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1、代數(shù)推理題怎么解
數(shù)學(xué)是“教會(huì)年輕人思考”的科學(xué), 針對(duì)代數(shù)推理型問(wèn)題, 我們不但要尋求它的解法是什么, 還要思考有沒(méi)有其它的解法, 更要反思為什么要這樣解, 不這樣解行嗎?我們通過(guò)典型的問(wèn)題, 解析代數(shù)推理題的解題思路, 方法和技巧. 在解題思維的過(guò)程中, 既重視通性通法的演練, 又注意特殊技巧的作用, 同時(shí)將函數(shù)與方程, 數(shù)形結(jié)合, 分類(lèi)與討論, 等價(jià)與化歸等數(shù)學(xué)思想方法貫穿于整個(gè)的解題訓(xùn)練過(guò)程當(dāng)中.
例1設(shè)函數(shù),已知,時(shí)恒有,求a的取值范圍.
講解: 由
,
從而只要求直線L不在半圓C下方時(shí), 直線L 的y截距的最小值.
當(dāng)直線與半圓相切時(shí),
2、易求得舍去).
故.
本例的求解在于 關(guān)鍵在于構(gòu)造新的函數(shù), 進(jìn)而通過(guò)解幾模型進(jìn)行推理解題, 當(dāng)中, 滲透著數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想方法, 顯示了解題思維轉(zhuǎn)換的靈活性和流暢性.
還須指出的是: 數(shù)形結(jié)合未必一定要畫(huà)出圖形, 但圖形早已在你的心中了, 這也許是解題能力的提升, 還請(qǐng)三思而后行.
例2 已知不等式對(duì)于大于1的正整數(shù)n恒成立,試確定a的取值范圍.
講解: 構(gòu)造函數(shù),易證(請(qǐng)思考:用什么方法證明呢?)為增函數(shù).
∵n是大于1的 正整數(shù),
對(duì)一切大于1的正整數(shù)恒成立,必須,
即
這里的構(gòu)造函數(shù)和例1屬于同類(lèi)型, 學(xué)習(xí)解題就應(yīng)當(dāng)在解題活動(dòng)的過(guò)程中不斷的逐類(lèi)旁通,
3、 舉一反三, 總結(jié)一些解題的小結(jié)論. 針對(duì)恒成立的問(wèn)題, 函數(shù)最值解法似乎是一種非常有效的同法, 請(qǐng)?zhí)釤捘愕男〗Y(jié)論.
例3 已知函數(shù)在區(qū)間[-b,1-b]上的最大值為25,求b的值.
講解: 由已知二次函數(shù)配方, 得
時(shí),的最大值為4b2+3=25.
上遞增,
上遞增,
.
關(guān)于二次函數(shù)問(wèn)題是歷年高考的熱門(mén)話題, 值得讀者在復(fù)課時(shí)重點(diǎn)強(qiáng)化訓(xùn)練. 針對(duì)拋物線頂點(diǎn)橫坐標(biāo)在不在區(qū)間[-b,1-b], 自然引出解題形態(tài)的三種情況, 這顯示了分類(lèi)討論的數(shù)學(xué)思想在解題當(dāng)中
4、的充分運(yùn)用. 該分就分, 該合就合, 這種辨證的統(tǒng)一完全依具體的數(shù)學(xué)問(wèn)題而定, 需要在解題時(shí)靈活把握.
例4已知
的單調(diào)區(qū)間;
(2)若
講解: (1) 對(duì) 已 知 函 數(shù) 進(jìn) 行 降 次 分 項(xiàng) 變 形 , 得 ,
(2)首先證明任意
事實(shí)上,
而
.
函 數(shù) 與 不 等 式 證 明 的 綜 合 題 在 高 考 中 常 考 常 新 , 是 既 考 知 識(shí) 又 考 能 力 的 好 題 型 , 在 高 考 備 考 中 有 較 高 的 訓(xùn) 練 價(jià) 值.. 針對(duì)本例的求解, 你能夠想到證明任意采用逆
5、向分析法, 給出你的想法!
例5 已知函數(shù)f(x)=(a>0,a≠1).
(1) 證明函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于點(diǎn)P()對(duì)稱(chēng).
(2) 令an=,對(duì)一切自然數(shù)n,先猜想使an>n2成立的最小自然數(shù)a,并證明之.
(3) 求證:∈N).
講解: (1)關(guān)于函數(shù)的圖象關(guān)于定點(diǎn)P對(duì)稱(chēng), 可采用解幾中的坐標(biāo)證法.
設(shè)M(x,y)是f(x)圖象上任一點(diǎn),則M關(guān)于P()的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)為M’(1-x,1-y),
∴M′(1-x,1-y)亦在f(x)的圖象上,
故函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于點(diǎn)P()對(duì)稱(chēng).
(2)將f(n)、f(1-n)的表達(dá)式代入an的表達(dá)式,化簡(jiǎn)可得an=an猜
6、a=3,
即3n>n2.
下面用數(shù)學(xué)歸納法證明.
設(shè)n=k(k≥2)時(shí),3k>k2.
那么n=k+1,3k+1>3·3k>3k2
又3k2-(k+1)2=2(k-)2-≥0(k≥2,k∈N)
∴3n>n2.
(3)∵3k>k2
∴klg3>2lgk
令k=1,2,…,n,得n個(gè)同向不等式,并相加得:
函數(shù)與數(shù)列綜合型問(wèn)題在高考中頻頻出現(xiàn),是歷年高考試題中的一道亮麗的風(fēng)景線.針對(duì)本例,你能夠猜想出最小自然數(shù)a=3嗎? 試試你的數(shù)學(xué)猜想能力.
例6 已知二次函數(shù),設(shè)方程的兩個(gè)實(shí)根為x1和x2.
(1)如果,若函數(shù)的對(duì)稱(chēng)軸為x=x0,求證:x0>-
7、1;
(2)如果,求b的取值范圍.
講解:(1)設(shè),由得, 即
,
故;
(2)由同號(hào).
①若.
又,負(fù)根舍去)代入上式得
,解得;
②若 即4a-2b+3<0.
同理可求得.
故當(dāng)
對(duì)你而言, 本例解題思維的障礙點(diǎn)在哪里, 找找看, 如何排除? 下一次遇到同類(lèi)問(wèn)題, 你會(huì)很順利的克服嗎? 我們力求做到學(xué)一題會(huì)一類(lèi), 不斷提高邏輯推理能力.
例7 對(duì)于函數(shù),若存在成立,則稱(chēng)的不動(dòng)點(diǎn)。如果函數(shù)有且只有兩個(gè)不動(dòng)點(diǎn)0,2,且
(1)求函數(shù)的解析式;
(2)已知各項(xiàng)不為零的數(shù)列,求數(shù)列通項(xiàng);
(3)如果數(shù)列滿足,求證:當(dāng)時(shí),恒
8、有成立.
講解: 依題意有,化簡(jiǎn)為 由違達(dá)定理, 得
解得 代入表達(dá)式,由
得 不止有兩個(gè)不動(dòng)點(diǎn),
(2)由題設(shè)得 (*)
且 (**)
由(*)與(**)兩式相減得:
解得(舍去)或,由,若這與矛盾,,即{是以-1為首項(xiàng),-1為公差的等差數(shù)列,;
(3)采用反證法,假設(shè)則由(1)知
,有
,而當(dāng)這與假設(shè)矛盾,故假設(shè)不成立,.
關(guān)于本例的第(3)題,我們還可給出直接證法,事實(shí)上:
由得<0或
結(jié)論成立;
若,此時(shí)從而即數(shù)列{}在時(shí)單調(diào)遞減,由,可知上成立.
9、 比較上述兩種證法,你能找出其中的異同嗎? 數(shù)學(xué)解題后需要進(jìn)行必要的反思, 學(xué)會(huì)反思才能長(zhǎng)進(jìn).
例8 設(shè)a,b為常數(shù),:把平面上任意一點(diǎn)
(a,b)映射為函數(shù)
(1)證明:不存在兩個(gè)不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)于同一個(gè)函數(shù);
(2)證明:當(dāng),這里t為常數(shù);
(3)對(duì)于屬于M的一個(gè)固定值,得,在映射F的作用下,M1作為象,求其原象,并說(shuō)明它是什么圖象.
講解: (1)假設(shè)有兩個(gè)不同的點(diǎn)(a,b),(c,d)對(duì)應(yīng)同一函數(shù),即與相同,
即 對(duì)一切實(shí)數(shù)x均成立.
特別令x=0,得a=c;令,得b=d這與(a,b),(c,d)是兩個(gè)不同點(diǎn)矛盾,假設(shè)不成立.
故不存在兩個(gè)不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)
10、同函數(shù).
(2)當(dāng)時(shí),可得常數(shù)a0,b0,使
=
由于為常數(shù),設(shè)是常數(shù).
從而.
(3)設(shè),由此得
在映射F之下,的原象是(m,n),則M1的原象是
.
消去t得,即在映射F之下,M1的原象是以原點(diǎn)為圓心,為半徑的圓.
本題將集合, 映射, 函數(shù)綜合為一體, 其典型性和新穎性兼顧, 是一道用“活題考死知識(shí)”的好題目, 具有很強(qiáng)的訓(xùn)練價(jià)值.
例9 已知函數(shù)f(t)滿足對(duì)任意實(shí)數(shù)x、y都有f(x+y)=f(x)+f(y)+xy+1,且f(-2)=-2.
(1)求f(1)的值;
(2)證明:對(duì)一切大于1的正整數(shù)t,恒有f(t)>t;
(3)試求滿
11、足f(t)=t的整數(shù)t的個(gè)數(shù),并說(shuō)明理由.
講解 (1)為求f(1)的值,需令
令.
令.
(2)令(※)
.
由,
,
于是對(duì)于一切大于1的正整數(shù)t,恒有f(t)>t.
(3)由※及(1)可知.
下面證明當(dāng)整數(shù).
(※)得
即……,
將諸不等式相加得
.
綜上,滿足條件的整數(shù)只有t=1,.
本題的求解顯示了對(duì)函數(shù)方程f(x+y)=f(x)+f(y)+xy+1中的x、y取特殊值的技巧,這種賦值法在2002年全國(guó)高考第(21)題中得到了很好的考查.
例10 已知函數(shù)f(x)在(-1,1)上有定義,且滿足x、y∈(-1,1) 有
.
(1)證明:f(x)在(-1,1)上為奇函數(shù);
(2)對(duì)數(shù)列求;
(3)求證
講解 (1)令則
令則 為奇函數(shù).
(2),
是以-1為首項(xiàng),2為公比的等比數(shù)列.
(3)
而
本例將函數(shù)、方程、數(shù)列、不等式等代數(shù)知識(shí)集于一題,是考查分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的范例. 在求解當(dāng)中,化歸出等比(等差)數(shù)列是數(shù)列問(wèn)題常用的解題方法.