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技巧的误区

2008-12-09汤建锋

中学数学研究 2008年10期
关键词:解题技巧数形误区

汤建锋

数学解题技巧是数学的灵魂,它既体现了数学的灵活多变,又培养了学生思维的创造性.然而,技巧有时却是一把双刃剑,许多同学使用不当,反而落入技巧的陷阱.本文结合几个案例来谈谈使用技巧的误区,以供大家参考.

一、走下神坛的形

数形结合是重要的数学思想,也是分析问题,解决问题的有力工具,由于它的直观、快捷,许多同学对它青睐有加,“言必形,形必果”,是很多人的解题信条,然而,形真的那么神吗?

例1 (2006年陕西卷)已知函数f(x)=ax2+2ax+4(0

(A)f(x1)>f(x2) (B)f(x1)

(C)f(x1)=f(x2)

(D)f(x1)与f(x2)的大小不能确定

分析:许多同学看到此题马上想到数形结合,f(x)的对称轴为x=-1,作出函数图像后却发现由于a是变量,无法准确判断x1,x2与-1的位置关系,迫于无奈只好选D,然而我们若从数入手,直接作差f(x2)-f(x1)=a(x2-x1)(x2+x1+2)=a(x2-x1)(3-a),答案一目了然,选A.

例2 函数f(x)=14x2,若存在实数t,使当x∈[1,m](m>1)时,f(x+t)≤x恒成立,求m的取值范围.

分析:由f(x+t)≤x,得14(x+t)2≤x,即x2+(2t-4)x+t2≤0,x∈[1,m](m>1)时恒成立,构造函数g(x)=x2+(2t-4)x+t2,如图1,则

g(1)=t2+2t-3≤0,

g(m)=m2+(2t-4)m+t2≤0,分析到此处,由于变量太多,大多数同学在此卡住,仅少数同学求出-3≤t≤1,再通过对称轴x=2-t∈[1,5],结合g(x)图像勉强猜出1

正解:由14(x+t)2≤x,可得|x+t|≤2x,即-x-2x≤t≤-x+2x,x∈[1,m]时恒成立,则[-x-2x]玬ax≤t≤[-x+2x]玬in,-3≤t≤-(m-1)2+1,

∴-(m-1)2+1≥-3,∴1

评注:尺有所长,寸有所短,任何一种方法,技巧都有其局限性.本题由于变量多,函数图像位置不定,当直观静止的图形运动变化起来,许多同学就无所适从了,既然如此,我们不妨换个角度,抛开形的束缚直接从数入手反而会柳暗花明又一春.

二、平平淡淡才是真

许多同学在解题时重技巧轻计算,奉奇思妙解为“阳春白雪”,视常规解法为“下里巴人”,结果往往在“阳春白雪”前碰壁,欲速则不达.

例3 (07全国卷Ⅰ理)设函数f(x)=ex-e-x.若对所有x≥0都有f(x)≥ax,求a的取值范围.

分析:不等式恒成立问题主要有两种方法:构造新函数或分离参数法.构造法往往要对参数分类讨论,计算量大,所以大多数同学喜欢简洁明了运算少的分离参数法.

解:由题意当x=0时,不等式成立;当x>0时,可得a≤ex-e-x獂,即a≤[ex-e-x獂]玬in,设g(x)=ex-e-x獂,得g′(x)=(x-1)ex+(x+1)e-x獂2,令g′(x)=0,无法求出方程的根,故极值也无法求出.做到此处,只能“突然死亡”,功亏一篑.

正解:令g(x)=f(x)-ax,则g′(x)=f′(x)-a=ex+e-x-a,(玦)若a≤2,当x>0时,g′(x)=ex+e-x-a>2-a≥0,故g(x)在(0,+∞)上为增函数,所以x≥0时,g(x)≥g(0),即f(x)≥ax.

(玦i)若a>2,方程g′(x)=0的正根为x1=玪n玜+a2-42,此时,若x∈(0,x1),则g′(x)<0,故g(x)在该区间为减函数.所以,x∈(0,x1)时,g(x)

评注:在技巧碰壁时,蓦然回首,才发现被忽视的却是最有效的,繁琐的往往是最简单的.

三、华山不止一条道

灵活多变的解题技巧有时也会转化为定势.对任何一种技巧的强化,必然会加深解题时固定的思维倾向,使我们不假思索地进入它所设定的路径和圈套,一条道走到黑而浑然不觉.

例4 x>0,y>0,x+y+1=xy,求2x+y的最小值.

错解:由xy=x+y+1≥2xy+1,得xy≥1+2,所以2x+y≥22xy≥22+4.

这是作业中大多数同学的答案,我觉得很奇怪,因为在基本不等式的运用中多次强调“相等”的重要性,按道理不可能犯这样低级的错误,问了几个同学,他们说:我们也知道这方法不对,本来也不会这样做的,因为看到条件中的x+y+1=xy,很容易想起逆代法,对等式两边同除以xy,得1x+1y+1xy=1,∴2x+y=(1x+1y+1xy)(2x+y)=3+yx+2xy+2y+1x,结果发现无法进行下去,迫于无奈才用了第一种方法.

原来如此,许多同学看到等式中有x+y,xy很容易联想到逆代法,却没有发现式中多了常数1,正是不起眼的“1”使同学们原来顺畅的思维阻塞,束手无策.

正解:由x+y+1=xy,得y=x+1x-1(x>1),∴2x+y=2x+x+1x-1=2(x-1)+2x-1+3≥7.

评注:世易时移,变法宜矣 ,在解题时经常会遇到一些形似而质异的问题,若仍然生搬硬套则解题技巧反而会转化为思维定势,使解题者落入技巧的陷阱.

总之,任何事物都有其两面性,解题技巧也不例外,它有时是一座桥,可以让我们顺利渡过问题之河,有时却象一堵墙,阻挡我们前进的步伐.因此,我们在重视它的同时应保持清醒的认识,以免步入技巧的误区.

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