摘要: 近年高考數(shù)學(xué)分類(lèi)討論題學(xué)生得分率很低,本文針對(duì)學(xué)生易犯的錯(cuò)誤以數(shù)道題目為例,談?wù)劮诸?lèi)討論思想在解題中的正確應(yīng)用。
關(guān)鍵詞: 分類(lèi)討論思想 解題 正確應(yīng)用
分類(lèi)討論是高中數(shù)學(xué)重要的思想方法之一,因試題覆蓋的知識(shí)點(diǎn)多,知識(shí)面廣,具有明顯的“邏輯性,綜合性,探索性”的特點(diǎn),能體現(xiàn)“著重考查學(xué)生數(shù)學(xué)能力”的要求,所以成為歷年高考的熱點(diǎn)之一。從近幾年高考學(xué)生的答題情況看,分類(lèi)討論題得分率很低,學(xué)生出錯(cuò)往往是因?yàn)椴恢篮螘r(shí)、為何分類(lèi),在分類(lèi)過(guò)程中存在重復(fù)與遺漏現(xiàn)象。本文從以下幾個(gè)方面談?wù)劮诸?lèi)討論思想在解題中的正確應(yīng)用,和讀者共同探討。
一、概念分類(lèi)型
它是由數(shù)學(xué)概念引起的分類(lèi)討論,如絕對(duì)值的定義、不等式的定義、二次函數(shù)的定義、直線與平面所成的角等,這類(lèi)問(wèn)題應(yīng)以所定義的概念進(jìn)行分類(lèi)、討論,并且注意概念所受的限制。
例1.已知:A(-1,0),B(1,0),P為平面內(nèi)一點(diǎn),若,|PA|+|PB|=2a,求P點(diǎn)的軌跡。
分析:由于2a的取值范圍直接影響著P點(diǎn)的軌跡,因而須比較2a與|AB|的大小。
解:當(dāng)2a>2,即a>1時(shí),由橢圓定義可知,P點(diǎn)的軌跡是以A、B為焦點(diǎn)的橢圓;當(dāng)2a=2,即a=1時(shí),P點(diǎn)的軌跡是以A、B為端點(diǎn)線段;當(dāng)2a<2,即a<1時(shí),P點(diǎn)的軌跡不存在。
二、運(yùn)算需要型
它是由數(shù)學(xué)運(yùn)算要求引起的分類(lèi)討論,如除法運(yùn)算中除式不為0、在實(shí)數(shù)集內(nèi)偶次方根的被開(kāi)方數(shù)為非負(fù)數(shù)、不等式兩邊同除以一個(gè)正數(shù)還是負(fù)數(shù)、三角函數(shù)的定義域等。
例2.已知向量且 =(cos x,sin x), =(cos ,-sin )且x∈[0, ],若f(x)= #8226; -2λ| + |的最小值是- ,求λ的值。
分析:f(x)=2(cosx-λ) -1-2λ
令cosx=t∈[0,1],
從而g(t)=2(t-λ) -1-2λ。
這樣就轉(zhuǎn)化成一個(gè)軸動(dòng)而區(qū)間定的二次函數(shù)的最值問(wèn)題。由于二次函數(shù)的對(duì)稱軸位置直接影響著函數(shù)的單調(diào)性和最值,因此我們有必要對(duì)對(duì)稱軸在區(qū)間的內(nèi)部、外部進(jìn)行討論,即分λ<0,0≤λ≤1,λ>1三種情況。結(jié)果為λ
= 。
三、公式條件型
它是由函數(shù)的性質(zhì)、定理、公式的限制引起的分類(lèi)討論,有些函數(shù)性質(zhì)、定理在不同條件下有不同的結(jié)論,或者在一定的限制條件下才成立。例如:均值定理、等比數(shù)列數(shù)列前n項(xiàng)和公式、指對(duì)數(shù)函數(shù)的單調(diào)性等。
例3.公比為q(q≠0)的等比數(shù)列{a }的前n項(xiàng)和為S ,設(shè)S =,求S的取值集合。
分析:要求S,則先求S ,而等比數(shù)列{a }的前n項(xiàng)和公式受q=1和q≠1的制約,因而需要分類(lèi)討論。
解:(1)q=1時(shí),S =na ,S =2na , = ,= 。
(2)q≠1時(shí),S = , = = 。
①|q|<1時(shí),=1;②|q|>1時(shí),=0。
綜上,S的取值集合是{0,1, }。
四、圖形位置不確定型
它是由圖形位置的不確定性引起的討論,當(dāng)已知條件不能確定圖形位置時(shí),在求解或證明的過(guò)程中,則需根據(jù)可能出現(xiàn)的圖形位置進(jìn)行分類(lèi)討論,此類(lèi)問(wèn)題在立體幾何或解析幾何中較為常見(jiàn)。
例4.求過(guò)點(diǎn)P(-1,2)且與點(diǎn)A(2,3)和B(-4,5)距離相等的直線L的方程。
分析一:若設(shè)直線的點(diǎn)斜式方程,須分斜率存在和不存在兩種情況進(jìn)行討論。
分析二:按A、B在L的同側(cè)和A、B在L的異側(cè)兩種情況進(jìn)行討論,即L∥AB和L過(guò)AB的中點(diǎn)。
答案為:x=-1和x+3y-5=0。
五、參數(shù)變化型
某些含參數(shù)的問(wèn)題由于參數(shù)取值的不同會(huì)導(dǎo)致所得結(jié)果不同,或者由于對(duì)不同的參數(shù)值要運(yùn)用不同的求解或證明方法。如含參數(shù)的方程或不等式,直線的點(diǎn)斜式方程等,這時(shí)需要進(jìn)行分類(lèi)討論。
例5.解關(guān)于x的不等式:ax +2ax+1>0。
分析:對(duì)含參數(shù)不等式的討論應(yīng)逐級(jí)進(jìn)行:最高次項(xiàng)系數(shù)、有無(wú)實(shí)根、根的大小等。本題關(guān)鍵是確定對(duì)參數(shù)a分兩級(jí)討論,做到不重不漏。首先根據(jù)a是否為0來(lái)分類(lèi),然后按a>0與a<0和判別式來(lái)進(jìn)行二級(jí)分類(lèi)。像這種多級(jí)討
論的問(wèn)題,要層次分明,每一級(jí)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)明確,最后要有總結(jié)。解略。
六、其他
根據(jù)實(shí)際問(wèn)題具體分析進(jìn)行分類(lèi),如排列組合、概率問(wèn)題,應(yīng)用問(wèn)題等。
例6.由12人組成課外文娛小組,其中5個(gè)人只會(huì)跳舞,5個(gè)人只會(huì)唱歌,2個(gè)人既會(huì)跳舞又會(huì)唱歌,若從中選出4個(gè)會(huì)跳舞,4個(gè)會(huì)唱歌的人去排演節(jié)目,共有多少種不同的選法?
解析:設(shè)既會(huì)跳舞,又會(huì)唱歌的二人為甲、乙。
(1)按唱歌的人選分類(lèi)
①唱歌從甲、乙二人中選兩人,有c#8226;c#8226;c=50種不同的選法。
②唱歌從甲、乙二人中選一人,有c#8226;c#8226;c=300種不同的選法。
③唱歌不從甲、乙二人中選,有c#8226;c=175種不同的選法。
則N=50+300+175=525
(2)按甲、乙二人是否被選出及去向分類(lèi)
①甲、乙二人都被選出且都唱歌,有c#8226;c#8226;c=50種不同的選法。
②甲、乙二人都被選出且都跳舞,有c#8226;c#8226;c=50種不同的選法。
③甲、乙二人都被選出且一人跳舞一人唱歌,有c#8226;c#8226;c#8226;A=200種不同的選法。
④甲、乙二人一人被選出且唱歌,有c#8226;c#8226;c=100種不同的選法。
⑤甲、乙二人一人被選出且跳舞,有c#8226;c#8226;c=100種不同的選法。
⑥甲、乙二人都不被選出,有c#8226;c=25種不同的選法。
則N=50+50+200+100+100+25=525。
總結(jié):從以上兩種方法可以看出,選取的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不同,分類(lèi)的復(fù)雜程度也不同。如何合理地選取分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),是值得我們?cè)趯W(xué)習(xí)中摸索、探討的問(wèn)題。
例7、甲、乙、丙三人進(jìn)行某項(xiàng)比賽,每局有兩人參加,沒(méi)有平局,在一局比賽中,甲勝乙的概率為 ,甲勝丙的概率為 ,乙勝丙的概率為 。比賽的規(guī)則是先由甲和乙進(jìn)行第一局的比賽,然后每局的獲勝者與未參加此局比賽的人進(jìn)行下一局的比賽,在比賽中,有人獲勝兩局就算取得比賽得勝利,比賽結(jié)束。求甲取得比賽勝利的概率。
分析:甲取得比賽勝利,即在甲勝兩局之前,乙丙沒(méi)有勝兩局的情況。為了使分類(lèi)不重不漏,可以根據(jù)需比賽的局?jǐn)?shù)來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。
解:經(jīng)分析甲取得比賽勝利須比賽二局或四局,有以下幾種情況:①比賽兩局,即甲勝乙,甲勝丙;②比賽四局,即甲勝乙,丙勝甲,乙勝丙,甲勝乙;③比賽四局,即乙勝甲,丙勝乙,甲勝丙,甲勝乙。其概率為p= × + × × × + × × × = 。
以上只是通過(guò)幾個(gè)具體的例子分析總結(jié)了引起分類(lèi)討論的原因及需要注意的問(wèn)題,但分類(lèi)討論畢竟是貫穿于整個(gè)高中數(shù)學(xué)的思想方法,要想靈活應(yīng)用,則需要我們有一定的知識(shí)積累,并在平時(shí)學(xué)習(xí)中善于歸納總結(jié),鍛煉思維的靈活性和嚴(yán)謹(jǐn)性,本文旨在拋磚引玉,希望這種方法能引起大家足夠的重視。
參考文獻(xiàn):
[1]汪昌政.分類(lèi)整合思想方法專題復(fù)習(xí)講座.數(shù)學(xué)通報(bào),第48卷第1期.
[2]張為茂.分類(lèi)討論思想細(xì)節(jié)與高分.2008年第一版.
注:“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文?!?/p>