例谈构造分布列在解题中的应用

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  荷兰著名的数学家弗赖登塔尔指出:“数学老师的任务就是引导和帮助学生去进行再创造工作,学生只有通过自己的再创造而获得的知识才真被掌握和灵活运用” .
  构造法因神奇的构造模型,往往获得新颖、独特、简捷的解法,常常让人豁然开朗、茅塞顿开,学生身心得到一种极度的快感与满足.通过情感态度与价值有机结合,优化学生思维品质,培养学生
  的思维能力,发展学生的智力,激发学生的创新意识、创新精神,提高学生的创新能力,培养具有创新、创造型人才是课标课程改革的首要任务.
  我们知道离散型随机变量ξ的分布列为: B时等号成立.
  上述结论功能强大,特别是在竞赛中,可惜学生很少使用,障碍主要在于如何构造恰当分布列,本文借助几道大家熟悉的例子构造分布列,利用
  ()2
  EEξξ≥巧解,以期抛砖引玉.
  1 利用结论等号成立的条件巧解方程
  例1(第18届加拿大数学奥林匹克竞赛试题)
  求所有的实数x,使得
  1111 1+1
  x x
  xx
  =?+?.
  分析 将已知变形可得
  ∴=(舍负根).
  事实上,本题就是第三届“希望杯”的一道试题:
  abba1?+?=,则. 221ab+=
  2 利用结论等号成立的条件巧解方程组
  例2 (1973年美国数学奥林匹克竞赛试题)
  分析 由字母的对称性容易构造离散型随机变量ξ的分布列为:
  ξxy z.
  此时2()EEξξ=,则得到1xyzEξ====,且满足5553xyz++=.
  故该方程组的解为1xyz===.
  3 利用结论等号成立的条件证明等式
  例3 (1996年山东省竞赛试题)
  已知+=.
  分析 依据外形特征构造离散型随机变量ξ的分布列为:
  +=.
  4 利用结论求几何最值
  例4 (第22届IMO竞赛试题)设是 PABCΔ内任一点,P到边,CA,
  BCAB
  d2 d3 d分析 设三角形面积为,构造离散型随机变量
  S
  11
  5 利用结论求最值(或范围)
  例5 (第一届“希望杯”全国数学邀请赛备选题)已知,且满足
  ++
  +++
  =.
  由此构造离散型随机变量ξ的分布列为:
  ξ x y z例6 (第24届美国数学奥林匹克竞赛试题)ab cde∈R,,,,,且,
  8 ab++22216cde++=,求e的取值范围.
  分析 依据已知条件的外形结构而构造离散型随机变量ξ的分布列为:
  ξabc d
  ∴≤≤.
  6 利用结论巧证无理不等式例7 (第八届“希望杯”试题)若
  1
  a b c+ + =,
  证明:31a+ + 31b+ + 31c+3 2≤.
  分析 构造离散型随机变量ξ的分布列为:
  + ++ ++
  .
  故31+ 31+ 313 2abc+++≤(当且仅当
  abc===时等号成立).
  事实上,本题可以推广为:
  若,,,,且,则有
  n =4k =,
  1
  m =,1p =就是1960年苏联列宁格勒竞赛试题.
  7 利用结论巧证分式不等式
  例8 (第36届国际数学奥林匹克试题)
  设,b,
  ++≥+++
  .
  令
  ,=
  tab bc ca≥???,
  即,构造随机变量
  6
  +
  b ca ca b
  abacab bcac bct?≥
  +++
  2222223
  ∈R+
  212121
  EEξξ≥解题关键是:
  (1)充分利用及;
  0
  (2)巧妙利用已知与求解(求证)的外形(有时需要进行适当变形)结构,其中尤其对分式、根式最有效;
  (3)巧妙利用等号成立的条件.
  构造法是数学解题中一种富有创造性的思维方法,体现了数学思维的灵活性和创造性.
  构造法尽管没有固定的程序可循,也没有固定的模式套用,但并不是孤立的,它需要借助于联想法、化归法等.
  构造法可以培养学生的思维品质,提高学生抽象思维能力、发散思维能力和解题能力,它是中学数学思想的一朵奇葩,充满着创造的智慧与优美.
  参考文献
  [1]任勇.中学数学解题百技巧.福建:福建少年儿童出版社,1998
  [2]熊斌,陈双双.解题高手高中数学.上海:华东师范大学出版社,2008
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