例析运用分类讨论思想的解题策略

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  所谓分类讨论,就是在研究和解决数学问题时,当问题所给对象不能进行统一研究,我们就需要根据数学对象的本质属性的相同点和不同点,将对象区分为不同种类,然后逐类进行研究和解决,最后综合各类结果得到整个问题的解决,这一思想方法,我们称之为“分类讨论思想”.
  分类讨论思想是解决问题的一种逻辑方法,也是一种数学思想,这种思想在简化研究对象,发展思维方面起着重要作用.因此,有关分类讨论思想的数学命题在高考试题中占有重要地位.
  分类讨论思想在哪些题型中能够得到运用呢?笔者根据平时的教学,现将归纳出来的几种题型利用例题形式展现出来,希望能够给同学们提供一些帮助.
  题型一、问题中含有变量或者参数的往往要进行分类讨论
  数学问题中含有变量或者参数,这些变量或者参数取不同的值时会导致不同的结果,因而需要对参数进行分类讨论.
  例1若是对任意x∈,不等式|x|≥ax,恒成立,求实数a的取值范围.
  解析:若x>0,则有a≤1,恒成立,
  若x=0,则有a∈,
  若x<0,则有a≥-1.
  综上所述-1≤a≤1时,不等式|x|≥ax恒成立.
  评注:在解含有参数的一元一次不等式,二次不等式时,要注意弄清引起分类讨论的主要原因,分类时要做到不漏、不重.
  例2若不等式mx2+mx+2>0,对一切实数x恒成立,试确定实数m的取值范围.
  分析:解此题时,需要注意到m=0的情形.
  当m≠0时,易知f(x)=mx2+mx+2是关于x的二次函数,要使其恒大于0,需要使其图象开口向上,且与x轴没有交点,即需要m>0且Δ<0.
  当m=0时,显然不是二次函数,需要另行处理.
  解:(1)当m≠0时,mx2+mx+2>0,对于一切x恒成立时有,
  〖JB({〗m>0Δ=m2-8m<0解得:0  (2)当m=0时,原不等式化为2>0,显然成立.
  综合(1)、(2)可得m∈[0,8).
  评注:关于x的不等式:ax2+bx+c>0恒成立的充要条件为〖JB({〗a>0Δ<0或〖JB({〗a=b=0c>0.
  题型二、问题给出的条件具有不同的情形,要分类讨论
  有些概念、定理、公式及运算法则本身就包含了多种情况,所以碰到这类问题时一般需要进行分类讨论.
  例3已知函数f(x)=〖JB({〗〖HL(2:1,Z;2,Z〗-x+1,x<0x,x≥0〖HL)〗,求解不等式x+(x+1)f(x+1)≤1.
  解析:(1)当x+1<0时,f(x+1)=-(x+1)+1=-x,
  原不等式可化为x+(x+1)×(-x)≤1,
  解得x<-1.
  (2)当x+1≥0时,f(x+1)=x+1,
  原不等式可化为x+(x+1)2≤1,
  解得-3≤x≤0.故-1≤x≤0.
  综上所述x∈(-∞,0].
  评注:本题考查了不等式的解法以及对分段函数概念的理解,由于所给不等式中含有f(x+1),因此需要利用分段函数的定义域将f(x+1)化为有x的式子,最后才能解不等式.
  题型三、解题过程不能统一表述,必须进行分类讨论
  例4设等比数列{an}的公比q<1,前n项和为Sn,已知a3=2,S4=5S2,求an的通项公式.
  解:由题意可知:a1≠0,Sn=〖SX(〗a1(1-qn)1-q,则
  〖JB({〗〖HL(2:1,Z;2,Z〗a1q2=2(1)〖SX(〗a1(1-q4)1-q=5×〖SX(〗a1(1-q2)1-q(2)〖HL)〗
  由(2)得1-q4=5(1-q2),即(q2-4)(q2-1)=0,
  得(q-1)(q+1)(q-2)(q+2)=0,
  因为q<1,解得q=-1或q=-2.
  当q=-1时,代入(1)得a1=2,
  即an=2(-1)n-1,
  当q=-2时,代入(1)得a1=〖SX(〗12,
  即an=〖SX(〗12(-2)n-1.
  评注:本题中由于公比的取值不同,通项公式也不一样,需要分类写出.
  题型四、有关几何问题中,元素的形状位置不确定的需要进行分类讨论
  例5已知双曲线的中心在坐标原点,一条渐近线方程是x-2y=0,求它的离心率.
  分析:双曲线的渐近线方程已知,因此可设出共渐近线的双曲线系方程,由于双曲线焦点不确定,需要进行分类讨论.
  解:因为双曲线的一条渐近线方程为x-2y=0,因此双曲线方程可设为x2-4y2=λ(λ≠0).
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