…+10a10(x+1)9,再對上面等式求導(dǎo)數(shù)得2-6x+12x2-20x3+30x4-42x5+56x6-72x7+90x8=2a2+6a3(x+1)+…+90a10(x+1)8,在上面式子中取x=-1,有2+6+12+20+30+42+56+72+90=2a2,得a2=165.

解法3具有一定的技巧性,比較難想到,并且在2次求導(dǎo)的過程中要將左邊式子全部寫出.

例4. 如果不等式>(a-1)x的解集為A,且A?哿{x│0

解析:本題題干精練,信息不多,但很容易對同學(xué)們解題造成很大的困難,這就需要同學(xué)們?nèi)ネ诰蝾}中蘊(yùn)含的“題眼”,每一個“題眼”都是一種解決的方法.

解法1:因為A是不等式的解,所以,我們可以從解不等式入手.但首先必須保證不等式左邊有意義,即必須4x-x2≥0,得0≤x≤4.

①當(dāng)a-1<0,即a<1時,不等式對0≤x≤4恒成立,

所以不等式的解集為A={x│0≤x≤4},不滿足題意;

②當(dāng)a-1=0,即a=1時,不等式對0

所以不等式的解集為A={x│0

③當(dāng)a-1>0,即a>1時,不等式可等價轉(zhuǎn)化為0≤x≤4,4x-x2>(a-1)2x2,

則0

綜上所述,a≥2.

評注:該解法應(yīng)該是同學(xué)們最容易想到的方法,但在實(shí)際解題中常會因為對解的情況討論的不完備而出錯;最典型的錯誤是不加分類討論就兩邊平方求解,從而得a≥2,或a≤0.

解法2:注意到不等式可以理解為函數(shù)y=的圖像:以(2,0)為圓心,2為半徑的x軸上方的半圓在x∈(0,2)上全部或部分在函數(shù)y=(a-1)x的圖像的上方.

作出兩函數(shù)圖像如圖2所示,直線l應(yīng)繞原點(diǎn)逆時針旋轉(zhuǎn)逐漸接近y軸正半軸(即l1型直線),故得斜率關(guān)系a-1≥1,即a≥2.

評注:該解法的思想來源于解方程的題型,這里進(jìn)行了合理的類比遷移運(yùn)用.但在解題時,同學(xué)們常會弄錯旋轉(zhuǎn)的方向,認(rèn)為是順時針旋轉(zhuǎn)(即l2型直線),其實(shí),這樣的話原題中條件A?哿{x│0(a-1)x在{x│0

解法3:如解法2評注后半部分,原問題實(shí)際上等價于不等式>(a-1)x在{x│0

評注:該解法的思維含量比較高,要求同學(xué)們有較強(qiáng)的問題分析能力和綜合能力.但在分析清楚后,問題成為同學(xué)們熟悉的恒成立問題,便容易解決了.

例5. 設(shè)函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù)為f′(x),對任意x∈R都有f′(x)>f(x)成立,則( )

A. 3f(ln2)>2f(ln3) B. 3f(ln2)>2f(ln3)

C. 3f(ln2)<2f(ln3) D. 3f(ln2)與2f(ln3)的大小不確定

解析:乍看本題題目,比較難找解題思路,但我們可以確定與導(dǎo)數(shù)有關(guān).在一個式子中既有導(dǎo)數(shù)又有原函數(shù),一般就會與積、商的導(dǎo)數(shù)法則有關(guān)聯(lián).

解法1:因為f′(x)>f(x)等價于f′(x)-f(x)>0,

故與求導(dǎo)法則中商的導(dǎo)數(shù)公式()′=等可關(guān)聯(lián),

若構(gòu)造函數(shù)h′(x)=[]′=>0,

只要考慮g′(x)=g(x)即可,在中學(xué)階段這樣的函數(shù)容易想到是g(x)=0或g(x)=ex,

故可以構(gòu)造函數(shù)h(x)=,并且知h(x)是R上增函數(shù),

從而h(ln2)

則3f(ln2)<2(ln3).

解法2:我們也可以從選擇子特征進(jìn)行考慮.

3f(ln2)與2(ln3)的大小比較等價于與的大小比較,

從而可以考慮函數(shù)h(x)=的單調(diào)性,由f′(x)>f(x)知f′(lnx)>f(lnx),所以h′(x)==>0,

故h(x)=是增函數(shù),由h(2)

解法3:既然該題沒有具體解析式,那么可以通過特殊函數(shù)來解決.

例如取f(x)=-1,則f′(x)=0>f(x),

而此時3f(ln2)=-3,2f(ln3)=-2,

所以3f(ln2)<2f(ln3).

從以上三個例子的解答可以看出,一個問題往往可以從多角度尋求突破,真所謂“條條道路通羅馬”,但同學(xué)們沒有必要要求自己全部都掌握,應(yīng)該理解、掌握好適合自己學(xué)情的解題方法.

(作者單位:浙江省紹興市柯橋區(qū)越崎中學(xué))

責(zé)任編校 徐國堅

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