高中数学解题思想和解题方法(8)

2019-08-31 12:56

【分析】由a+b+c=1 想到“均值换元法”,于是引入了新的参数,即设a=t1,b=

1+311222+t2,c=+t3,代入a+b+c可求。 33111【解】由a+b+c=1,设a=+t1,b=+t2,c=+t3,其中t1+t2+t3=0,

33311112222222∴ a+b+c=(+t1)+(+t2)+(+t3)=+(t1+t2+t3)+

3333311222222t1+t2+t3=+t1+t2+t3≥

331222所以a+b+c的最小值是。

3【注】由“均值换元法”引入了三个参数,却将代数式的研究进行了简化,是本题此种解法的一个技巧。

本题另一种解题思路是利用均值不等式和“配方法”进行求解,解法是:a+b+c=(a+b+c)-2(ab+bc+ac)≥1-2(a+b+c),即a+b+c≥

22222222221。 3两种解法都要求代数变形的技巧性强,多次练习,可以提高我们的代数变形能力。

x2y2例2. 椭圆+=1上有两点P、Q,O为原点。连OP、OQ,若kOP2kOQ=

164-

1 , 422 ①.求证:|OP|+|OQ|等于定值; ②.求线段PQ中点M的轨迹方程。

?x?4cosθ【分析】 由“换元法”引入新的参数,即设?(椭圆参数方程),参数

?y?2sinθθ

1、θ

2为P、Q两点,先计算kOP2kOQ得出一个结论,再计算|OP|+|OQ|,并运

22用“参数法”求中点M的坐标,消参而得。

?x?4cosθx2y2【解】由+=1,设?,P(4cosθ1,2sinθ1),Q(4cosθ2,2sin

164?y?2sinθθ

2),

- 36 -

E cosθ1 cosθ2+sinθ1 sinθ2=0,即cos(θ1-θ

D C O F )=0。 2 A B ∴ |OP|+|OQ|=16cosθ16cosθ

22222sin?12sin?21则kOP2kOQ==-,整理得到:?

44cos?14cos?2 S 1+4sinθ

221+

2+4sin

2=8+12(cos

1+cos

θ

(cos2θ1+cos2θ2)=202)=20+6

+12cos(θ

21+θ2)cos(θ1-θ2)=20,

即|OP|+|OQ|等于定值20。

2?xM?2(cos?1?cos?2)由中点坐标公式得到线段PQ的中点M的坐标为?,

y?sin??sin?12?Mx22所以有()+y=2+2(cosθ1 cosθ2+sinθ1 sinθ2)=2,

2x2y2即所求线段PQ的中点M的轨迹方程为+=1。

82【注】由椭圆方程,联想到a+b=1,于是进行“三角换元”,通过换元引入新的参数,转化成为三角问题进行研究。本题还要求能够熟练使用三角公式和“平方法”,

在由中点坐标公式求出M点的坐标后,将所得方程组稍作变形,再平方相加,即(cosθ

1+

22cosθ

2)

2+(sinθ

1+sinθ2)

2,这是求点M轨迹方程“消参法”的关键一步。

一般地,求动点的轨迹方程运用“参数法”时,我们可以将点的x、y坐标分别表示成为一个或几个参数的函数,再运用“消去法”消去所含的参数,即得到了所求的轨迹方程。

本题的第一问,另一种思路是设直线斜率k,解出P、Q两点坐标再求:

设直线OP的斜率k,则OQ的斜率为-点有:

1,由椭圆与直线OP、OQ相交于PQ两4k?x2?4y2?16?0422,消y得(1+4k)x=16,即|xP|=; ?2y?kx1?4k? - 37 -

?x2?4y2?16?01|8k|?2,消y得(1+)x=16,即|x|=; ?12Q24k1?4k?y??4kx?所以|OP|+|OQ|=(1?k2?

2241?4k2)+(1?21|8k|2) ?216k1?4k220?80k222==20。即|OP|+|OQ|等于定值20。 21?4k在此解法中,利用了直线上两点之间的距离公式|AB|=1?kAB2?|xA-xB|求|OP|

和|OQ|的长。

例3.已知正四棱锥S—ABCD的侧面与底面的夹角为β,相邻两侧面的夹角为α,求证:cosα=-cosβ。

【分析】要证明cosα=-cosβ,考虑求出α、β的余弦,则在α和β所在的三角形中利用有关定理求解。

【解】连AC、BD交于O,连SO;取BC中点F,连SF、OF;作BE⊥SC于E,连DE。则∠SFO=β,∠DEB=α。

设BC=a (为参数), 则SF=

22OFa=,

cosβ2cosβSC=SF2?FC2=(aa22)?()

2cosβ2=

a2cosβ1?cos2β

1a1?cos2?2cos?SF2BCa2又 ∵BE==?

SC2cosβ=

a1?cos?2

- 38 -

a222??2a2BE2?BD21?cos2?在△DEB中,由余弦定理有:cosα===-

2BE2a22?1?cos2?cosβ。

所以cosα=-cosβ。

【注】 设参数a而不求参数a,只是利用其作为中间变量辅助计算,这也是在参数法中参数可以起的一个作用,即设参数辅助解决有关问题。

Ⅲ、巩固性题组:

1. 已知复数z满足|z|≤1,则复数z+2i在复平面上表示的点的轨迹是________________。

2. 函数y=x+2+1?4x?x2的值域是________________。

3. 抛物线y=x-10xcosθ+25+3sinθ-25sinθ与x轴两个交点距离的最大值为_____

A. 5 B. 10 C. 23 D. 3

4. 过点M(0,1)作直线L,使它与两已知直线L1:x-3y+10=0及L2:2x+y-8=0所截得的线段被点P平分,求直线L方程。 5. 求半径为R的球的内接圆锥的最大体积。

6. f(x)=(1-acosx)sinx,x∈[0,2π),求使f(x)≤1的实数a的取值范围。

222222232

2a?12a(a?1)7. 若关于x的方程2x+xlg+lg()+lg2=0有模为1的虚根,求3a?12a8a2实数a的值及方程的根。

8. 给定的抛物线y=2px (p>0),证明:在x轴的正向上一定存在一点M,使得对于抛物线的任意一条过点M的弦PQ,有

1+1为定值。

|MP|2|MQ|22

- 39 -

七、反证法

与前面所讲的方法不同,反证法是属于“间接证明法”一类,是从反面的角度思考问题的证明方法,即:肯定题设而否定结论,从而导出矛盾推理而得。法国数学家阿达玛(Hadamard)对反证法的实质作过概括:“若肯定定理的假设而否定其结论,就会导致矛盾”。具体地讲,反证法就是从否定命题的结论入手,并把对命题结论的否定作为推理的已知条件,进行正确的逻辑推理,使之得到与已知条件、已知公理、定理、法则或者已经证明为正确的命题等相矛,矛盾的原因是假设不成立,所以肯定了命题的结论,从而使命题获得了证明。

反证法所依据的是逻辑思维规律中的“矛盾律”和“排中律”。在同一思维过程中,两个互相矛盾的判断不能同时都为真,至少有一个是假的,这就是逻辑思维中的“矛盾

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