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例談構(gòu)造法解題

2013-12-29 00:00:00王文達(dá)
考試周刊 2013年38期


  構(gòu)造法是通過構(gòu)造圖形、函數(shù)、事例等解決數(shù)學(xué)問題的一種方法.對(duì)于某些題目,如果能恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用構(gòu)造法,就會(huì)使問題得到巧妙簡捷的解決,現(xiàn)舉要如下.
  一、構(gòu)造事例
  例1:求證C■■+C■■+C■■…+C■■=2■
  證明:集合{a■,a■,a■,…,a■}的子集個(gè)數(shù)是C■■+C■■+C■■…+C■■.
  另外,求該集合的子集個(gè)數(shù)也可這樣進(jìn)行:分n個(gè)步驟,每一步都有2種方法,即a(i=1,2,3,…,n)選或不選,從而得子集個(gè)數(shù)為2■.
  ∴C■■+C■■+C■■…+C■■=2■.
  例2:求(a+b+c)■展開式共有多少項(xiàng).
  解:(a+b+c)■展開式中的項(xiàng)為a■b■c■,其中m+n+l=10(m,n,l∈N),于是就轉(zhuǎn)化為求該不定方程的非負(fù)整數(shù)解有幾解.
  現(xiàn)構(gòu)造事例如下:畫12個(gè)“O”,將其中兩個(gè)“O”用“/”劃去,記剩下的10個(gè)“O”在兩劃線“/”的左中右的個(gè)數(shù)為(比如?覫?覫OOOOOOOOOO表示m=0,n=0,l=10),那么不定方程的每一非負(fù)整數(shù)解對(duì)應(yīng)于此事例中的一種劃法,反過來此事例中的每一種劃法對(duì)應(yīng)于該不定方程的一個(gè)非負(fù)整數(shù)解.
  ∴(a+b+c)■展開式項(xiàng)數(shù)為C■■=66.
  問題(2012陜西理,8):兩人進(jìn)行乒乓球比賽,先贏3局者獲勝,決出勝負(fù)為止,則所有可能出現(xiàn)的情形(各人輸贏局次的不同視為不同的情形)共有(?搖?搖)
  A.10種?搖?搖?搖?搖B.15種?搖?搖?搖?搖C.20種?搖?搖?搖?搖D.30種
  分析:問題相當(dāng)于在OOOOO中取到3個(gè)的為勝者,比如取到當(dāng)中3個(gè)的,則此人第一局輸,第二、三、四局贏,共比賽四局.故共有2C■■=20種情形,選C.
  二、構(gòu)造圖形
  
  
  
  
  
  
  例1:已知正四面體A-BCD的棱長為a,求
  (1)外接球的半徑;
 ?。?)與棱都相切的球的半徑.
  分析:(1)構(gòu)造一個(gè)正方體,使正四面體的各棱為正方體的面對(duì)角線,那么正方體的外接球就是正四面體的外接球.
  易得正方體的半徑為■a,故外接球的半徑為■·■·■a=■a.
  (2)所求的球即為上題中構(gòu)造的正方體的內(nèi)切球,故所求半徑為■·■a=■a.
  例2:已知x,y,z∈(0,1),求證:x(1-y)+y(1-z)+z(1-x)<1.
  
  
  
  
  
  
  
  證明:構(gòu)造邊長為1的正三角形ABC,
  在邊AB、AC、BC上分別取點(diǎn)D、E、F,
  使AD=x,CE=y,BF=z,
  則BD=1-x,AE=1-y,CF=1-z.
  由△ADE、△CEF、△BFD的面積之和小于△ABC的面積,得
  ■x(1-y)+■y(1-z)+■z(1-x)<■,即x(1-y)+y(1-z)+z(1-x)<1.
  三、構(gòu)造函數(shù)(或式子)
  例1:證明:(a■■+a■■+…+a■■)(b■■+b■■+…+b■■)≥(a■b■+a■b■+…a■b■)■.
  分析:要證明原不等式,只需證明
  4(a■■+a■■+…+a■■)(b■■+b■■+…+b■■)≥[2(a■b■+a■b■+…+a■b■)]■.
  由此聯(lián)想到一元二次函數(shù)根的判別式,故可構(gòu)造一個(gè)二次函數(shù).
  證明:構(gòu)造函數(shù)
  y=(a■■+a■■+…+a■■)x■+2(a■b■+a■b■+…+a■b■)x+(b■■+b■■+…+b■■)(*)
  即y=(a■x+b■)■+(a■x+b■)■+…+(a■x+b■)■,易知對(duì)任意x∈R,總有y≥0.
 ?。?)若a■■+a■■+…+a■■=0,即a■=a■=…a■=0,所證不等式顯然成立;
 ?。?)若a■■+a■■+…+a■■>0,則(*)中△=[2(a■b■+a■b■+…+a■b■)]■-4(a■■+a■■+…+a■■)(b■■+b■■+…+b■■)≤0,則所證不等式成立.
  綜上,所證不等式總成立。
  例2:求sin18°值.
  分析:構(gòu)造一個(gè)與sin18°有關(guān)的等式,然后通過解方程求得sin18°的值.
  解:∵sin36°=cos54°
  ∴2sin18°cos18°=4cos■18°-3cos18°
  即2sin18°=4cos■18°-3
  化為4sin■18°+2sin■18°-1=0
  解得sin18°=■(舍去)或sin18°=■
  ∴sin18°=■

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