分类讨论思想在解题中的应用
一、复习策略
分类讨论思想是解决问题的一种逻辑方法,也是一种数学思想,这种思想在简化研究对象,发展思维方面起着重要作用,因此,有关分类讨论的思想的数学命题在高考试题中占有重要地位.
所谓分类讨论,就是在研究和解决数学问题时,当问题所给对象不能进行统一研究,我们就需要根据数学对象的本质属性的相同点和不同点,将对象区分为不同种类,然后逐类进行研究和解决,最后综合各类结果得到整个问题的解决,这一思想方法,我们称之为“分类讨论的思想”.
1. 分类讨论的思想方法是中学数学的基本方法之一,是历年高考的重点 ⑴分类讨论的思想具有明显的逻辑特点;
⑵分类讨论问题一般涵盖知识点较多,有利于对学生知识面的考察; ⑶解决分类讨论问题,需要学生具有一定的分析能力和分类技巧; ⑷分类讨论的思想与生产实践和高等数学都紧密相关. 2. 分类讨论的思想的本质
分类讨论思想的本质上是“化整为零,积零为整”,从而增加了题设条件的解题策略. 3. 运用分类讨论的思想解题的基本步骤 ⑴确定讨论对象和确定研究的区域;
⑵对所讨论的问题进行合理的分类(分类时需要做到不重复、不遗漏、标准统一、分层不越级);
⑶逐类讨论:即对各类问题详细讨论,逐步解决; ⑷归纳总结,整合得出结论.
4. 明确分类讨论的思想的原因,有利于掌握分类讨论的思想方法解决问题,其主要原因有:
⑴由数学概念引起的分类讨论:如绝对值定义、等比数列的前n项和公式等等; ⑵由数学运算要求引起的分类讨论:如偶次方根非负、对数中的底数和真数的要求、不等式两边同乘以实数对不等号方向的影响等等; ⑶由函数的性质、定理、公式的限制引起的分类讨论; ⑷由几何图形中点、线、面的相对位置不确定引起的分类讨论;
⑸由参数的变化引起的分类讨论:某些含参数的问题,由于参数的取值不同会导致所得结果不同,或由于不同的参数值要运用不同的求解或证明方法;
⑹其他根据实际问题具体分析进行分类讨论,如排列、组合问题,实际应用题等. 5. 分类讨论思想的类型
⑴问题中的变量或含有需讨论的参数的,要进行分类讨论的; ⑵问题中的条件是分类给出的;
⑶解题过程不能统一叙述,必须分类讨论的;
⑷涉及几何问题时,由几何元素的形状、位置的变化需要分类讨论的. 二、典例剖析
例1、(2007·上海)直角坐标系直角三角形ABC中,若
中,分别是与轴正方向同向的单位向量.在,则k的可能值个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4 解析:
由(2,1),(3,k),得(1,k-1),
由于为直角三角形,则,,都可能为直角,
由向量数量积为0,分别有或或,
解得或.
答案:B 点评:
本题主要考查向量运算及向量垂直的判定,也考查了学生分类讨论思想能力,引起分类的原因是直角三角形直角的不确定,但有的学生也可能想到位置有三种情况,故主观认为有三个值,这也是值得思考的.
例2、将一骰子连续抛掷三次,它落地时向上的点数依次成等差数列的概率为( )
A. B. C. D.
解析:
连续掷三次骰子出现点数的方法总数为差为1或-1的等差数列有
种,其中公差为0的等差数列有6个,公
个,所以
个,公差为2或-2的等差数列有
满足条件中的概率为.
答案:B 点评:
本题主要考查概率基础知识,排列组合知识和等差数列的性质,由于取出的三个数成等差数列,则三个数由于顺序且公差不确定,所以需要分类进行计数.
例3、(2007·陕西)已知椭圆右焦点的距离为
.
的离心率为,短轴一个端点到
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线l与椭圆C交于A,B两点,坐标原点O到直线l的距离为面积的最大值. 分析:
,求
圆锥曲线方程的确定要了解其中参数字母具有的几何意义,掌握字母间的基本关系. 解:
(1)设椭圆的半焦距为c,依题意,∴所求椭圆方程为.
(2)设,.
①当轴时,.
②当AB与x轴不垂直时,设直线AB的方程为.
由已知,得.
把代入椭圆方程,整理得,
,.
.
当且仅当
.
,即时等号成立.当时,,综上所述
∴当|AB|最大时,点评:
面积取最大值.
本题考查圆锥曲线的方程和直线与圆锥曲线间的位置关系.对于直线方程,根据斜率存在与否是本题产生讨论的原因.
例4、(2007·海南、宁夏)设函数.
(1)若当x=-1时,f(x)取得极值,求a的值,并讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)存在极值,求a的取值范围,并证明所有极值之和大于.
分析:
函数的极值、单调性是函数的重要性质.极值问题的解决,需要利用导数知识判断在该点两侧函数的单调性;而函数单调性的讨论则需要考察相应导数的符号问题. 解:
(1),依题意有,故.
从而.的定义域为.