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特殊與一般思想“特”解選填題

2023-08-02 11:55:22冼虹雁
廣東教育·高中 2023年7期
關(guān)鍵詞:易知偶函數(shù)奇函數(shù)

冼虹雁

問(wèn)題是數(shù)學(xué)的心臟.那么解題的思想方法就是數(shù)學(xué)的靈魂.數(shù)學(xué)家波利亞把一般化、特殊化及類(lèi)比并列稱為“獲得發(fā)現(xiàn)的偉大源泉”.這里的“一般化”和“特殊化”就是數(shù)學(xué)的特殊與一般思想.特殊與一般的辯證思想往往貫穿于整個(gè)解題過(guò)程之中,一般問(wèn)題特殊化(具體化)能使我們把問(wèn)題認(rèn)識(shí)得更加全面,而將特殊問(wèn)題一般化(抽象化)則能使我們認(rèn)識(shí)問(wèn)題更加深刻.一般寓于特殊之中.一般成立,其特殊也會(huì)成立;特殊不成立,其一般也不會(huì)成立.因此,當(dāng)選填題的結(jié)論或題設(shè)中的信息暗示答案是一個(gè)定值(或范圍)時(shí),可以把題中變化的不定量用特殊值(或特殊函數(shù)、特殊角、特殊數(shù)列、圖形的特殊位置、特殊點(diǎn)等)進(jìn)行準(zhǔn)確、快速地解答,真正實(shí)現(xiàn)小題不大做.本文結(jié)合一些典型高考題和模擬題,試圖在特殊與一般思想解選填題的“特”上,做一番剖析.

一、特殊值

例1. (2023·安徽六校教育研究會(huì)高三年級(jí)入學(xué)測(cè)試·7)已知向量 , 的夾角為60°的單位向量,若對(duì)任意的x 1·x 2∈(m,+∞),且x 1 ?- ?,則m的取值范圍是( ?)

A .[ e 2,+∞)

B .[ e ,+∞)

C . ?1 ?e ?,+∞

D . ?1 ?e ?, e

方法1: ?因?yàn)?· = ?|·| ?· cos ?60°=1×1× 1 2 = 1 2 ,

所以 ?· ?= ( · )2 = ?2-2 · + 2 =1.

因?yàn)閷?duì)任意的x 1·x 2∈(m,+∞),且x 11,

則x 1 ln x 2-x 2 ln x 1

所以 ?ln x 2 x 2 - ?ln x 1 x 1 < 1 x 2 - 1 x 1 ,即 ?ln x 2-1 x 2 < ?ln x 1-1 x 1 ,

設(shè)f(x)= ?ln x-1 x ,即f(x)在(m,+∞)上單調(diào)遞減.

又x∈(0,+∞)時(shí),f′(x)= 2- ln x x2 =0,解得x= e 2,

所以x∈(0, e 2),f′(x)>0,f(x)x∈(0, e 2)上單調(diào)遞增;x∈( e 2,+∞),f′(x)<0,f(x)在x∈( e 2,+∞)上單調(diào)遞減,所以m≥ e 2.故選 A .

方法2: 因?yàn)閷?duì)任意的x 1、x 2∈(m,+∞),且x 11,

當(dāng)m= 1 ?e ?時(shí),不妨設(shè)x 1=1,x 2= e ,即 1· lne-eln 1 1- e ?<1,排除 C、D ;

當(dāng)m= e 時(shí),不妨設(shè)x 1=3,x 2=4,

即 3 ln 4-4 ln 3 3-4 =4 ln 3-3 ln4=ln 34- ln 43= ln ?34 43 <1,排除 B.故選A .

點(diǎn)評(píng): 方法1通過(guò)整理不等式,構(gòu)造函數(shù)研究其單調(diào)性,可得答案.難點(diǎn)是將不等式轉(zhuǎn)化為兩邊有相同結(jié)構(gòu)的“同構(gòu)”式,進(jìn)一步構(gòu)造函數(shù)得到:當(dāng)x 1

例2. ?(2023·大灣區(qū)第一次聯(lián)考·8)設(shè)數(shù)列{a n}的前n項(xiàng)和為S n, a 1=1,且2S n=a n+1-1 (n∈ N *). 若對(duì)任意的正整數(shù)n, 都有a 1b n+a 2b n-1+a 3b n-2+…+a nb 1=3n-n-1成

立,則滿足等式b 1+b 2+b 3+…+b n=a n的所有正整數(shù)n為 ?( ?)

A. 1或3

B .2或3

C .1或4

D .2或4

方法1: 由2S n=a n+1-1①,所以2a 1=a 2-1 ,a 2=3.

又2S n-1=a n-1 ②,①-②得2a n=a n+1-a n, a n+1 a n =3(n≥2),且 a 2 a 1 =3,

所以數(shù)列{a n}為首項(xiàng)是1,公比是3的等比數(shù)列,所以a n=3n-1.

由a 1b n+a 2b n-1+a 3b n-2+…+a nb 1=3n-n-1,

得b n+31b n-1+32b n-2+…+3n-1b 1=3n-n-1……③

則b n+1+31b n+32b n-1+…+3nb 1=3n+1-n-2……④

④-③×3,得b n+1=2n+1.

又b 1+b 2+b 3+…+b n=a n得b 1=a 1=1,所以b n=2n-1,n2=3n-1.

令f(n)= n2 3n-1 ,則有f(n)=1,又f(1)=1,f(2)= 4 3 ,f(3)=1,

當(dāng)n≥3時(shí)f(n+1)-f(n)= (n+1)2 3n - n2 3n-1 = 2n(1-n)+1 3n <0,

所以當(dāng)n≥4時(shí)f(n)

方法2: 由a 1=1且2S n=a n+1-1,易知a 1=1,a 2=3,a 3=9.再由a 1b n+a 2b n-1+a 3b n-2+…+a nb 1=3n-n-1,不難得到b 1=1,b 2=3,b 3=5.因?yàn)閎 1=a 1,b 1+b 2+b 3=a 3,所以n=1或n=3.

點(diǎn)評(píng): ?方法1通過(guò)求數(shù)列{a n}、{b n}的通項(xiàng)公式并求和,雖然在討論方程n2=3n-1的整數(shù)解的時(shí)候可以代入選項(xiàng)檢驗(yàn),但對(duì)思維嚴(yán)謹(jǐn)性的要求較高,且耗時(shí)費(fèi)力.若有“遇到困難找特殊”的解題意識(shí),從特殊值入手,則可使問(wèn)題峰回路轉(zhuǎn),快速獲解.尤其是在做單選題時(shí),可參考選項(xiàng),將特殊值法和排除法結(jié)合起來(lái)排除一些選項(xiàng),余下的一個(gè)即為正確答案.

二、特殊角

例3. (2022·全國(guó)Ⅱ卷·6)若 sin (α+β)+ cos (α+β)=2 2 ?cos ??α+ ?π ?4 ??sin ?β,則( ?)

A . tan (α-β)=1

B . tan (α+β)=1

C . ?tan (α-β)=-1

D . tan (α+β)=-1

方法1: 由

sin (α+β)+ cos (α+β)=2 2 ?cos ??α+ ?π ?4 ??sin ?β得:

sin ?α cos ?β+ cos ?α sin ?β+ cos ?α cos ?β-

sin ?α sin ?β=2( cos ?α- sin ?α) sin ?β,

即 sin ?α cos ?β- cos ?α cos ?β+ cos ?α cos ?β+ sin ?α sin ?β=0,

即 sin (α-β)+ cos (α-β)=0,所以 tan (α-β)=-1.故選 C .

方法2: 取β=0,得 sin ?α+ cos ?α=0,此時(shí) tan (α+β)= tan (α-β)= tan ?α=-1,排除 A、B ;

取α=0,得 sin ?β= cos ?β,此時(shí) tan (α+β)=1, tan (α-β)=-1,排除 D .故選 C .

點(diǎn)評(píng): 本題考查了三角函數(shù)的恒等變形,而運(yùn)用特殊角檢驗(yàn),避免了繁瑣的恒等變形.若題中涉及求字母的值或范圍,但結(jié)論又不受字母取值的影響,此時(shí)通過(guò)觀察字母數(shù)據(jù)的特殊性,取特殊值求解,可達(dá)到簡(jiǎn)化運(yùn)算、快速求解的目的.

三、特殊圖形

例4. (2023·河南省平許濟(jì)洛高三第二次質(zhì)量檢測(cè)·10)在

△ABC中,點(diǎn)E為AC的中點(diǎn),AF =2FB ,BE與CF交于點(diǎn)P,且滿足BP =λBE ,則λ的值為( ??)

A. ?1 3

B. ?1 2

C. ?2 3

D. ?3 4

方法1: 如圖,因?yàn)辄c(diǎn)E為AC的中點(diǎn),AF =2FB ,

由AP =AB +BP =AB +λBE =AB+ λ(AE -AB )=(1-λ)AB +λAE = 3(1-λ) 2 AF + λ 2 AC

,因?yàn)镕,P,C三點(diǎn)共線,所以 3(1-λ) 2 + λ 2 = 3-2λ 2 =1,解得λ= 1 2 .故選 B .

方法2: 如圖,構(gòu)造等腰直角△ABC并建系,易知BE,CF所在直線分別為y=x和y=- 1 3 x+2,聯(lián)立得P ?3 2 , 3 2 ?,故BP = 1 2 BE ,所以 λ= 1 2 ?.

點(diǎn)評(píng): 方法1是結(jié)合平面向量的基底法,看似簡(jiǎn)捷,實(shí)際上有一定的難度:不僅要熟練掌握向量的運(yùn)算,還要找準(zhǔn)解題方向——將條件BP =λBE 向AP =xAF +yAC 的形式靠攏,再利用三點(diǎn)共線x+y=1的性質(zhì)解題,不易操作.方法2有三個(gè)亮點(diǎn)——不僅把△ABC “特”成直角三角形,還“得寸進(jìn)尺”的“特”成了等腰直角三角形,并建系.通過(guò)特殊圖形的構(gòu)造——直角三角形(平行四邊形可以構(gòu)造矩形,甚至正方形),既可以巧妙借助直角三角形的性質(zhì)以及三角形相似等幾何知識(shí)來(lái)解決,還能引入平面直角坐標(biāo)系,從而使向量的線性運(yùn)算與數(shù)量積轉(zhuǎn)化為向量的坐標(biāo)運(yùn)算,運(yùn)算起來(lái)更為快捷方便,而且不失一般性,提高解題效益.

四、特殊數(shù)列

例5. (2023·吉林省吉林市高三第二次調(diào)研·5)已知{a n}是等比數(shù)列,下列數(shù)列一定是等比數(shù)列的是 ( ??)

A .{ka n}(k ∈ R }

B .{a n+a n+1}

C .{a n+1}

D .{a n+a ?n+1+a n+2}

方法1: 設(shè)等比數(shù)列{a n}的公比為q,

當(dāng)k=0時(shí),ka n=0,數(shù)列{ka n}不是等比數(shù)列;

當(dāng)q=-1時(shí),a n+a a+1=0,數(shù)列{a n+a n+1}不是等比數(shù)列;

當(dāng)時(shí)a n=-1,a n+1=0,數(shù)列{a n+1}不是等比數(shù)列;

因?yàn)?a n+1+a n+2+a n+3 a n+a n+1+a n+2 = (a n+a n+1+a n+2)q a n+a n+1+a n+2 =q,由等比數(shù)列的定義可知:

數(shù)列{a n+a n+1+a n+2}是等比數(shù)列,故選 D .

方法2: 當(dāng)k=0時(shí),顯然 A 錯(cuò).假設(shè)數(shù)列1,2,4,8,…,代入選項(xiàng)檢驗(yàn),易得答案 D .

點(diǎn)評(píng): 在破解某些數(shù)列客觀題時(shí),經(jīng)常可以借助特殊數(shù)列(比如常數(shù)列、較為簡(jiǎn)單的具體數(shù)列等)的引入,化抽象為具體,直接利用特殊數(shù)列的通項(xiàng)、求和及相關(guān)性質(zhì)來(lái)處理一般性的數(shù)列問(wèn)題,從而回避一些抽象數(shù)列的計(jì)算、證明等問(wèn)題,有效淡化過(guò)程,簡(jiǎn)化程序.

五、特殊函數(shù)

例6. (2023·百師聯(lián)盟高三一輪聯(lián)考·12·多選題)已知f(x)是定義在 R 上的函數(shù),且滿足f(3x-2)為偶函數(shù),f(2x-1)為奇函數(shù),則下列說(shuō)法正確的是 ( ?)

A .函數(shù)f(x)的周期為2

B .函數(shù)f(x)的周期為4

C .函數(shù)f(x)關(guān)于點(diǎn)(-1,0)中心對(duì)稱

D .f(2023)=0

方法1: 因?yàn)閒(3x-2)為偶函數(shù),所以f(3x-2)=f(-3x-2),

所以f(x-2)=f(-x-2),則f(x)=f(-x-4),

所以函數(shù)f(x)關(guān)于直線x=-2對(duì)稱,

因?yàn)閒(2x-1)為奇函數(shù),所以f(2x-1)=-f(-2x-1),

所以f(x-1)=-f(-x-1),

所以f(x)=-f(-x-2),所以函數(shù)f(x)關(guān)于點(diǎn)(-1,0)中心對(duì)稱,故 C 正確,

由f(x)=f(-x-4)與f(x)=-f(-x-2)得f(-x-4)=-f(-x-2),

即f(x-4)=-f(x-2),

故f(x-4)=f(x),所以函數(shù)f(x)的周期為4,故 A不正確,B 正確;

f(2023)=f(506×4-1)=f(-1)=0,故 D正確.故選BCD .

方法2: 由f(3x-2)為偶函數(shù)知f(x-2)也為偶函數(shù),

又f(x) 向右平移2個(gè)單位 f(x-2),易知f(x)關(guān)于直線x=-2對(duì)稱,

由f(2x-1)為奇函數(shù)知f(x-1)也為奇函數(shù),

又f(x) 向右平移1個(gè)單位 f(x-1),易知f(x)關(guān)于點(diǎn)(-1,0)對(duì)稱,

設(shè)f(x)= cos ??π ?2 x,易知 BCD 正確.

點(diǎn)評(píng): ?本題以抽象函數(shù)為載體,考查函數(shù)的性質(zhì),對(duì)邏輯思維能力要求較高.方法1通過(guò)賦值變換得到函數(shù)的性質(zhì),是該題的通性通法,不僅轉(zhuǎn)化難度較高,還要求考生較熟練掌握關(guān)于函數(shù)對(duì)稱性、周期性的常見(jiàn)題型和結(jié)論.比如有:(1)若f(x)圖像關(guān)于直線x=α對(duì)稱,則f(a+x)=f(a-x)或f(2a-x)=f(x);(2)若f(x)圖像關(guān)于點(diǎn)(a,b)對(duì)稱,則f(a+x)+f(a-x)=2b或f(2a-x)+f(x)=2b;(3)若函數(shù)f(x)圖像有對(duì)稱軸直線x=a和直線x=b,則周期T=2 b-a ;(4)若函數(shù)f(x)圖像有對(duì)稱中心(a,0)和(b,0),則周期T=4 b-a .(5)若函數(shù)f(x)圖像有對(duì)稱軸直線x=a和對(duì)稱中心(b,0),則周期T=4 b-a .

方法2中,因?yàn)閮H橫坐標(biāo)的伸縮并不影響圖像的對(duì)稱性,所以將題設(shè)轉(zhuǎn)化為f(x-2)為偶函數(shù),f(x-1)為奇函數(shù),再結(jié)合圖像變換,巧妙、直觀的得到f(x)的性質(zhì),避免了抽象函數(shù)的反復(fù)賦值,最后構(gòu)造特殊函數(shù),驗(yàn)證選項(xiàng),簡(jiǎn)單明了,是該題的最優(yōu)解.解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是根據(jù)題設(shè)選取簡(jiǎn)單的基本初等函數(shù),如果該函數(shù)既有對(duì)稱軸又有對(duì)稱中心,不妨考慮下正弦(或余弦)型函數(shù)是否符合.

“退一步海闊天空.”華羅庚曾告訴我們:“善于‘退,足夠地‘退,‘退到最原始而不失去重要性的地方,是學(xué)好數(shù)學(xué)的一個(gè)訣竅.”這就是以退求進(jìn)的思想.通過(guò)上述實(shí)例的解析,容易看出巧用特殊解答計(jì)算型選擇題省時(shí)、省力,很容易快速、簡(jiǎn)捷獲解,可以收到事半功倍的效果.因此,大家應(yīng)在平時(shí)的學(xué)習(xí)中,有意識(shí)地加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練,大膽搞“特殊”,往往可以達(dá)到“小題小做”或“小題巧做”的目的,節(jié)約時(shí)間,提高效率.

責(zé)任編輯 ??徐國(guó)堅(jiān)

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