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分类讨论是每年高考考查的重要思想方法之一,一些文章对此作了大量的探讨,中学教师更是反复渗透,多次训练。但即便通过教师指导与训练,大部分学生(包括一些成绩优秀的学生)在分类讨论求得某个字母取值范围之后,仍不能正确使用结论归纳方式,而留下最后一点遗憾。本文旨在说明几种常见的结论归纳方式及区分方法。
一般的,利用分类讨论求某个字母的取值范围之后,常见的有三种结论归纳方式:并列形式、并集形式、交集形式。我们把后两种合称为集合运算形式。
1.并列形式
将分类讨论的结果用并列复句的形式给出。基本格式为:当×××时,有×××;当×××时,有×××。
例1:求函数y=f(x)=a(x+)-的值域.
解:当a>0时,函数值域为[-,+∞);
当a=0时,函数值域为{-};
当a<0时,函数值域为(-∞,-].
2.并集形式
对每类的结果求并集作为最后的结论。基本格式为:符合题设的结论为P∪P。
例2:求函数y=f(x)=x+|x-2|的值域.
解:当x≥2时,f(x)=(x+)-,此时y≥4;
当x<2时,f(x)=(x-)-,此时y≥.
综上所述,f(x)的值域为[4,+∞)∪[,+∞),即[,+∞).
3.交集形式
对每类的结果求交集作为最后的结论。基本格式为:符合题设的结论为P∩P。
例3:若对于任意的x∈[-2,1]时,不等式tx≤x+1恒成立,求实数t的取值范围.
解:(1)当x∈[-2,0)时,不等式即t≥x+,而f(x)=x+在[-2,0)上的最大值为f(-1)=2,故t≥x+恒成立,则需t≥-2;
(2)当x=0时,无论t取什么实数,不等式都成立,即t∈R;
(3)当x∈(0,1]时,不等式即t≤x+,而f(x)=x+在(0,1]上的最小值为f(1)=2,故t≤x+恒成立,则需t≤2.
综上所述,t的取值范围是[-2,+∞)∩(-∞,2],即[-2,2].
事实上,学生主要的困难在于是用并列形式还是用集合运算形式。
通过上述分析,参考更多的例子,我们容易发现三种结论归纳方式的简易的区分办法。
在题设P(a,x,y)中,a是常量,x、y是变量或未知量,且y随x的变化而变化。对结论的归纳方式,主要看被讨论量与所求量的关系。一般的,如果针对常量分类讨论而求变量x(或y)的范围,常常把每类的结果以并列形式写出,如例1;如果被讨论量与所求量一致,则常常把每类的结果求并集作为最后结果,如例3的解法二;如果针对变量x分类讨论二次变量y或者常量a的范围,则常常用集合运算形式给出结果,如例2、例3的解法一。至于是用交集形式还是用并集形式,这不难由题意及交集、并集的意义区分。当然变量与常量是相对的关系,即使在同一道题目里,这种相对关系也可以发生变化,这就需要细心。如:“已知a∈[-2,1]∪(1,5),求关于x的方程-a+3=0的解的取值范围。”在这个问题中,只考虑求根,a是常量,但考虑解x=|a-1|(a-3)的取值范围时,x是随着a的变化而变化,此时,应把a当成变量。依上所述,分类求x的范围后,需把每类的结果求并集。
一般的,利用分类讨论求某个字母的取值范围之后,常见的有三种结论归纳方式:并列形式、并集形式、交集形式。我们把后两种合称为集合运算形式。
1.并列形式
将分类讨论的结果用并列复句的形式给出。基本格式为:当×××时,有×××;当×××时,有×××。
例1:求函数y=f(x)=a(x+)-的值域.
解:当a>0时,函数值域为[-,+∞);
当a=0时,函数值域为{-};
当a<0时,函数值域为(-∞,-].
2.并集形式
对每类的结果求并集作为最后的结论。基本格式为:符合题设的结论为P∪P。
例2:求函数y=f(x)=x+|x-2|的值域.
解:当x≥2时,f(x)=(x+)-,此时y≥4;
当x<2时,f(x)=(x-)-,此时y≥.
综上所述,f(x)的值域为[4,+∞)∪[,+∞),即[,+∞).
3.交集形式
对每类的结果求交集作为最后的结论。基本格式为:符合题设的结论为P∩P。
例3:若对于任意的x∈[-2,1]时,不等式tx≤x+1恒成立,求实数t的取值范围.
解:(1)当x∈[-2,0)时,不等式即t≥x+,而f(x)=x+在[-2,0)上的最大值为f(-1)=2,故t≥x+恒成立,则需t≥-2;
(2)当x=0时,无论t取什么实数,不等式都成立,即t∈R;
(3)当x∈(0,1]时,不等式即t≤x+,而f(x)=x+在(0,1]上的最小值为f(1)=2,故t≤x+恒成立,则需t≤2.
综上所述,t的取值范围是[-2,+∞)∩(-∞,2],即[-2,2].
事实上,学生主要的困难在于是用并列形式还是用集合运算形式。
通过上述分析,参考更多的例子,我们容易发现三种结论归纳方式的简易的区分办法。
在题设P(a,x,y)中,a是常量,x、y是变量或未知量,且y随x的变化而变化。对结论的归纳方式,主要看被讨论量与所求量的关系。一般的,如果针对常量分类讨论而求变量x(或y)的范围,常常把每类的结果以并列形式写出,如例1;如果被讨论量与所求量一致,则常常把每类的结果求并集作为最后结果,如例3的解法二;如果针对变量x分类讨论二次变量y或者常量a的范围,则常常用集合运算形式给出结果,如例2、例3的解法一。至于是用交集形式还是用并集形式,这不难由题意及交集、并集的意义区分。当然变量与常量是相对的关系,即使在同一道题目里,这种相对关系也可以发生变化,这就需要细心。如:“已知a∈[-2,1]∪(1,5),求关于x的方程-a+3=0的解的取值范围。”在这个问题中,只考虑求根,a是常量,但考虑解x=|a-1|(a-3)的取值范围时,x是随着a的变化而变化,此时,应把a当成变量。依上所述,分类求x的范围后,需把每类的结果求并集。