数学中的极限思想及其应用(3)

2019-04-22 08:49

例9:已知?1?a?1,?1?b?1,求证

112?? 221?a1?b1?ab分析:本题属于不等式证明,可用作差比较法、三角换元法,分析法等,但用极限思想尤为简单 ?1?1?a2?a4?a6?..., 21?a1246?1?b?b?b?..., 21?b11224466???2?(a?b)?(a?b)?(a?b)?...221?a1?b

?2?2ab?2a2b2?2a3b3?...

?2?1?ab?a2b2?a3b3...??2 1?ab当且仅当a?b时,等号成立,故原不等式成立。

2.4.3应用极限思想并结合排除法解决不等式解集问题

?x?0?例10:不等式组?3?x2?x 的解集是( )

?3?x?2?x?A x0?x?2? B ?x0?x?2.5? C x0?x?6 D ?x0?x?3? 分析:此不等式组中关健是解绝对值不等式

???3?x2?x,但是过程相当复杂,如果应?3?x2?x用极限思想并结合排除法,此题便可轻松获解。 解:当x?3时,

3?x2?x1?0,?,显然原绝对值不等式不成立,故排除选项D 3?x2?x5当x?2时,

3?x12?x3?x2?x?,故排除选项A ?0,显然?3?x52?x3?x2?x3?x12?x1?,?,显然原绝对值不等式不成立,故又排除3?x112?x9而当x?2.5时,

选项B。

故正确选项为C。

2.5数学极限思想在平面几何图形中的应用

2.5.1利用极限思想求某些平面图形阴影部分面积

10

例11 求抛物线y?x2与直线x?1及x轴围城的阴影部分面积S

图三

解:在x轴上将线段?0,1?等分为n份,每份长度为

1,以每份线段为底,以此线段端点n坐标对应抛物线的值为高分别作n个矩形,由此可见,这n个矩形的面积之和Sn近似等于图中阴影部分面S,当n???时,Sn?S

?Sn?M1?M2?...?Mn

11121n?()2?()2?...?()2 nnnnnn?1222(1?2?...?n) 3nn(n?1)(2n?1)2n3?3n2?n?? 336n6n2n3?3n2?n1?S?limSn?lim?

n??n??6n332.5.2利用极限思想解决圆锥图形的问题

例12:已知抛物线y2?2px(p?0),试问:在x轴正方向上是否必存在一点M,使得对于抛物线上任意一点过M 的弦PQ均有

11?为定值。 MP2MQ2 11

图四

分析:假设符合条件的点M存在,考虑过点M的一条特殊的弦(垂直与x轴的弦的情形),设Mx0,0?、P0x0,y0?、Q0x0,?y0?,则

???111121 ?????22222MPMQ0y0y0y0px00但是仅凭此式还是看不出M点的位置,再考虑过点M的弦的极限情形一弦与x的正半轴重合,此时过点M的弦PQ的一个端点Q是原点,另一个端点P,则可看成是一个在无穷远的点,

即MP???,则点Mp,0?

下面证明过点Mp,0?的任意一条弦PQ均有

11111,于是,解得x0?p。于是可猜得顶???2222px0x0MPMQ0x00??11为定值。 ?22MPMQ00设过点M的直线方程为

?x?p?tcos?y?tsin?代入抛物线方程得t2sin2??2ptcos??2p2?0

设方程的两根为t1、t2,它们的几何意义分别为MP、MQ的长,则

?2p22pcos?t1?t2?,t1t2?2 2sin?sin?1111(t1?t2)2?2t1t24p2cos2??4p2sin2?1??2 ??2?2?422224ppMPMQt1t2t1t2故点M(p,0)是符合条件的点。

12

2.6 数学极限思想在立体几何中的应用

2.6.1数学极限思想在解决求立体图形体积中的应用

'''例13:如图,直三棱柱ABC?ABC的体积为V,P、Q分别是侧棱AA' 、CC'上的点,

'且AP?CQ,则四棱锥B?APQC的体积为( )

图五

(A).

1111V (B) V (C)V (D) V

3245解:由于上、下底三角形形状未定,P、Q可移动,直接找VB?APQC与V之间的关系不太方便,在此可考虑P、Q的极端位置:令P?A、Q?C' , 则有

1VB?APQC?VB?ACC'?VC'?ABC?V,故选(B)。

32.6.2利用极限思想探索立体图形的等量关系

例14:一个正四棱台上、下底面边长分别为a、b,高为h,且侧面积等于两底面积之和,则下列关系中正确的是( )。 (A)

11111111111?? (B) ? (C) ?? (D) ?? habha?babhbah解析考虑极限情况:令a?b,则由侧面积等于两底面积之和得a2?b2?4ah,即a?2h 对照选项可知(A)符合,故选(A)。

2.6.3利用极限思想解决探索动点轨迹

''''例15:如图,正方体ABCD?ABCD,且点P在侧面BCC'B'及边界上运动,且总保持

AP?BD',则动点P的轨迹是( )

13

图六

'''' (A)线段BC (B)线段BC (C) BB中点与CC中点连成的线段

'(D) BC中点与BC中点连成的线段

解:直接求符合条件的点P的轨迹不容易,因此,可以考察各选择支P点的极端位置。

'的端点C (即点P与端点C重合)时,易证AP?BD';当P点运动P点运动到线段BC'到线段BC的端点B'时,也易证AP?BD'。而选择支B、C、D中,当P点运动到各

线段的端点时都不满足AP?BD'。故选(A)。

14


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