江蘇省懷仁中學(xué) 王志英
眾所周知,數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)離不開解題,但若每天只進行簡單粗暴的題海訓(xùn)練,短期內(nèi)成績可能會得到顯著提高,從長期來看,同學(xué)們的思維并未得到有效拓展,所以大家不能只做題不思考,只訓(xùn)練不總結(jié),同學(xué)們要學(xué)會在學(xué)習(xí)中捕捉機會,依托典型例題把自己所學(xué)的知識運用得更廣泛.同學(xué)們可能會有這樣的經(jīng)歷,碰到好題會魂牽夢繞,我們感嘆它多維的解題方法,更感嘆出題者的絕佳設(shè)計.同學(xué)們是否想過,解題之后稍加反思深究,你甚至可以成為一個編題高手.
【例題】已知正實數(shù)x,y滿足則xy______.
分析本題是無錫市2016年秋學(xué)期高三期中測試第14題,當(dāng)時的得分率較低,主要原因是無法找到此題的切入口.該題的已知條件是一個二元方程,且含有一次結(jié)構(gòu)和對數(shù)結(jié)構(gòu),較為復(fù)雜.從表面看此題是一個不定方程,但從求解的結(jié)果和結(jié)構(gòu)看,結(jié)論一定是有限解,即x,y的值是可以求出來的.如何求出此方程的解,顯然從方程的角度尋求突破口已行不通,那不妨重新整合,從其他視角嘗試解決.
思路1:不等式的角度
同學(xué)們仔細(xì)觀察一下,等式的右邊實質(zhì)是lnxy,等式的左邊也可產(chǎn)生xy的整體結(jié)構(gòu),但必須引入基本不等式,而x,y是正實數(shù)為基本不等式的引入提供了很好的前提.即(當(dāng)時取等號),則令xy=t(t>0),得此處換元的目的是為了消元,使得較難的二元方程變成了一元不等式.由于此不等式并不是大家所熟悉的形式,只能通過函數(shù)來求解此不等式.
方法1:設(shè)f(t)=lnt-于是則當(dāng)t∈(0,1)時,f′(t)>0,當(dāng)t∈(1,+∞)時,f′(t)<0,所以函數(shù)f(t)在區(qū)間(0,1_)上遞增,在區(qū)間(1,+∞)上遞減,且f(1)=0,所以則解到這兒,同學(xué)們有沒有恍然大悟了,不等式竟然只有唯一解,即方程的解t=1.于是由得則
思路2:函數(shù)的角度
同學(xué)們知道方程與函數(shù)是緊緊相隨的,但二元方程又如何與函數(shù)溝通?這是此題的難點.自然的想法是對x,y歸類,引入兩個函數(shù).原式可整理為
方法2:令g(x)=-lnx-2,h(y)=lny-2y.仔細(xì)觀察,這兩個函數(shù)由基本初等函數(shù)組合而成,求導(dǎo)之后,結(jié)構(gòu)也較為簡單,所以兩函數(shù)的圖象很簡潔.求導(dǎo)后發(fā)現(xiàn),函數(shù)g(x)在區(qū)間(0,2)上遞減,在區(qū)間(2,+∞)上遞增,且g(2)=-ln2-1,函數(shù)h(y)在區(qū)間上遞增,在區(qū)間上遞減,且所以方程lny-2y的解為x=2,
方法3:以上兩種方法,體現(xiàn)了函數(shù)、方程、不等式的相互轉(zhuǎn)換思想,在平時的解題中,同學(xué)們經(jīng)常會遇到此類題型,但此題的難點是方程含有兩個元,對構(gòu)建函數(shù)或不等式帶來了一定的挑戰(zhàn).再次觀察這個方程,發(fā)現(xiàn)原式還可變形為看到此式,有沒有一種興奮感,好像離目標(biāo)不遠(yuǎn)了.此式再次微調(diào),結(jié)構(gòu)將更為漂亮:-(2y-ln2y-1),構(gòu)建的函數(shù)也已浮出水面:l(t)=t-lnt-1,通過求導(dǎo)容易發(fā)現(xiàn)函數(shù)l(t)在區(qū)間(0,1)上遞減,在區(qū)間(1,+∞)上遞增,且l(1)=0.于是-(2y-ln2y-1)≤0,則方程中原方程得解.
反思 重新審視上面三種方法,發(fā)現(xiàn)最后都是通過構(gòu)建函數(shù)完成此題.可能通過整體代換構(gòu)建一個函數(shù),可能通過集中變元構(gòu)建兩個函數(shù).若是一個函數(shù),則函數(shù)具有兩個單調(diào)區(qū)間,而且函數(shù)零點唯一;若是兩個函數(shù),同樣非常巧妙,一個函數(shù)只有極小值,無極大值,一個函數(shù)只有極大值,無極小值,且極值相等.由此,我們就可以仿照此題選取簡單的基本初等函數(shù)編制題目了.
【變式】已知實數(shù)x,y滿足x+y+4=ex+ey+2,則x+y=____.(答案為-2)
思路1:不等式的角度
方法1:利用基本不等式可得于是令u=x+y+2,則再令
思路2:函數(shù)的角度
方法2:令g(x)=x-ex+4,h(y)=ey+2-y.
方法3:原方程可變形為x-ex+1=-(y+2-ey+2+1),令l(t)=t-et+1.
提示到這兒,相信同學(xué)們完全有能力得出最后的答案.
反思 每個題目的背后都凝聚著出題者的智慧,當(dāng)然編題并不是一件很容易的事情,但如果經(jīng)常能對做過的好題反復(fù)推敲,同學(xué)們的思維就會越來越開闊,越來越靈動,從而獲得受益終生的學(xué)習(xí)力.