【摘要】齊次化策略是解決數(shù)學(xué)中一些相關(guān)代數(shù)關(guān)系式的變形與轉(zhuǎn)化時(shí)一種特殊的技巧與策略,是解決數(shù)學(xué)應(yīng)用問題的基本技巧之一.本文就齊次式的構(gòu)建處理幾類結(jié)合三角函數(shù)、函數(shù)與方程以及圓錐曲線等問題,并對(duì)技巧方法進(jìn)行歸納總結(jié).
【關(guān)鍵詞】齊次式;高中數(shù)學(xué);解題技巧
解決一些涉及代數(shù)關(guān)系式的函數(shù)與方程、不等式、三角函數(shù)、圓錐曲線等相關(guān)應(yīng)用問題,經(jīng)常根據(jù)題設(shè)條件或解析過程中代數(shù)關(guān)系式的結(jié)構(gòu)特征或本質(zhì)屬性,借助自身敏銳的眼光與視角,洞察代數(shù)關(guān)系式的內(nèi)涵,合理構(gòu)建對(duì)應(yīng)的齊次式,結(jié)合齊次化策略與應(yīng)用,是分析與解決相關(guān)問題中一種行之有效的技巧方法,倍受大家關(guān)注.本文結(jié)合實(shí)例,就齊次式的構(gòu)建與應(yīng)用加以剖析,拋磚引玉.
1 構(gòu)建齊次式解決三角函數(shù)(或解三角形)問題
三角函數(shù)(或解三角形)問題中,經(jīng)常有齊次化策略的影子.在解決一些相關(guān)的三角函數(shù)(或解三角形)問題時(shí),特別是涉及sinx,cosx等三角關(guān)系式的齊次結(jié)構(gòu),合理利用齊次式的構(gòu)建與轉(zhuǎn)化,靈活代換,巧妙變形,綜合三角函數(shù)或解三角形中的相關(guān)知識(shí)、公式等來巧妙求解與應(yīng)用.
分析 根據(jù)題設(shè)條件中三角形的邊的關(guān)系式,利用解三角形思維化邊為角,實(shí)現(xiàn)三角形中角的統(tǒng)一性,結(jié)合三角形的基本性質(zhì)以及三角恒等變換公式等加以恒等變形,通過齊次式的構(gòu)建與變形,得以確定三角函數(shù)關(guān)系式的定值問題,并結(jié)合基本不等式來確定相應(yīng)的最值即可.
解 由正弦定理,可知a=2RsinA,
b=2RsinB,c=2RsinC,
其中R為△ABC的外接圓半徑,
結(jié)合a+c=3b,
點(diǎn)評(píng) 在解決涉及三角函數(shù)(或解三角形)問題中的形如sinx,cosx的齊次結(jié)構(gòu)問題時(shí),經(jīng)常通過常數(shù)代換、公式變形、換元處理、整體思維等方式,綜合齊次化策略與三角函數(shù)關(guān)系式,合理變形,巧妙應(yīng)用.
2 構(gòu)建齊次式解決函數(shù)與方程(或不等式)問題
抓住函數(shù)與方程(或不等式)問題的結(jié)構(gòu)特征,是齊次化策略應(yīng)用的一個(gè)重要場(chǎng)所.在解決一些相關(guān)的函數(shù)與方程(或不等式)問題時(shí),利用齊次式的構(gòu)建與轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)函數(shù)中多元問題的遞減法處理,減少變量的個(gè)數(shù),特別是結(jié)合整體思維或換元變換等處理,可以優(yōu)化解題過程,提升解題效率.
例2 (2022年安徽省安慶市高三模擬考試(二模)數(shù)學(xué)試題(理))若存在兩個(gè)正實(shí)數(shù)x,y使得等式x(2+lnx)=xlny-ay成立,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是( )
分析 根據(jù)題目條件,通過對(duì)相應(yīng)的等式加以恒等變形,巧妙分離參數(shù),有針對(duì)性地通過兩次換元處理,進(jìn)行齊次式處理,合理構(gòu)建對(duì)應(yīng)的函數(shù),利用函數(shù)與導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用來確定函數(shù)的最值,進(jìn)而得以求解相關(guān)參數(shù)的取值范圍.
解 依題中等式x(2+lnx)=xlny-ay,
令f′(m)=0,解得m=e,
則當(dāng)m∈(0,e)時(shí),f′(m)>0,函數(shù)f(m)在區(qū)間(0,e)上單調(diào)遞增;
當(dāng)m∈(e,+∞)時(shí),f′(m)<0,函數(shù)f(m)在區(qū)間(e,+∞)上單調(diào)遞減,
故選擇答案:(D).
點(diǎn)評(píng) 借助齊次式的構(gòu)建,有效轉(zhuǎn)化函數(shù)與方程問題中的等式,為進(jìn)一步換元處理與函數(shù)構(gòu)建提供條件.在解決函數(shù)與方程(或不等式)問題中,要求具備較強(qiáng)的觀察能力與數(shù)學(xué)運(yùn)算能力,需要對(duì)條件中的關(guān)系式進(jìn)行必要的變形處理,合理構(gòu)建齊次式,為問題的分析與解決指明方向.
3 結(jié)語
抓住相關(guān)數(shù)學(xué)問題的本質(zhì),特別是代數(shù)關(guān)系式的結(jié)構(gòu)特征或特殊形式等,結(jié)合代數(shù)式的齊次化策略,合理構(gòu)建齊次式,通過較強(qiáng)的變形能力進(jìn)行恒等變形與轉(zhuǎn)化,巧妙轉(zhuǎn)化相應(yīng)各項(xiàng)整式、分式中關(guān)系式的次數(shù),或整體處理,或換元變換,為問題的進(jìn)一步解決與處理提供更加廣闊的空間,從而強(qiáng)化邏輯推理,優(yōu)化數(shù)學(xué)運(yùn)算,拓展數(shù)學(xué)思維,提升數(shù)學(xué)能力,培養(yǎng)核心素養(yǎng).