三十六计之一瞒天过海与数学解题(1)

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三十六计之一—瞒天过海与数学解题(1)

—挖掘隐含条件 开辟解题途径

江苏省邳州市宿羊山高级中学(221354)耿道永

三十六计之一—瞒天过海,其原典为:备周则意怠;常见则不疑。阴在阳之内,不在阳之对。太阳,太阴。其译文:防备周全时,更容易麻痹大意;习以为常的事,也常会失去警戒。秘密潜在公开的事物里,并非存在于公开暴露的事物之外。公开暴露的事物发展到极端,就形成了最隐秘的潜藏状态。

【故事】

“瞒天过海”之谋略决不可以与“欺上瞒下”、“掩耳盗铃”或者诸如夜中行窃、拖人衣裘、僻处谋命之类等同,也决不是谋略之士所应当做的事情。虽然,这两种在某种程度上都含有欺骗性在内,但其动机、性质、目的是不相同的,自是不可以混为一谈。这一计的兵法运用,常常是着眼于人们在观察处理世事中,由于对某些事情的习见不疑而自觉不自觉地产生了疏漏和松懈,故能乘虚而示假隐真,掩盖某种军事行动,把握时机,出奇制胜。

唐太宗贞观十七年,御驾亲征,领三十万大军以宁东土。一日,浩荡大军东进来到大海边上,帝见眼前只是白浪排空,海茫无穷,即向众总管问及过海之计,四下面面相觑。忽传一个近居海上的豪民请求见驾,并称三十万过海军粮此家业已独备。帝大喜,便率百官随这豪民来到海边。只见万户皆用一彩幕遮围,十分严密。豪民老人东向倒步引帝入室。室内更是绣幔彩锦,茵褥铺地。百官进酒,宴饮甚乐。不久,风声四起,波响如雷,杯盏倾侧,人身摇动,良久不止。太宗警惊,忙令近臣揭开彩幕察看,不看则已,一看愕然。满目皆一片清清海水横无际涯,哪里是什么在豪民家作客,大军竟然已航行在大海之上了!原来这豪民是新招壮士薛仁贵扮成,这“瞒天过海”计策就是他策划的。“瞒天过海”用在兵法上,实属一种示假隐真的疑兵之计,用来作战役伪装,以期达到出其不意的战斗成果。

数学题目的设计往往有一些“瞒天过海”的条件,即隐含条件。这是一种在题目中未明确表达出来而客观又存在的条件,隐含条件隐藏教深的题目,往往给学生造成条件不足的假象,但如果能仔细分析、推敲,就可以将其挖掘出来。特别是在审题过程中,若能及时发现和运用隐含条件,不仅可以迅速找到解题的突破口,而且能使解题过程简单明了。下面结合例题就如何挖掘题目中的隐含条件作一探讨。

1. 从题目的结构中挖掘隐含条件

解题时,若题设条件中隐含着某些概念、公式具有类似结构的数式或图形信息,则应抓住结构特征,揭示隐含条件,用构造的方法转化研究对象,使问题顺利解决。

例1

分析1

的形式,联想构造函数求解。

解法一 构造函数f (x )

f '(x

) =

在[3,+∞)上单调递增,∴ f (a )

分析2 注意到

-()

+)=

-)

=1,故可以分子有理化求解。

解法

2 B

C D A 图1-1

分析3

2-

2=

2-

2=1,联想勾股定理,数形结合不难求解。

解法3 如图1-1,构造Rt △ABC ,使AB=1,

BD=, 则

在△BCD ,BC-BD

反思 观察—联想—构造或转化是解题常用的思维策略。

2. 从题设中的不变因素中挖掘隐含条件

许多数学问题,总是研究不断运动变化过程中的数量关系,然而在这纷繁复杂的变化中却常常存在着某些“不变(性、量)”,数学解题过程中有时一旦挖掘到了这些隐含的“不变”,也就突破了解题的难点。

例2 已知圆C:(x-1)2+(y-2)2=25,直线L:(2m+1)x+(m+1)y=7m+4(m∈R) 。 I )求证:不论m 取什么实数,直线L 与圆C 相交;

II )求直线L 被圆C 截得的线段的最短长度及此时m 的值。

分析 此题若按常规方法,联立直线和圆的方程解方程组,然后考查△≥0是否恒成立,或者求出圆心到直线的距离d ,再证d

证明:(1)直线L 按参数m 整理得(x+y-4)+m(2x+y-7)=0,该直线恒过定点N(3,1),将点N(3,1)代入圆的方程的左边得(3-1)2+(1-2)2=5

(2)要使弦长最短,只需圆心C 到直线L 的距离最大,即当L ⊥CN 时圆心C

3到直线L 的距离最大,此时弦长最短,易求得最短长度为

m=-。 4

反思 抓住解题中的“不变”因素,体现了以静制动的思维策略,这一策略常能寻找到解题的突破口或使某些问题得到简化。

3. 从解题过程中挖掘隐含条件

关注解题过程中的每一步变形,并从变形中挖掘隐含条件,则能拓展解题思路、简化运算过程,使问题顺利获解。

例3 已知二次函数f(x)=ax2+bx(a,b 是常数,a ≠0),f(2)=0,且方程f(x)=x有 等根。

I )f(x)的解析式;

II )是否存在常数p ,q(p

111111分析 由题设条件易求得f(x)=-x 2+x=-(x-1)+≤,故2q ≤,q ≤, 222224

1而f(x)在[p,q](q ≤)单调递增,从而避免了对p ,q 的讨论。 4

2解 由题设ax +(b-1)x=0有等根,∴(b-1)2=0,即b=1.

11又 f(2)=0,即4a+2b=0,得a=-, ∴f(x)=-x 2+x. 22

11111(2) f(x)= -(x-1)2+≤, ∴2q ≤,即q ≤. 22224

1而当q ≤时,f(x)在[p,q]上为增函数,设满足条件的p,q 存在。 4

⎧12-p -p =0, ⎧f (p ) =2p , ⎪⎪2即⎨ ∴ ⎨1f (q ) =2q . ⎩⎪-q 2-q =0. ⎪⎩2

1,∴ p=-2,q=0. 4

故此时,定义域为[-2,0],值域为[-4,0]。

1反思 在解题过程中发现q ≤,是使解题过程大为简化的关键。 4

4. 从定理(公式)的约束条件中挖掘隐含条件

任何公式、定理都有其约束条件和使用条件,解题中挖掘各条件对定理的 限制往往能寻找到解题的突破口。 又 P

38-n 3n 例4 求C 3+C 21n +n 的值。

分析 本题直接计算难于下手,若从组合数公式的限制条件着手分析,可知

⎧3n ≥38-n ≥0⎪隐含条件:⎨21+n ≥3n ≥0,解得n=10。

⎪n ∈N ⎩

38-n 3n 2830∴ C 3+C 21n +n =C 30+C 31=466。

反思 通过挖掘题目的隐含条件,使这一令人产生“条件不足”之感的问题得到条件的补充,于是思维出现转机,问题解决也就柳暗花明了。

5.从数学定义中挖掘隐含条件

有些数学问题,部分已知条件隐含在数学概念、定义之中,数学概念、定义是解题的先导,有些问题若主动与定义接触,则能迅速、合理的解决。

例5 (2003江苏高考题) 已知常数a>0,向量c (0,a),i (1,0).经过原点O 以

以i -2λc 为方向向量的直线相交于c +λi 为方向向量的直线与经过定点A(0,a),

点P ,其中λ∈R 。是否存在两个定点E 、F ,使得|PE|+|PF|为定值。若存在,求出E 、F 的坐标;若不存在,说明理由。

分析 由|PE|+|PF|为定值联想椭圆的定义,因此问题转化为求点P 的轨迹。 对于向量的方向问题,联想直线的斜率,不难写出直线的方程。

解 i =(1,0),c =(0,a), ∴c +λi =(λ,a ), i -2λc =(1,-2λa).

因此,直线OP 和AP 的方程分别为λy=ax和y-a=-2λax.

消去参数λ,得点p(x,y)的坐标满足方程y(y-a)=-2a2x 2,

a (y -) 22x =1。① 整理得 +1a () 2

82

因为a>0,所以得:

时,方程①是圆方程,故不存在合乎题意的定点E 和F 。 当

0

) 和

) 222为合乎题意的两个定点;

a>1时,方程①也表示椭圆,焦点E(0,(a+2

)) 和F(0,1)) 为合乎题意的两个定点。 2

反思 本题设问极其隐蔽,不直接求动点P 的轨迹,而是把问题隐于问题的等价叙述中,从而在考生眼力本题难于理解。因此,本题挖掘隐含条件极其重要。

6.从图形的特征中挖掘隐含条件

有些数学问题,其部分条件隐于图形之中,若能抓住图形的“特征”,利用运动变换的观点,恰当地添设辅助图形,就能发现含而未露的条件,使问题获解。

例6 三条侧棱两两垂直且长都为1的三棱锥P-ABC 内接于球O ,求球O 的 表面积与体积。

分析 由三棱锥三条侧棱两两相互垂直且相等,可联想正方体的一个“角”,

故可构造正方体来处理。 G 解 如图1-2,以三棱锥P-ABC 构造正方体ADEF-PC P GB ,则对角线PE 的长就是三棱锥P-ABC 外接球的直径。

PA=PB=PC=1,∴

A F D E

∴S 球=4πR 2=3π,V 球=4πR 3

π。 图1-2 3例7 (2003年全国高考题) 一个四面体的所有

四个顶点在同一个球面上, 则此球的

表面积为( ).

A.3π B.4π

π D.6π

C

B 分析 由四面体各棱长相等,联想正方体对角

线性质,因此可将其内置于正方体内部来处理。 图1-3

解 将正四面体SBCD 内接于一正方体之中 (如图1-3), 则正方体的边长为1, 且四面体SBCD 的外接球也是正方体的外接球, 易求得其半径为, 从而求得2其表面积.

反思 在涉及到同一点三条射线两两互相垂直的有关问题,往往可以通过构造长方体来解决;在涉及正四面体的有关问题,可通过构造正方体来解决。当然挖掘这一类隐含条件的前提是对正方体(长方体)的性质比较熟悉。

7.从多元问题中挖掘隐含条件(恰当的选择主元)

在有几个变量的问题中, 常常有一个变量处于主要地位, 我们称之为主元, 其余变量称为客元. 在一类问题中出现多个变量且主次不分时,我们用常规方法很难找到解题途径,这时,恰当地选择主元往往会有“柳暗花明”的效果。

2例8 (2004年福建高考题) 已知f(x)=4x +ax 2-x 3(x ∈R ) 在区间[-1,1]上3

是增函数.

(Ⅰ)求实数a 的值组成的集合A ;

1(Ⅱ)设关于x 的方程f(x)=2x +x 3的两个非零实根为x 1、x 2. 试问:是否3

存在实数m ,使得不等式m 2+tm+1≥|x 1-x 2|对任意a ∈A 及t ∈[-1,1]恒成立?若存在,求m 的取值范围;若不存在,请说明理由.

分析 (I )由题设易得A={a/-1≤a ≤1};

(II )这是一个恒成立问题,m 2+tm+1只要不小于| x 1-x 2|的最大值即可,又

1x 1、x 2为(f x )=2x +x 3的两个根,由韦达定理及判别式非负不难求出:| x1-x 2|≤3。3

因此m 2+tm+1≥3对t ∈[-1,1]时恒成立,常规地,我们把m 2+tm+1看成m 的函数,但这样处理起来很复杂。若我们及时转移视角,视t 为主元,则转化为关于t 的一次函数,结合函数的图象,不难求解。

解 (Ⅰ)f '(x)=4+2ax -2x 2, ∵f(x)在[-1,1]上是增函数,

∴f '(x)≥0对x ∈[-1,1]恒成立,

即x 2-ax -2≤0对x ∈[-1,1]恒成立. ①

设ϕ(x )=x 2-ax -2,

方法一:

⎧ϕ(1) =1-a -2≤0① ⇔ ⎨ ⇔-1≤a ≤1, ⎩ϕ(-1) =1+a -2≤0

∵对x ∈[-1,1],只有当a =1时,f '(-1)=0以及当a =-1时,f '(1)=0 ∴A={a |-1≤a ≤1}.

方法二:

⎧a ⎧a ⎪≥0⎪①⇔ ⎨2或⎨2

⎪⎩ϕ(-1) =1+a -2≤0⎪⎩ϕ(1) =1-a -2≤0

⇔ 0≤a ≤1 或 -1≤a ≤0

⇔ -1≤a ≤1.

∵对x ∈[-1,1],只有当a =1时,f '(-1) =0以及当a =-1时,f '(1)=0 ∴A={a |-1≤a ≤1}. 21(Ⅱ)由4x +ax 2-x 3=2x +x 3, 得x =0, 或x 2-ax -2=0, 33

∵△=a 2+8>0

∴x 1,x 2是方程x 2-ax -2=0的两非零实根,x 1+x 2=a ,x 1x 2=-2,

从而|x 1-x 2|=(x 1+x 2) 2-4x 1x 2=a 2+8.

∵-1≤a ≤1,∴|x 1-x 2|=a 2+8≤3.

要使不等式m 2+tm+1≥|x 1-x 2|对任意a ∈A 及t ∈[-1,1]恒成立,

当且仅当m 2+tm+1≥3对任意t ∈[-1,1]恒成立,

即m 2+tm-2≥0对任意t ∈[-1,1]恒成立. ②

设g(t)=m2+tm-2=mt+(m2-2) ,

② ⇔ g(-1)=m2-m -2≥0且g(1)=m2+m-2≥0,

⇔m ≥2或m ≤-2.

所以,存在实数m ,使不等式m 2+tm+1≥|x 1-x 2|对任意a ∈A 及t ∈[-1,1]恒成立,其取值范围是{m|m≥2,或m ≤-2}.

8.从变量的取值范围中挖掘隐含条件

函数的定义域制约着自变量的取值范围,定义域是求函数值域、研究函数性质的前提,所以在解决函数题之前,一定要挖掘定义域对整题的影响,有时只要考虑定义域,问题很快得到解决。

例9 判断函数

f(x)=的奇偶性。 |x +2|-2

分析 直接判断f(x)的奇偶性,很难发现f(x)与f(-x)的关系。若注意到函数的 定义域,则绝对值符号很容易去掉,问题也就峰回路转了。

解 由1-x 2≥0, 得-1≤x ≤1。

f(x)=,

f(-x)=-,即f(-x)=- f(x)。 x x

所以函数f(x)是奇函数。

反思 判断函数的奇偶性要注意三步曲,一要看定义域(若函数的定义域不 关于原点对称,则函数为非奇非偶函数);二要看f(x)与f(-x)的关系;三是下结论。

以上我们探讨了隐含条件挖掘的几种方法,这些方法不是截然分开的,而是彼此联系相互补充的。只要在解题中广泛运用上述方法,就能准确捕捉题目中的各种隐含信息,使解题正确、简捷,使我们养成良好的解题习惯,受益终生。史上最快最全的网络文档批量下载、上传、处理,尽在:http://shop63695479.taobao.com/

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三十六计之一—瞒天过海与数学解题(1)

—挖掘隐含条件 开辟解题途径

江苏省邳州市宿羊山高级中学(221354)耿道永

三十六计之一—瞒天过海,其原典为:备周则意怠;常见则不疑。阴在阳之内,不在阳之对。太阳,太阴。其译文:防备周全时,更容易麻痹大意;习以为常的事,也常会失去警戒。秘密潜在公开的事物里,并非存在于公开暴露的事物之外。公开暴露的事物发展到极端,就形成了最隐秘的潜藏状态。

【故事】

“瞒天过海”之谋略决不可以与“欺上瞒下”、“掩耳盗铃”或者诸如夜中行窃、拖人衣裘、僻处谋命之类等同,也决不是谋略之士所应当做的事情。虽然,这两种在某种程度上都含有欺骗性在内,但其动机、性质、目的是不相同的,自是不可以混为一谈。这一计的兵法运用,常常是着眼于人们在观察处理世事中,由于对某些事情的习见不疑而自觉不自觉地产生了疏漏和松懈,故能乘虚而示假隐真,掩盖某种军事行动,把握时机,出奇制胜。

唐太宗贞观十七年,御驾亲征,领三十万大军以宁东土。一日,浩荡大军东进来到大海边上,帝见眼前只是白浪排空,海茫无穷,即向众总管问及过海之计,四下面面相觑。忽传一个近居海上的豪民请求见驾,并称三十万过海军粮此家业已独备。帝大喜,便率百官随这豪民来到海边。只见万户皆用一彩幕遮围,十分严密。豪民老人东向倒步引帝入室。室内更是绣幔彩锦,茵褥铺地。百官进酒,宴饮甚乐。不久,风声四起,波响如雷,杯盏倾侧,人身摇动,良久不止。太宗警惊,忙令近臣揭开彩幕察看,不看则已,一看愕然。满目皆一片清清海水横无际涯,哪里是什么在豪民家作客,大军竟然已航行在大海之上了!原来这豪民是新招壮士薛仁贵扮成,这“瞒天过海”计策就是他策划的。“瞒天过海”用在兵法上,实属一种示假隐真的疑兵之计,用来作战役伪装,以期达到出其不意的战斗成果。

数学题目的设计往往有一些“瞒天过海”的条件,即隐含条件。这是一种在题目中未明确表达出来而客观又存在的条件,隐含条件隐藏教深的题目,往往给学生造成条件不足的假象,但如果能仔细分析、推敲,就可以将其挖掘出来。特别是在审题过程中,若能及时发现和运用隐含条件,不仅可以迅速找到解题的突破口,而且能使解题过程简单明了。下面结合例题就如何挖掘题目中的隐含条件作一探讨。

1. 从题目的结构中挖掘隐含条件

解题时,若题设条件中隐含着某些概念、公式具有类似结构的数式或图形信息,则应抓住结构特征,揭示隐含条件,用构造的方法转化研究对象,使问题顺利解决。

例1

分析1

的形式,联想构造函数求解。

解法一 构造函数f (x )

f '(x

) =

在[3,+∞)上单调递增,∴ f (a )

分析2 注意到

-()

+)=

-)

=1,故可以分子有理化求解。

解法

2 B

C D A 图1-1

分析3

2-

2=

2-

2=1,联想勾股定理,数形结合不难求解。

解法3 如图1-1,构造Rt △ABC ,使AB=1,

BD=, 则

在△BCD ,BC-BD

反思 观察—联想—构造或转化是解题常用的思维策略。

2. 从题设中的不变因素中挖掘隐含条件

许多数学问题,总是研究不断运动变化过程中的数量关系,然而在这纷繁复杂的变化中却常常存在着某些“不变(性、量)”,数学解题过程中有时一旦挖掘到了这些隐含的“不变”,也就突破了解题的难点。

例2 已知圆C:(x-1)2+(y-2)2=25,直线L:(2m+1)x+(m+1)y=7m+4(m∈R) 。 I )求证:不论m 取什么实数,直线L 与圆C 相交;

II )求直线L 被圆C 截得的线段的最短长度及此时m 的值。

分析 此题若按常规方法,联立直线和圆的方程解方程组,然后考查△≥0是否恒成立,或者求出圆心到直线的距离d ,再证d

证明:(1)直线L 按参数m 整理得(x+y-4)+m(2x+y-7)=0,该直线恒过定点N(3,1),将点N(3,1)代入圆的方程的左边得(3-1)2+(1-2)2=5

(2)要使弦长最短,只需圆心C 到直线L 的距离最大,即当L ⊥CN 时圆心C

3到直线L 的距离最大,此时弦长最短,易求得最短长度为

m=-。 4

反思 抓住解题中的“不变”因素,体现了以静制动的思维策略,这一策略常能寻找到解题的突破口或使某些问题得到简化。

3. 从解题过程中挖掘隐含条件

关注解题过程中的每一步变形,并从变形中挖掘隐含条件,则能拓展解题思路、简化运算过程,使问题顺利获解。

例3 已知二次函数f(x)=ax2+bx(a,b 是常数,a ≠0),f(2)=0,且方程f(x)=x有 等根。

I )f(x)的解析式;

II )是否存在常数p ,q(p

111111分析 由题设条件易求得f(x)=-x 2+x=-(x-1)+≤,故2q ≤,q ≤, 222224

1而f(x)在[p,q](q ≤)单调递增,从而避免了对p ,q 的讨论。 4

2解 由题设ax +(b-1)x=0有等根,∴(b-1)2=0,即b=1.

11又 f(2)=0,即4a+2b=0,得a=-, ∴f(x)=-x 2+x. 22

11111(2) f(x)= -(x-1)2+≤, ∴2q ≤,即q ≤. 22224

1而当q ≤时,f(x)在[p,q]上为增函数,设满足条件的p,q 存在。 4

⎧12-p -p =0, ⎧f (p ) =2p , ⎪⎪2即⎨ ∴ ⎨1f (q ) =2q . ⎩⎪-q 2-q =0. ⎪⎩2

1,∴ p=-2,q=0. 4

故此时,定义域为[-2,0],值域为[-4,0]。

1反思 在解题过程中发现q ≤,是使解题过程大为简化的关键。 4

4. 从定理(公式)的约束条件中挖掘隐含条件

任何公式、定理都有其约束条件和使用条件,解题中挖掘各条件对定理的 限制往往能寻找到解题的突破口。 又 P

38-n 3n 例4 求C 3+C 21n +n 的值。

分析 本题直接计算难于下手,若从组合数公式的限制条件着手分析,可知

⎧3n ≥38-n ≥0⎪隐含条件:⎨21+n ≥3n ≥0,解得n=10。

⎪n ∈N ⎩

38-n 3n 2830∴ C 3+C 21n +n =C 30+C 31=466。

反思 通过挖掘题目的隐含条件,使这一令人产生“条件不足”之感的问题得到条件的补充,于是思维出现转机,问题解决也就柳暗花明了。

5.从数学定义中挖掘隐含条件

有些数学问题,部分已知条件隐含在数学概念、定义之中,数学概念、定义是解题的先导,有些问题若主动与定义接触,则能迅速、合理的解决。

例5 (2003江苏高考题) 已知常数a>0,向量c (0,a),i (1,0).经过原点O 以

以i -2λc 为方向向量的直线相交于c +λi 为方向向量的直线与经过定点A(0,a),

点P ,其中λ∈R 。是否存在两个定点E 、F ,使得|PE|+|PF|为定值。若存在,求出E 、F 的坐标;若不存在,说明理由。

分析 由|PE|+|PF|为定值联想椭圆的定义,因此问题转化为求点P 的轨迹。 对于向量的方向问题,联想直线的斜率,不难写出直线的方程。

解 i =(1,0),c =(0,a), ∴c +λi =(λ,a ), i -2λc =(1,-2λa).

因此,直线OP 和AP 的方程分别为λy=ax和y-a=-2λax.

消去参数λ,得点p(x,y)的坐标满足方程y(y-a)=-2a2x 2,

a (y -) 22x =1。① 整理得 +1a () 2

82

因为a>0,所以得:

时,方程①是圆方程,故不存在合乎题意的定点E 和F 。 当

0

) 和

) 222为合乎题意的两个定点;

a>1时,方程①也表示椭圆,焦点E(0,(a+2

)) 和F(0,1)) 为合乎题意的两个定点。 2

反思 本题设问极其隐蔽,不直接求动点P 的轨迹,而是把问题隐于问题的等价叙述中,从而在考生眼力本题难于理解。因此,本题挖掘隐含条件极其重要。

6.从图形的特征中挖掘隐含条件

有些数学问题,其部分条件隐于图形之中,若能抓住图形的“特征”,利用运动变换的观点,恰当地添设辅助图形,就能发现含而未露的条件,使问题获解。

例6 三条侧棱两两垂直且长都为1的三棱锥P-ABC 内接于球O ,求球O 的 表面积与体积。

分析 由三棱锥三条侧棱两两相互垂直且相等,可联想正方体的一个“角”,

故可构造正方体来处理。 G 解 如图1-2,以三棱锥P-ABC 构造正方体ADEF-PC P GB ,则对角线PE 的长就是三棱锥P-ABC 外接球的直径。

PA=PB=PC=1,∴

A F D E

∴S 球=4πR 2=3π,V 球=4πR 3

π。 图1-2 3例7 (2003年全国高考题) 一个四面体的所有

四个顶点在同一个球面上, 则此球的

表面积为( ).

A.3π B.4π

π D.6π

C

B 分析 由四面体各棱长相等,联想正方体对角

线性质,因此可将其内置于正方体内部来处理。 图1-3

解 将正四面体SBCD 内接于一正方体之中 (如图1-3), 则正方体的边长为1, 且四面体SBCD 的外接球也是正方体的外接球, 易求得其半径为, 从而求得2其表面积.

反思 在涉及到同一点三条射线两两互相垂直的有关问题,往往可以通过构造长方体来解决;在涉及正四面体的有关问题,可通过构造正方体来解决。当然挖掘这一类隐含条件的前提是对正方体(长方体)的性质比较熟悉。

7.从多元问题中挖掘隐含条件(恰当的选择主元)

在有几个变量的问题中, 常常有一个变量处于主要地位, 我们称之为主元, 其余变量称为客元. 在一类问题中出现多个变量且主次不分时,我们用常规方法很难找到解题途径,这时,恰当地选择主元往往会有“柳暗花明”的效果。

2例8 (2004年福建高考题) 已知f(x)=4x +ax 2-x 3(x ∈R ) 在区间[-1,1]上3

是增函数.

(Ⅰ)求实数a 的值组成的集合A ;

1(Ⅱ)设关于x 的方程f(x)=2x +x 3的两个非零实根为x 1、x 2. 试问:是否3

存在实数m ,使得不等式m 2+tm+1≥|x 1-x 2|对任意a ∈A 及t ∈[-1,1]恒成立?若存在,求m 的取值范围;若不存在,请说明理由.

分析 (I )由题设易得A={a/-1≤a ≤1};

(II )这是一个恒成立问题,m 2+tm+1只要不小于| x 1-x 2|的最大值即可,又

1x 1、x 2为(f x )=2x +x 3的两个根,由韦达定理及判别式非负不难求出:| x1-x 2|≤3。3

因此m 2+tm+1≥3对t ∈[-1,1]时恒成立,常规地,我们把m 2+tm+1看成m 的函数,但这样处理起来很复杂。若我们及时转移视角,视t 为主元,则转化为关于t 的一次函数,结合函数的图象,不难求解。

解 (Ⅰ)f '(x)=4+2ax -2x 2, ∵f(x)在[-1,1]上是增函数,

∴f '(x)≥0对x ∈[-1,1]恒成立,

即x 2-ax -2≤0对x ∈[-1,1]恒成立. ①

设ϕ(x )=x 2-ax -2,

方法一:

⎧ϕ(1) =1-a -2≤0① ⇔ ⎨ ⇔-1≤a ≤1, ⎩ϕ(-1) =1+a -2≤0

∵对x ∈[-1,1],只有当a =1时,f '(-1)=0以及当a =-1时,f '(1)=0 ∴A={a |-1≤a ≤1}.

方法二:

⎧a ⎧a ⎪≥0⎪①⇔ ⎨2或⎨2

⎪⎩ϕ(-1) =1+a -2≤0⎪⎩ϕ(1) =1-a -2≤0

⇔ 0≤a ≤1 或 -1≤a ≤0

⇔ -1≤a ≤1.

∵对x ∈[-1,1],只有当a =1时,f '(-1) =0以及当a =-1时,f '(1)=0 ∴A={a |-1≤a ≤1}. 21(Ⅱ)由4x +ax 2-x 3=2x +x 3, 得x =0, 或x 2-ax -2=0, 33

∵△=a 2+8>0

∴x 1,x 2是方程x 2-ax -2=0的两非零实根,x 1+x 2=a ,x 1x 2=-2,

从而|x 1-x 2|=(x 1+x 2) 2-4x 1x 2=a 2+8.

∵-1≤a ≤1,∴|x 1-x 2|=a 2+8≤3.

要使不等式m 2+tm+1≥|x 1-x 2|对任意a ∈A 及t ∈[-1,1]恒成立,

当且仅当m 2+tm+1≥3对任意t ∈[-1,1]恒成立,

即m 2+tm-2≥0对任意t ∈[-1,1]恒成立. ②

设g(t)=m2+tm-2=mt+(m2-2) ,

② ⇔ g(-1)=m2-m -2≥0且g(1)=m2+m-2≥0,

⇔m ≥2或m ≤-2.

所以,存在实数m ,使不等式m 2+tm+1≥|x 1-x 2|对任意a ∈A 及t ∈[-1,1]恒成立,其取值范围是{m|m≥2,或m ≤-2}.

8.从变量的取值范围中挖掘隐含条件

函数的定义域制约着自变量的取值范围,定义域是求函数值域、研究函数性质的前提,所以在解决函数题之前,一定要挖掘定义域对整题的影响,有时只要考虑定义域,问题很快得到解决。

例9 判断函数

f(x)=的奇偶性。 |x +2|-2

分析 直接判断f(x)的奇偶性,很难发现f(x)与f(-x)的关系。若注意到函数的 定义域,则绝对值符号很容易去掉,问题也就峰回路转了。

解 由1-x 2≥0, 得-1≤x ≤1。

f(x)=,

f(-x)=-,即f(-x)=- f(x)。 x x

所以函数f(x)是奇函数。

反思 判断函数的奇偶性要注意三步曲,一要看定义域(若函数的定义域不 关于原点对称,则函数为非奇非偶函数);二要看f(x)与f(-x)的关系;三是下结论。

以上我们探讨了隐含条件挖掘的几种方法,这些方法不是截然分开的,而是彼此联系相互补充的。只要在解题中广泛运用上述方法,就能准确捕捉题目中的各种隐含信息,使解题正确、简捷,使我们养成良好的解题习惯,受益终生。史上最快最全的网络文档批量下载、上传、处理,尽在:http://shop63695479.taobao.com/


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