高中数学分类讨论思想的应用与教学

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  参数广泛地存在于中学数学的各类问题中,含参问题是近年来高考重点考查的热点问题之一,特别在2014年福建省各地市的质检中属于高频考点,也是学生的一大难点.以命题的条件和结论的结构为标准,含参数的问题可分为两种类型.一种类型的问题是已知参数范围,探索命题结论;另一种类型的问题是已知命题结论,探索参数范围.本文结合2014年福建省各地市质检,就分类讨论问题类型一的解题思想方法作探讨,不妥之处,敬请指正.
  类型:已知参数范围,探索命题结论,根据参数在允许值范围内的不同取值(或取值范围),探求命题可能出现的结果,然后归纳出命题的结论.
  解决该类型的参数问题,通常要用“分类讨论”的方法,即根据问题的条件和所涉及的概念,运用的定理、公式、性质及运算的需要,图形的位置等进行科学合理的分类,然后逐类分别加以讨论,探求出各自的结果,最后归纳出命题的结论,达到解决问题的目的.它实际上是一种化难为易、化繁为简的解题策略和方法.
  一、根据运算的需要确定分类标准
  例1:解关于x的不等式组log■2x<2log■x(a-1)x■0且a≠1.
  解,由于不等式中均含有参数a,其解的状况均取决于a>1还是a<1,因此1为标准进行分类,
  (Ⅰ)当0  (Ⅱ)当a>1时,可解得:x>20  (1)当1  (2)当a>3时,解集为(2,■).
  综上所述:当03时,解集为(2,■).
  二、根据参数的范围确定分类标准
  例2:【2014年宁德质检题】20.已知数列{a■}满足a■=t>1,a■=■a■.函数f(x)=ln(1 x) mx■-x(m∈[0,■]),试讨论函数f(x)的单调性.
  分析:本例涉及函数与导数等基础知识,考查运算求解能力、推理论证能力,考查分类与整合思想、数形结合思想、函数与方程思想、化归与转化思想等.对于含参的单调性问题,参数的不同取值对函数的单调性有着不同的影响,关键是如何分类,主要结合参数取值范围中寻找分类的临界点,如本题的临界点就是m=0,m=■,以及对分子为0的取值进行分类讨论.
  解:f′(x)=■ 2mx-1=■=■(x>-1),
  当m=0时,f′(x)=■,当-10;当x>0时,f′(x)<0,
  ∴函数f(x)的单调增区间是(-1,0),减区间是(0, ∞);
  当0  当00,当-10;
  当0  X>-1 ■时,f′(x)>0,
  ∴函数f(x)的单调增区间是(-1,0)和(-1 ■, ∞),减区间是(0,-1 ■);
  当m=■时,x■=x■=0,f′(x)=■≥0,
  ∴函数f(x)的单调增区间是(-1, ∞),无减区间.(7分)
  综上所述,当m=0时,函数f(x)的单调增区间是(-1,0),减区间是(0, ∞);
  当0  当m=■时,函数f(x)的单调增区间是(-1, ∞),无减区间.
  三、根据参数存在性确定标准
  例3:【2014年宁德质检题】19.在平面直角坐标系xOy中,已知曲线C■上的任意一点到点A(-1,0),B(1,0)的距离之和为2■.
  (Ⅰ)求曲线C■的方程;
  (Ⅱ)设椭圆C■:x■ ■=1,若斜率为k的直线OM交椭圆C■于点M,垂直于OM的直线ON交曲线C■于点N.
  (i)求证:|MN|的最小值为■;
  (ii)问:是否存在以原点为圆心且与直线MN相切的圆?若存在,求出圆的方程;若不存在,请说明理由.
  分析:本小题考查椭圆的标准方程与性质、直线与圆锥曲线的位置关系等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力,考查分类与讨论、化归与转化思想、数形结合思想等.
  解:(Ⅰ)由椭圆定义可知曲线C■的轨迹是椭圆,设C■的方程为■ ■=1(a>b>0),所以2a=2■,c=1,则b=1,故C■的方程■ y■=1.
  (Ⅱ)(ⅰ)证明:当k=0,M为C■长轴端点,则N为C■短轴的端点,|MN|=■.
  当k≠0时,设直线OM:y=kx,代入x■ ■=1,
  整理得(x 3k■)x■=2,即x■=■,y■=■,所以|OM|■=x■ y■=■.
  又由已知OM⊥ON,可设ON:y=-■x,同理得|ON|■=■,
  所以|MN|■=|OM|■ |ON|■=■ ■=(2 2k■)·■,
  又|MN|■-2=■=■>0,
  所以|MN|的最小值為■.
  (ⅱ)存在以原点为圆心且与直线MN相切的圆.
  设Rt△MON斜边上的高为h,由(Ⅱ)(ⅰ)得当k=0时,h=■;
  当k≠0时,|OM|·|ON|=■·■,
  又|MN|=■ (12分)
  由|MN|·h=|OM|·|ON|,得h=■=■,
  故存在以原点为圆心,半径为■且与直线MN相切的圆,圆的方程为x■ y■=■.
  四、分类讨论的方法和步骤
  (1)确定是否需要分类讨论及需要讨论时的对象和它的取值范围;
  (2)确定分类标准科学合理分类;
  (3)逐类进行讨论得出各类结果;
  (4)归纳各类结论.
  例4:解关于x的不等式:■≥a-x.
  略解:运用数形结合的思想解题如图:
  在同一坐标系内作出y=■和y=a-x的图像,
  以L■,L■,L■在y轴上的截距作为分类标准
  知:当a≤-1时,-1≤x≤3;
  当-1  当3  当a>1 2■时,不等式无解.
  总之,分类讨论在高考中是一种重要的数学思想,从已知出发,通过分类讨论,探索命题的结果,关键的要点在于分类的临界点如何确定,如何科学分类是解决问题的重要节点,分类时要注意做到不重不漏.分类讨论的思想是一种重要的解题策略,对于培养学生思维的严密性、严谨性和灵活性,以及提高学生分析问题和解决问题的能力无疑具有较大的帮助.然而,并不是问题中一出现含参数问题就一定得分类讨论,如果能结合利用数形结合的思想,函数的思想等解题思想方法就可避免或简化分类讨论,从而达到迅速、准确的解题效果.
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