☉江蘇省張家港市沙洲中學 洪曉鴿
極限思維是解決一些特殊數(shù)學問題的一種重要的數(shù)學思想.解題過程中,若能靈活地借助極限思想處理一些相關(guān)問題,利用從有限到無限,從近似到精確,從量變到質(zhì)變,往往可以有效避開抽象、復雜的討論與運算,降低難度,優(yōu)化過程,進而得以快速破解問題,起到事半功倍的效果.
例1 函數(shù)f(x)=lnx+ex的零點所在的區(qū)間可能是下面中的( ).
分析:通過計算,結(jié)合函數(shù)(fx)=lnx+ex在各選項中相應(yīng)點函數(shù)值的正負情況,結(jié)合根的存在定理得以確定零點所在的區(qū)間,而對于特殊點0,+∞,經(jīng)??梢圆捎脴O限思維加以處理.
點評:本題主要考查根的存在性定理,函數(shù)的零點及其應(yīng)用.解決此類問題的方法技巧主要有兩種:(1)通過函數(shù)的圖象加以直觀確定;(2)結(jié)合根的存在定理加以運算判斷.利用極限思維來處理函數(shù)的零點問題,回避困難計算,以巧取勝.
分析:常規(guī)方法是直接通過函數(shù)的解析式的特點來確定函數(shù)的圖象問題,判斷難度不小.而通過自變量x的取值的極限性來分析圖象的走勢,可以比較簡單快捷、直觀形象地確定答案.
故選擇答案:B.
點評:本題采用極限思維,通過自變量x的兩個變化極限所對應(yīng)的因變量y的取值情況,結(jié)合選項中的相關(guān)圖象來排除即可.極限思維在解決函數(shù)的圖象問題時,關(guān)鍵在于根據(jù)題目條件,考慮相應(yīng)函數(shù)中的解析式、圖象、函數(shù)值等的極限取值,并結(jié)合所對應(yīng)的極限取值,利用函數(shù)的相關(guān)知識來解決,淡化函數(shù)的運算與變換過程,降低難度.
例3 (2016·浙江文·13)設(shè)點F1,F(xiàn)2分別是雙曲線左、右焦點.若點P在雙曲線上,且△F1PF2為銳角三角形,則|PF1|+|PF2|的取值范圍是______.
分析:采用常規(guī)方法求解難度比較大且計算繁雜,而從雙曲線的定義入手,通過分類討論,結(jié)合極限思維分別確定當∠F1PF2與∠F1F2P為極限值90°時,對應(yīng)關(guān)系式|PF1|+|PF2|所對應(yīng)的極端值,數(shù)形結(jié)合即可得到△F1PF2為銳角三角形時對應(yīng)關(guān)系式|PF1|+|PF2|的取值范圍.
解析:由題可得a=1,b= ■ 3 ,c=2,不失一般性,假定P是雙曲線1上第一象限內(nèi)的點,結(jié)合雙曲線的定義有|PF1|-|PF2|=2a=2,可得|PF1|=|PF2|+2,下面通過極限思維來討論:
(1)當∠F1PF2=90°時,由勾股定理可得|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2,整理則有|PF2|2+2|PF2|-6=0,解得|PF2|=-1(負值舍去),此時|PF1|+|PF2|=2;
(2)當∠F1F2P=90°時,由勾股定理可得|PF1|2=|PF2|2+|F1F2|2,解得|PF2|=3,此時|PF1|+|PF2|=8;
而由題知△F1PF2為銳角三角形,結(jié)合極限思維并數(shù)形結(jié)合可得|PF1|+|PF2|∈(2,8),
點評:本題采用極限思維,根據(jù)曲線上的點的移動所對應(yīng)的直角三角形的極端元素入手,結(jié)合極端情況下所對應(yīng)的直角三角形的三邊之間的關(guān)系來轉(zhuǎn)化.極限思維在解決解析幾何問題時,可以結(jié)合極端元素條件下的解析幾何的相關(guān)知識來轉(zhuǎn)化與應(yīng)用,化一般為特殊,這樣操作起來思維清晰,難度降低,過程簡潔,最后又要從特殊回歸到一般,從而使得問題得以正確解答.
例4 正三棱錐S—ABC相鄰兩側(cè)面所成的角為α,則α的取值范圍是( ).
分析:直接處理存在一定的難度,而且非??简炛庇^想象能力與分析問題處理問題的能力.而以動制靜,利用SO的大小變化極限思維來分析在兩個極端情況下,對應(yīng)的相鄰兩側(cè)面所成的角的取值情況,從而得以快捷判斷.
解析:在正三棱錐S-ABC中,如圖1所示,SO⊥底面ABC,O為正△ABC的中心,當SO→0時,此時正三棱錐S-ABC的高趨近于0,結(jié)合圖象可知,相鄰兩個側(cè)面的夾角趨近于π,當SO→+∞時,此時正三棱錐S-ABC的高趨近于+∞,結(jié)合圖象可知,此時正三棱錐S-ABC無限接近于一個正三棱柱,數(shù)形結(jié)合可知其相鄰兩個側(cè)面的夾角無限接近
故結(jié)合極限思維并數(shù)形結(jié)合可知,正三棱錐相鄰兩個側(cè)面所成角的取值范圍選擇答案:C.
點評:運用運動觀點、極限的思想去觀察、分析、處理問題,直接利用極端位置所對應(yīng)的角度來分析,省去空間幾何圖形的直觀想象,同時也省去相應(yīng)的運算求解,可達到意想不到的效果.
分析:根據(jù)創(chuàng)新定義,結(jié)合組合數(shù)公式加以分析與判斷,同時解答時還要根據(jù)極限的思維加以分析.
點評:解決此類創(chuàng)新定義問題,必須按照一定的數(shù)學規(guī)則和要求,結(jié)合相關(guān)知識加以創(chuàng)新,同時按照一定的數(shù)學規(guī)則和要求、結(jié)合各相關(guān)數(shù)學知識加以邏輯推理和計算等,從而得以解決問題.而在處理過程中,有時非常規(guī)問題就得用非常規(guī)的方法,利用極限思維來處理相應(yīng)的取值極限,也是非常巧妙的方法.
其實,利用極限思想,在實際求解一些特殊數(shù)學問題時可以避免復雜運算,探索解題新思路,大有“撥開云霧見晴天”的美好感覺.特別在解決一些數(shù)學問題中,利用極限思維來考慮極端情形,可以以動制靜,簡化計算,化繁為易,達到巧妙、快捷、正確解答的目的,拓展思維,培養(yǎng)能力.