化整为零 各个击破

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  【中图分类号】G633.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)10-0124-01
  高考数学压轴题有很强的选拔功能,属于难题,学生很难对付。如何突破这些难题,除了要有坚实的基础,还应掌握一些解题的技巧——化整为零、各个击破就是一个常用的策略,笔者结合实际教学谈一些经验:
  1.利用条件的特殊情况突破
  例1.(2010年全国课标卷 理21)设函数f(x)=ex-1-x-ax2。
  (1)若a=0,求f(x)的单调区间; (2)若当x≥0时f(x)≥0,求a的取值范围。
  [分析] (1)略。
  (2)由f(0)=0知若函数在[0,+∞)上单调递增,则命题成立。而f′(x)=ex-1-2ax,f′(0)=0,那么若f′(x)在[0,+∞)上递增,则f′(x)≥0即f(x)递增;而f′(x)在[0,+∞)上递增等价于f″(x)=ex-2a≥0在[0,+∞)上恒成立,即2a≤(ex)min=1?圳a≤■。
  对于a>■,f″(x)=ex-2a<0?圳x  这里利用函数值为0、导数为0和函数递增这个特殊情况找出参数a讨论的分界点,再分类逐一解决,使问题的难度有了明显降低。
  例2.(2012年全国课标卷 理21)已知函数f(x)满足f(x)=f′(1)ex-1-f(0)x+■x2;
  (1)求f(x)的解析式及单调区间;
  (2)若f(x)≥■x2+ax+b,求(a+1)b的最大值。
  [分析] (1)略。
  (2)由(1)知f(x)=ex-x+■x2,
  ∴f(x)≥■x2+ax+b?圳ex≥(a+1)x+b;
  考虑函数y=ex和y=(a+1)x+b的图象,可发现:
  当a+1<0时不等式不恒成立;
  当a+1=0时b≤0;
  当a+1>0时直线y=(a+1)x+b不能高于曲线y=ex斜率为a+1的切线y-(a+1)=(a+1)[x-ln(a+1)],此时,令b≤(a+1)[1-ln(a+1)],令a+1=t则(a+1)b≤t2(1-lnt),从而易求最大值。
  这里数形结合,把不等式转化为函数图象间的关系,利用图象的直观性找到特殊情况,从而分类讨论,把这个较难的二元问题逐个转化容易处理的形式。
  对于许多难题,都可以利用条件中定义、性质、命题的特殊情况进行分类划分,再抓住每一类的特点分别解决。
  2.利用结论的特殊情况突破
  例3.(2011年全国课标卷 文21)已知函数f(x)=■+■,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为x+2y-3=0。
  (Ⅰ)求a,b的值; (Ⅱ)证明:当x>0,且x≠1时,f(x)>■。
  [分析] (Ⅰ)略。
  (Ⅱ)由(Ⅰ)知f(x)=■+■,而函数g(x)=f(x)-■比较复杂,难以处理。考虑到所证不等式分母的情况可对分01两种情况进行证明;对这两种情况可对不等式两边同乘以公分母“(x-1)(x+1)”化为h(x)=2lnx-x+■>0(或<0),而h′(x)=-(■-1)2≤0、h(1)=0;由单调性易证命题成立。
  例4.(2011年全国课标卷 理21)已知函数f(x)=■+■,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为x+2y-3=0。
  (Ⅰ)求a,b的值;
  (Ⅱ)如果当x>0,且x≠1时,f(x)>■+■,求k的取值范围。
  [分析] (Ⅰ)略。
  (Ⅱ)同例2,分01两种情况,可把不等式化为h(x)=2lnx+(k-1)(x-■)>0(或<0),而h′(x)=k(1+■)-(■-1)2、h(1)=0;再考虑特殊情况k≤0时h′(x)≤0,可证命题成立;从而找到参数讨论的分界点,难点得以突破。
  这两个问题中利用命题本身和不等式的特点把结论分割成两部分,从而把问题转化为比较简单的形式。对于一些比较难以整体处理的问题,我们可以利用问题的特点和合理的推测把它分割成若干个小问题,再分析每一部分的本质,用不同的方法解决。
  3.利用问题的逻辑关系突破
  例5.(2008年高考陕西 理22)已知数列{an}的首项a1=■,an+1=■,n=1,2,…。
  (Ⅰ)求{an}的通项公式;
  (Ⅱ)证明:对任意的x>0,an≥■-■(■-x),n=1,2,…;
  (Ⅲ)证明:a1+a2+…+an>■。
  [分析]第一问容易解答;第二问要证明的是一个关于x的不等式,主元是变量x,不要让n干扰,所以利用第一问得到的■=■-1把■换掉,然后把右边关于■配方,即可得证。
  第三问不等式左边不容易求和,基本想法是“缩小”后求和,这时应充分利用(Ⅱ)的结论,把它又看作关于n的不等式,对x赋不同的值可使an有不同的缩小,并且关于n是可以求和的;所以先待定x,利用(Ⅱ)的不等式对a1+a2+…+an“缩小”求和,可得:
  a1+a2+…+an≥■+■+■,
  显然,只要取x=■即可获证。
  本题三问环环相扣,后面每一问都可从前一问得到启发,这也是多分支问题的常用命题方式,考察学生对条件不同层面的认识和思考方向的灵活性。可以充分利用题目本身的逻辑划分,寻找分支间的联系,理解各分支的本质,实现突破。
  所以,可以从问题的条件、结论、逻辑关系等方面对问题实行一定的分割,从而大大降低问题的难度,引导我们“顺藤摸瓜”,逐步解决一个本来难度很大的问题。“化整为零,各个击破”,本来就是我们生活中解决问题常用的策略,有意识地训练这种思维方式,不但有助于提高我们的解题能力,也可以使我们“学会做事”。
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