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拙文[1]通過9道例題闡述了“編擬習(xí)題時應(yīng)注意問題的存在性”的觀點,本文再通過7道例題進一步闡述這一觀點.
筆者的分析編題者沒有給出這道題的答案.
所以h(x)是奇函數(shù).因為
所以h(x)是減函數(shù).
對此題的分析,再一次說明了編擬習(xí)題時應(yīng)注意問題的存在性.
例2(《高中數(shù)學(xué)同步檢測三級跳(必修5)》(李振雷主編,中國財政經(jīng)濟出版社,2010年出版,2015年印刷)第36頁第10題)設(shè)數(shù)列{an}(n=1,2,3,…)的前n項和Sn滿足Sn=2an-a3,且a1,a2+1,a3成等差數(shù)列,求數(shù)列{an}的通項公式.
常規(guī)解法由題設(shè)Sn=2an-a3(n∈N*),可得an=Sn-Sn-1=2an-2an-1(n≥2),
an=2an-1(n≥2),
從而a2=2a1,a3=2a2=4a1.
又因為a1、a2+1,a3成等差數(shù)列,即a1+a3=2(a2+1).
所以a1+4a1=2(2a1+1),解得a1=2.
所以數(shù)列{an}是首項為2,公比為2的等比數(shù)列,得an=2n.
注下面再給出該題的另一種解法:
由題設(shè)Sn=2an-a3(n∈N*),可得
a1=S1=2a1-a3,a1=a3,
a1+a2=S2=2a2-a3=2a2-a1,a2=2a1,a1+a2+a3=S3=2a3-a3=a3,a2=-a1,
所以a2=2a1=-a1,a1=0.
在常規(guī)解法中已得到an=2an-1(n≥2),所以an=a1·2n-1=0(n∈N*).
但an=0(n∈{N*)不滿足后面的題設(shè)“a1,a2+1,a3成等差數(shù)列”,說明題設(shè)有多余[2],建議去掉后面的題設(shè).
題4(很可能有印刷錯誤)可能源于2015年高考四川卷文科、理科第16(1)題:
設(shè)數(shù)列{an}(n=1,2,3,…)的前n項和Sn滿足Sn=2an-a1,且a1,a2+1,a3成等差數(shù)列.
常規(guī)解法設(shè)AB=c,BC=a,CA=b.在△ABC中,角B、C的平分線分別是BD、CE.
筆者的分析本題是道錯題.因為可證得:
進而可得欲證結(jié)論成立.
可得欲證結(jié)論成立.
例4(2013年高考浙江卷理科第15題)設(shè)F為拋物線C:y2=4x的焦點,過點P(-1,0)的直線l交拋物線C于兩點A、B,點Q為線段AB的中點,若|FQ|=2,則直線的斜率等于______.
筆者的分析求得kAB=±1后,還應(yīng)檢驗它是否滿足題設(shè)“過點P(-1,0)的直線l交拋物線C于兩點A、B”.事實上,此時直線l與拋物線C相切(即兩點A、B重合),說明所求直線的斜率不存在.
圖1
例5(2014年高考全國新課標卷Ⅰ文科第16題)如圖1,為測量山高MN,選擇A和另一座山的山頂C為測量觀測點.從A點測得M點的仰角∠MAN=60°,C點的仰角∠CAB=45°,以及∠MAC=75°,從C點測得∠MCA=60°.已知山高BC=100 m,則山高MN=______m.
圖2
筆者的分析 我們先證明
定理2 (1)若三條射線SA、SB、SC不共面,則∠ASB+∠BSC>∠ASC;
(2)底面是凸多邊形的棱錐在頂點處的所有頂角之和小于周角.
證明當(dāng)∠ASB≥∠ASC時,可得欲證結(jié)論成立.
圖3
當(dāng)∠ASB<∠ASC時,如圖3所示,可在∠ASC內(nèi)(包括端點S)作∠ASB=∠ASD′,再在射線SB,SD′上分別截取相等的線段SB′,SD′.又過點B′,D′作平面分別與射線SA、SC交于點A′、C′.
進而可得△SA′B′≌ △SA′D′(邊角邊),所以A′B′=A′D′,∠ASB=∠ASD′.
在△A′B′C′中,可得A′B′+B′C′>A′C′=A′D′+D′C′,B′C′>D′C′.
在△SB′C′與△SD′C′中,由余弦定理可得cos∠B′SC′
所以∠ASB+∠BSC>∠ASD′+∠D′SC=∠ASC.
(2)下面只證明五棱錐S-ABCDE的情形.如圖4所示,由定理2(1)可得
∠SAE+∠SAB>∠EAB;
∠SBA+∠SBC>∠ABC;
∠SCB+∠SCD>∠BCD;
∠SDC+∠SDE>∠CDE;
∠SED+∠SEA>∠DEA.
把它們相加后,由三角形、五邊形內(nèi)角和定理可得
5π-(∠ASB+∠BSC+∠CSD+∠DSE+∠ESA)>3π,
∠ASB+∠BSC+∠CSD+∠DSE+∠ESA<2π,
圖4
得欲證結(jié)論成立.
下面再來分析上面的這道高考題及其解法.
如圖5所示,延長MN至M′,使得NM=NM′,延長CB至C′,使得BC=BC′.
圖5
進而可得Rt△ANM≌Rt△ANM′,∠NAM=∠NAM′,AM=AM′;還可得Rt△ABC≌Rt△ABC′,∠CAB=∠C′AB,AC=AC′.
可得四邊形CBNM≌四邊形C′BNM′,所以CM=C′M′,進而可得△ACM≌△AC′M′(邊邊邊),∠MAC=∠M′AC′.
所以∠NAM′+∠M′AC′+∠C′AB=∠NAM+∠MAC+∠CAB=60°+75°+45°=180°,
∠MAM′+∠M′AC′+∠C′AC+∠CAM=180°·2=360°.
進而可得凸四棱錐A-MCC′M′在頂點A處的所有頂角之和為周角,這與定理2(2)相矛盾!
這就說明這道高考題中的圖1不準確,即在圖1中不存在四棱錐A-BCMN,即點A應(yīng)當(dāng)在線段BN上.
下面再用另一種方法說明點A應(yīng)當(dāng)在線段BN上.
例5出錯的原因是沒有注意到滿足題設(shè)的四棱錐A-BCMN不存在.
例6(1987年高考全國卷理科第15題)一個正三棱臺的下底和上底的周長分別為30cm和12cm,而側(cè)面積等于兩底面積之差,求斜高.
圖6
(其中h′是正三棱臺的斜高),
筆者的分析以上解法貌似嚴謹無誤,但該題卻是一道錯題——錯在滿足題設(shè)的正三棱臺不存在!
圖7
如圖8所示,分別作點A′、B′、C′在平面ABC上的射影A″、B″、C″,可得點A″、B″、C″均在△ABC內(nèi),再由射影面積公式可得
S等腰梯形ABB′A′>S四邊形ABB″A″,S等腰梯形BCC′B′>S四邊形BCC″B″,S等腰梯形CAA′C′>S四邊形CAA″C″,
(易證三個四邊形ABB″A″,BCC″B″,CAA″C″均是等腰梯形且兩兩全等).
把它們相加后,即得正三棱臺的側(cè)面積大于下底面積與上底面積之差.
圖8
同理,還可證得:
(1)正棱臺的側(cè)面積大于下底面積與上底面積之差;
(2)若一個棱臺的上底面在下底面上的射影在下底面內(nèi),則該棱臺的側(cè)面積大于下底面積與上底面積之差.
(3)三棱臺的側(cè)面積大于下底面積與上底面積之差(可分上底面恰有0個、1個、3個頂點在下底面上三種情形獲證).
猜測棱臺的側(cè)面積大于下底面積與上底面積之差.