陳慧穎
分類思想是化整為零、分別對待、各個擊破的一種思維策略,是數(shù)學學習的重要思想方法.運用的關(guān)鍵在于正確地進行分類,即選擇一個分類標準,對所討論的對象進行全面分類,確保分類的科學——既不重復,也不遺漏.運用分類討論,可以把一個復雜問題拆分成若干個簡單問題,有利于培養(yǎng)同學們思維的條理性、縝密性、科學性.現(xiàn)以2015年中考試題為例加以歸類說明.
一、 方程中的分類討論
例1 (2015·臺州)關(guān)于x的方程mx2+x-m+1=0,有以下三個結(jié)論:①當m=0時,方程只有一個實數(shù)解;②當m≠0時,方程有兩個不等的實數(shù)解;③無論m取何值,方程都有一個負數(shù)解,其中正確的是_______.(填序號)
綜上所述,正確的結(jié)論是①③.
【點評】對于含字母系數(shù)的方程,如果沒有明確說明是一元二次方程還是一元一次方程,要分方程是一元二次方程和一元一次方程兩種情況討論.所以,對于含有字母系數(shù)的方程問題,要根據(jù)字母系數(shù)的不同取值范圍進行討論.
二、 函數(shù)中的分類討論
例2 (2015·黃石)一食堂需要購買盒子存放食物,盒子有A,B兩種型號,單個盒子的容量和價格如表. 現(xiàn)有15升食物需要存放且要求每個盒子要裝滿,由于A型號盒子正做促銷活動:購買三個及三個以上可一次性返還現(xiàn)金4元,則購買盒子所需最少費用為_______元.
綜合①②可得,購買盒子需要的最少費用為29元.
【點評】本題考查了一次函數(shù)的應用,解決本題的關(guān)鍵是根據(jù)題意列出函數(shù)解析式,利用一次函數(shù)的性質(zhì)解決最小值的問題. 由于沒有明確購買盒子的個數(shù)情況,所以要分0≤x<3和x≥3兩種情況分類討論,然后再取舍.
三、 等腰三角形中的分類討論
例3 (2015·西寧)等腰三角形一腰上的高與另一腰的夾角的度數(shù)為20°,則頂角的度數(shù)是______.
解:此題要分情況討論:
①當?shù)妊切蔚捻斀鞘氢g角時,腰上的高在外部,
所以根據(jù)三角形的一個外角等于與它不相鄰的兩個內(nèi)角的和,即可求得頂角是90°+20°=110°;
②當?shù)妊切蔚捻斀鞘卿J角時,腰上的高在其內(nèi)部,頂角是90°-20°=70°.
故答案為:110°或70°.
【點評】由于沒有明確說明三角形是銳角三角形還是鈍角三角形,所以要分兩種情況討論.如果原三角形是鈍角三角形,則高在三角形外;若原三角形是銳角三角形,則高在三角形內(nèi).若等腰三角形已知的邊沒有明確是底邊還是腰,或者已知的角沒有明確是底角還是頂角,都要分情況討論.同時要考慮三邊的長是否滿足三角形的三邊關(guān)系,即對解的情況要進行檢驗,以保證最后的解正確無誤,防止犯“顧此失彼”的錯誤.
四、 直角三角形中的分類討論
例4 (2015·南昌)如圖1,在△ABC中,AB=BC=4,AO=BO,P是射線CO上的一個動點,∠AOC=60°,則當△PAB為直角三角形時,AP的長為 _______.
【點評】在Rt△PAB中,由于∠PAB不可能是直角,而在∠PBA與∠APB中沒有明確哪個角是直角,所以要根據(jù)∠PBA=90°和∠APB=90°兩種情況討論.對于∠APB=90°,動點P可能在△ABC的外部,也可能在△ABC的內(nèi)部,所以還要對動點P的位置進行分類討論.
五、 平行四邊形中的分類討論
例5 (2015· 綏化)在矩形ABCD中,AB=4,BC=3,點P在AB上.若將△DAP沿DP折疊,使點A落在矩形對角線上的A′處,則AP的長為________.
解:①點A落在矩形對角線BD上,如圖5,∵AB=4,BC=3,∴BD=5,
根據(jù)折疊的性質(zhì),AD=A′D=3,AP=A′P,∠A=∠PA′D=90°,∴BA′=2,
②點A落在矩形對角線AC上,如圖6,
根據(jù)折疊的性質(zhì)可知DP⊥AC,
故答案為:或.
【點評】由于沒有明確點A落在矩形的哪條對角線上,所以要分點A落在矩形對角線BD上和點A落在矩形對角線AC上兩種情況討論.當點A′在BD上時,需構(gòu)造直角三角形,利用勾股定理解決,當點A′在AC上時,需構(gòu)造相似三角形,利用相似三角形的性質(zhì)解決.以對角線為依據(jù)來確定點的位置是解決平行四邊形問題最常用的方法.
六、 圓中的分類討論
例6 (2015·梅州)如圖7,直線l經(jīng)過點A(4,0),B(0,3).
(1) 求直線l的函數(shù)表達式;
(2) 若圓M的半徑為2,圓心M在y軸上,當圓M與直線l相切時,求點M的坐標.
解:(1) ∵直線l經(jīng)過點A(4,0),B(0,3),
設直線l的解析式為:y=kx+b,代入函數(shù)解析式得:
∴0=4k+b,3=b,解得:k=-,b=3,
∴直線l的解析式為:y=-x+3.
(2) ∵OA=4,OB=3,∴AB=5.
①如圖7,⊙M與直線l相切,切點為N,點N在點B的上方,連接MN,則MN⊥AB,
在Rt△ABO中,sin∠ABO===sin∠MBN==,∴BM=2.5,
∴OM=OB+BM=5.5,
∴點M的坐標為(0,5.5).
②⊙M與直線l相切,切點為N′,點N′在點B的下方,連接MN′,則MN′⊥AB,
∴∠MN′B=90°,
同理可得BM=2.5,∴OM=OB-BM=0.5,
∴點M的坐標為(0,0.5).
綜上可得:當⊙M與此直線l相切時點M的坐標是(0,0.5)或(0,5.5).
【點評】圓既是軸對稱圖形,又是中心對稱圖形,在沒有明確圖形位置的情況下,符合題意的圖形可能有多種,因此應注意圓的問題的多樣性,不要忘記分情況討論.直線與圓相切,圓可能在直線上方,也可能在直線下方,所以本題應分兩種情況討論.
七、 運動圖形中的分類討論
例7 (2015·葫蘆島)如圖8,正方形ABCD的邊長為4,點P、Q分別是CD、AD的中點,動點E從點A向點B運動,到點B時停止運動;同時,動點F從點P出發(fā),沿P→D→Q運動,點E、F的運動速度相同. 設點E的運動路程為x,△AEF的面積為y,能大致刻畫y與x的函數(shù)關(guān)系的圖像是( ).
解:當F在PD上運動時,△AEF的面積為y=AE·AD=2x(0 當F在DQ上運動時,△AEF的面積為y=AE·AF=x(6-x)=-x2+3x(2 故選A. 【點評】對動態(tài)幾何的分析必須找準變化過程的分界點,逐段討論.在動中求靜,以靜制動,正確確定分類對象,進行合理分類是解決這類問題的關(guān)鍵. 所以,周密思考,運用分類思想,以防止漏解是十分必要的.對于分類討論解決問題的方法,要弄清為什么要分類和怎樣分類這兩個關(guān)鍵問題.只有抓住分類的動因,把握分類的標準,才能做到分類時條理清楚、標準一致,在解答問題時就不會重復和遺漏,保證解題正確無誤.