摘要:特殊思維與方法是解決數(shù)學(xué)問題“通性通法”的升華與提升,成為快速簡捷處理數(shù)學(xué)客觀題的一種最為有效且靈活的基本思維方式.結(jié)合2024年高考真題中的幾個實例,借助特殊思維與方法的巧妙應(yīng)用,從不同知識點與應(yīng)用場面加以展開,優(yōu)化過程提升效益,總結(jié)特殊思維與方法的解題技巧與規(guī)律,指導(dǎo)高考數(shù)學(xué)的復(fù)習(xí)備考與優(yōu)化解題.
關(guān)鍵詞:高考數(shù)學(xué);特殊思維;函數(shù);數(shù)列
特殊思維與方法,是解決數(shù)學(xué)問題中最具特色的一種“巧技妙法”,是解決問題的“通性通法”的升華與提升.特別地,在歷年高考數(shù)學(xué)試卷的一些相應(yīng)客觀題的解答中,經(jīng)??梢越柚厥馑季S與方法(依托不同應(yīng)用場景,對特殊思維可以有不同的類型與變化形式),巧妙利用特殊元素(數(shù)值、數(shù)列、點、向量、圖形等)的選取與應(yīng)用,更加簡捷靈活地處理一些相關(guān)問題,真正達(dá)到“小題小做”“小題巧做”“小題快做”等良好解題效益,備受師生喜歡與追求.本文中結(jié)合2024年高考數(shù)學(xué)真題,就一些客觀題中特殊思維與方法的合理選用與巧妙應(yīng)用加以實例剖析.
1 函數(shù)或不等式問題中的特殊值
在函數(shù)或不等式應(yīng)用問題中,經(jīng)常借助特殊數(shù)值的選取與應(yīng)用,合理確定函數(shù)的取值、函數(shù)的圖象、不等式的關(guān)系等,給問題的突破與求解創(chuàng)造條件,更加簡捷有效地處理相關(guān)的函數(shù)或不等式問題.
例1(2024年高考數(shù)學(xué)北京卷·9)已知(x1,y1),(x2,y2)是函數(shù)y=2x圖象上不同的兩點,則下列正確的是().
A.log2y1+y22>x1+x22
B.log2y1+y22<x1+x22
C.log2y1+y22>x1+x2
D.log2y1+y22<x1+x2
分析:回歸函數(shù)與不等式問題的本質(zhì)與內(nèi)涵,由一般到特殊,利用對應(yīng)函數(shù)的兩個特殊數(shù)值的選取與應(yīng)用,以特殊性來解決一般性,是解決此類答案確定且唯一問題中比較常用的一種“巧技妙法”.
解析:選取特殊值x1=0,x2=1,可得y1=2x1=1,y2=2x2=2,此時x1+x2=1,x1+x22=12,y1+y22=32,可得log2y1+y22=log232∈12,1,由此可以排除選項B,C;
再選取特殊值x1=-1,x2=0,可得y1=2x1=12,y2=2x2=1,此時x1+x2=-1,x1+x22=-12,y1+y22=34,可得log2y1+y22=log234∈-12,0,由此進一步排除選項D.
故選:A.
點評:特殊數(shù)值的選取一般追求數(shù)字比較簡捷,方便進一步的求值與數(shù)學(xué)運算.同時注意的是,若一次特殊數(shù)值的選取無法直接確定答案,往往可以進一步地第二次或第三次選取特殊值,直至最后一個.特殊數(shù)值法是大部分考生所追求的一種比較方便且有效的解題技巧與方法,關(guān)鍵要結(jié)合題設(shè)條件加以合理且科學(xué)的特殊數(shù)值選取,才可以保證問題分析過程的簡捷有效.
2 數(shù)列問題中的特殊數(shù)列
在數(shù)列應(yīng)用問題中,經(jīng)常借助特殊數(shù)列的選取與應(yīng)用,化一般數(shù)列問題為特殊數(shù)列(如常值數(shù)列、特殊的等差數(shù)列或等比數(shù)列等)問題,給數(shù)列中的通項、求和、參數(shù)等問題的應(yīng)用提供條件,進而更加靈活快捷地處理相關(guān)的數(shù)列問題.
例2(2024年高考數(shù)學(xué)全國甲卷文·4)等差數(shù)列{an}的前n項和為Sn,若S9=1,a3+a7=().
A.-2
B.73
C.1
D.29
分析:解決此類問題時,挖掘題目條件與內(nèi)涵,選取滿足條件的特殊數(shù)列——常值數(shù)列,進而利用常值數(shù)列的特征性質(zhì)來分析、處理與解決問題,經(jīng)常可以達(dá)到“秒殺”的良好效果.
解析:根據(jù)S9=1,不妨選取等差數(shù)列{an}為常值數(shù)列,此時等差數(shù)列的公差為d=0,an=a1.
結(jié)合S9=1=9a1,解得a1=19,則a3+a7=2a1=29.
故選:D.
點評:根據(jù)等差數(shù)列或等比數(shù)列的基本題設(shè)場景,依托特殊數(shù)列——常值數(shù)列的選取與應(yīng)用,有時也是解決問題的一種“巧技妙法”.特殊思維場景下突出一般,充分體現(xiàn)辯證唯物主義思想.特殊數(shù)列的選取與應(yīng)用,特殊思維下要滿足題設(shè)條件的一般性,不能脫離現(xiàn)實問題而進行盲目特殊化處理與應(yīng)用.
3 平面幾何問題中的特殊點
在平面幾何、解三角形、平面向量、平面解析幾何等應(yīng)用問題中,經(jīng)常借助特殊點的選取與應(yīng)用,以特殊點帶動相關(guān)平面幾何圖形的變化,可以更加簡捷創(chuàng)新地處理相關(guān)的平面幾何問題.
例3(2024年高考數(shù)學(xué)新高考Ⅱ卷·5)已知曲線C:x2+y2=16(y>0),從C上任意一點P向x軸作垂線段PP′,P′為垂足,則線段PP′的中點M的軌跡方程為().
A.x216+y24=1(y>0)
B.x216+y28=1(y>0)
C.y216+x24=1(y>0)
D.y216+x28=1(y>0)
分析:抓住選擇題的結(jié)構(gòu)特征,合理選取曲線上特殊動點,借助特殊點的選取與應(yīng)用,回歸問題中相應(yīng)動點軌跡方程問題,結(jié)合選擇題中各選項的具體情況來合理排除與驗證.
解析:依題,取特殊點P(0,4),依題可知,此時點M(0,2),將點M(0,2)代入各選項中的軌跡方程,只有選項A滿足,其他選項都不滿足.
故選:A.
點評:這里利用特殊點的巧妙選取與應(yīng)用,更加簡單快捷地確定正確的選擇項,靈活解決問題.特殊思維與方法,對于一些選擇題的解答起到非常好的效果,有時可以達(dá)到“秒殺”.在實際操作中,由于特殊值選取的不同,有時只要一次即可達(dá)到目的,有時要兩到三次才能加以合理排除與驗證,關(guān)鍵在于對數(shù)字的敏感性.
4 幾何圖形問題中的特殊形狀
在解三角形、平面向量、立體幾何等問題中,經(jīng)常借助圖形特殊形狀的選取與應(yīng)用,以特殊的平面圖形(如直角三角形、矩形等)、特殊的立體圖形等形式來代表一般形狀,進而更加靈活多變地處理相關(guān)的幾何圖形問題.
例4(2024年高考數(shù)學(xué)天津卷·9)一個五面體ABC-DEF,已知AD∥BE∥CF,且兩兩之間距離為1.如圖1所示,已知AD=1,BE=2,CF=3.則該五面體的體積為().
A.36
B.334+12
C.32
D.334-12
分析:結(jié)合空間幾何體的結(jié)構(gòu)特征,利用祖暅原理,可以將一般性的五面體以特殊的形式出現(xiàn),而所對應(yīng)的體積是一致的.不妨設(shè)AD⊥底面ABC,此時AB=BC=CA=1.這樣操作起來就更加簡捷有效,給問題的突破與求解創(chuàng)造更多的機會,也減少數(shù)學(xué)運算,優(yōu)化解題過程.
解析:依題,借助特殊形狀的立體幾何圖形的選取來分析與處理,不妨設(shè)AD⊥底面ABC,此時AB=BC=CA=1,如圖2.
在BE,CF上分別取點M,N,使得BM=CN=1,連接DM,MN,ND.
結(jié)合空間幾何體的基本性質(zhì),有
VABC-DEF=VABC-DMN+VD-MNFE.
結(jié)合AD∥BE∥CF,且兩兩之間距離為1,AD=1,BE=2,CF=3,可知
VABC-DMN=34×12×1=34,
VD-MNFE=13×12(1+2)×1×32=34.
所以VABC-DEF=34+34=32.
故選:C.
點評:依托立體幾何的結(jié)構(gòu)特征與祖暅原理,合理加以特殊圖形的選取與應(yīng)用,給問題的分析與求解創(chuàng)造更加靈活有效的場景.當(dāng)然,基于特殊圖形的選取,對于此類不規(guī)則的空間幾何體的體積求解問題,比較常見的思維方式就是借助割補法來處理.其實,割補法可分為“補形法”與“分割法”這兩種不同的處理方式,有時也采用“割補相結(jié)合”的求解思維方式.
巧妙利用特殊思維與方法來破解一些相關(guān)的數(shù)學(xué)客觀題,是夯實數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識與提升數(shù)學(xué)基本技能的綜合體現(xiàn),有其特殊的優(yōu)勢與美妙的體驗,是數(shù)學(xué)“四基”落實并上升到一定程度的靈活、創(chuàng)新“產(chǎn)物”.
基于特殊思維與一般思維的轉(zhuǎn)化與升華,特殊思維與方法在一定程度上可以簡化繁雜的邏輯推理與復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算等,將復(fù)雜問題簡單化,將繁雜過程簡捷化,從而全面強化數(shù)學(xué)思想與技巧方法,優(yōu)化數(shù)學(xué)解題過程,提升數(shù)學(xué)解題效益,節(jié)省寶貴的考試時間.