馬書平
摘 要:解決數(shù)學(xué)問題時會有多種情況,常將它們進(jìn)行分類,列舉了高中數(shù)學(xué)中常用的幾種分類形式,每個分類形式都列舉了案例,對照案例進(jìn)行分析指導(dǎo),從中找出解決問題的思維方法,從而達(dá)到融會貫通的目的。
關(guān)鍵詞:分類思想;中學(xué)數(shù)學(xué);應(yīng)用
在解決數(shù)學(xué)問題的時候,往往有多種思路和方法,對盡可能多的情況進(jìn)行分析和整理,最終求得結(jié)果。在這個過程中先是逐步求解,進(jìn)而綜合求解,這種方法就是分類討論法。這種方法邏輯性強(qiáng),可以鍛煉學(xué)生的思維能力,是一種重要的高中數(shù)學(xué)思想。下面重點介紹幾類高中數(shù)學(xué)中常見的分類思想的應(yīng)用。
一、由絕對值引起的分類討論
絕對值的相關(guān)問題,采用分類討論,最常用的方法是零點討論分類,并去絕對值號解答。
例:代數(shù)式的所有可能的值有( )
A.2個 B.3個 C.4個 D.無數(shù)個
分析:1.本題中的a,b皆不能為0。
2.絕對值包含有未知數(shù),而且沒有給出取值范圍,那么就要根據(jù)各種情況進(jìn)行分別討論,將所有情況分類討論,從而得出答案。
二、由不等式引起的分類討論
例:解不等式≥x。
這種無理不等式,首先需要去根號,然后轉(zhuǎn)化為有理不等式,那么根據(jù)不等式的原理,當(dāng)兩邊同時為正的時候,不等號方向不會改變。那么據(jù)此分析此題的運算分類方法,并對x的取值進(jìn)行分類。
三、由等比數(shù)列的前n項和公式引起的分類討論
例:已知等比數(shù)列的前n項之和為Sn,前n+1項之和為Sn+1,公比q>0,令Tn=,求Tn。
分析:對于這類問題的計算,要根據(jù)q進(jìn)行分析,分q為1或者q不為1兩種情況。
當(dāng)q=1時,Sn=na1;當(dāng)q≠1時,Sn=。
另外,由于當(dāng)q<1時,qn=0,而已知條件中q>0,
故還需對q再次分類討論。
四、由排列組合問題引起的分類討論
例如,某車間里有10名工作人員,其中4人只能做車工,有3人只能做鉗工,其余的人兩種工作都會。那么如果選擇其中6人,并且保證車工和鉗工人數(shù)一樣,都是3個人,那么一共有多少種方案。
如果先考慮鉗工的選擇方案,根據(jù)題意可得一共有C36種選
法。但是這樣選擇的話,并不確定所選人員中有幾人是車鉗工都可以做的,那么也就不清楚剩下的人中有幾個人會做車工,所以車工的人員選擇就不能確定。同理,如果先考慮車工,那么鉗工的選擇同樣會出現(xiàn)這樣的結(jié)果,因此,需要我們針對兩種工作都能做的工人進(jìn)行分類討論。
(1)選出的6人中都只會做一種工作;(2)選出的6人中包含1名兩種工作都會的;
(3)選出的6人中含2名兩種工作都會的;(4)選出的6人中含有3名兩種工作都會的。
五、由大小關(guān)系引起的分類討論
大小關(guān)系在數(shù)學(xué)中最常見,其他很多數(shù)學(xué)知識都是以大小關(guān)系為基礎(chǔ)進(jìn)而演化出來的。因此在進(jìn)行分類討論的時候,一定要注意涉及其中的參變數(shù)。
例:已知集合A={x|x2-(2a+1)x+a2+a-2≤0},B={x|x2-x-2<0},求A∩B。
分析:集合B易求,集合A中含有參數(shù)a,既要考查不等式是否有解及解的情況,又要考查A與B的交集。
六、由直線在坐標(biāo)軸上的截距引起的討論
例:已知直線經(jīng)過點(3,2),且在兩坐標(biāo)軸上的截距相等,求這條直線方程。
很多學(xué)生做題出錯,往往是不會審題,看完題目就設(shè)直線的截距式方程,然后帶入數(shù)值求解,但是很多學(xué)生可能會忽略這種方程式的條件限制。即,直線在兩坐標(biāo)軸上有截距且不為零。而再看本題,題干中提到了截距相等,那么都為0這種結(jié)果很多學(xué)生就忽略了。所以如果正規(guī)解答,要分類討論。
七、由圓錐曲線的統(tǒng)一定義引起的分類討論
例:設(shè)k∈R,方程(8-k)x2+(k-4)y2=(8-k)(k-4)表示什么曲線?
分析:容易想到把方程變形為=1,但這種變形需要k≠4,且k≠8,而且k-4與8-k的正負(fù)會引起曲線類型的不同,因此對k∈(-∞,+∞)要進(jìn)行分類:k∈(-∞,4),k=4,k∈(4,8),k=8,k∈(8,+∞),又注意到k-4=8-k>0與k-4≠8-k(k-4>0且8-k>0)表示的曲線是不一樣的,因此還應(yīng)有一個“分界點”,即k=6,故恰當(dāng)?shù)姆诸悶椋?∞,4),4,(4,6),6,(6,8),8,(8,+∞)。
總之,分類討論這種數(shù)學(xué)思想在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中有非常重要的作用。
好好利用分類討論,不僅可以總結(jié)知識,提高學(xué)習(xí)效率,更能培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維習(xí)慣,為解決其他問題打下思維基礎(chǔ)。在解題過程中,巧妙利用分類方法,可以保證結(jié)果正確合理。但是也不能盲目套用,還是要根據(jù)題目有的放矢地選擇解題方法。在普遍性中關(guān)注特殊,在特殊中歸納普遍,這樣才能使學(xué)習(xí)效果實現(xiàn)最大化。
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編輯 趙飛飛