赋值法在解数学题中的应用
2011-12-29王新珂
考试周刊 2011年2期
在解数学题时,人们一般运用逻辑推理方法,一步一步地寻求必要条件,最后求得结论。对于有些问题,我们若能根据其具体情况,合理地、巧妙地对某些元素赋值,特别是赋予确定的特殊值(如0、1、-1等),往往能使问题获得简捷有效的解决,这就是赋值法。现举例阐述这一方法的具体应用。
一、赋值法在求函数表达式中的应用
例1:设f(x)的定义域为自然数集,且满足条件f(x+1)= f(x)+f(y)+xy,及f(1)=1,求f(x)。
分析:因为f(x)的定义域为自然数集,可令y=1,使f(x+1)=f(x)+f(y)+xy中只含有x,再令x=1、2、3、…、n-1,然后用累加的方式可求出f(n),即f(x)。
解:∵f(x)的定义域为N,取y=1,则有f(x+1)=f(x)+x+1
∵f(1)=1
∴f(2)=f(1)+2
f(3)=f(2)+3
……
f(n)=f(n-1)+n
以上各式相加,有f(n)=1+2+3+…+n=
∴f(x)=x(x+1),x∈N.
二、赋值法在判定函数奇偶性中的应用
例2:已知f(x+y)+f(x-y)=2f(x)f(y),对一切实数x、y都成立,且f(0)≠0,求证f(x)为偶函数。
分析:由题设可知x、y为任意实数,可令x=0,得f(y)+f(-y)=2f(0)f(y),再令y=0,得2f(0)=2f(0),得f(0)=1;代入f(y)+f(-y)=2f(0)f(y)得f(-y)=f(y),从而判断出f(x)为偶函数。
证明:令x=0,则已知等式变为f(y)+f(-y)=2f(0)f(y)…①
在①中令y=0,则2f(0)=2f(0)
∵f(0)≠0
∴f(0)=1
∴f(y)+f(-y)=2f(y)
∴f(-y)=f(y)
∴f(x)为偶函数.
三、赋值法在判定、证明函数单调性中的应用
例3:已知函数f(x)的定义域为(0,+∞),当x>1时,f(x)>0,且f(xy)=f(x)+f(y)。
(1)求f(1);
(2)证明f(x)在定义域上是增函数。
分析:求f(1)的值需要在等式f(xy)=f(x)+f(y)中构造出含有f(1)的等式,只需令x=y=1即可;判断抽象函数的单调性的基本方法是定义法,其关键是根据所给条件判断f(x)-f(x)的符号,多数情况下需要设法构造出x-x或的因式。
解:(1)令x=y=1,得f(1)=0。
(2)设x>x>0,则>1,
∴f()>0.
在等式f(xy)=f(x)+f(y)中令y=,
得f(1)=f(x)+f()=0
∴f()=-f(x)
∴f()=f(x)+f()=f(x)-f(x)>0
即f(x)>f(x)
故f(x)在定义域(0,+∞)上是增函数.
四、赋值法在处理特殊与一般关系题型中的应用
例4:过点M(p,0)任作一条直线交抛物线y=2px(p>0)于P、Q两点,则+的值为()。
A. B.C.D.
分析:从题设条件中可知过点M(p,0)的直线具有任意性,直接解题非常繁琐,而从选择支中知道结论具有唯一确定性,因此可用特殊代一般赋予条件以特殊值来求解,就会很简单。
解:取过点M(p,0)与x轴垂直的直线x=p,则P(p,p),Q(p,-p),
∴+=+=,故选D.
五、赋值法在有关二项式中求“系数和”中的应用
例5:已知(x-x+1)=a+ax+ax+ax+ax,则a+a+a+a=?摇?摇 ?摇?摇?摇?摇。
分析:从已知条件中可知,等式左侧不是二项式,右侧按x的升幂排列,不能从二项式定理入手,但就等式本身而言,x是同一值,欲求a+a+a+a,从右侧可知,当x=1时,可得a+a+a+a+a,再去掉a,这时再令x=0就可得出。
解:令x=0,得a=1,
令x=1,得a+a+a+a+a=1,
∴a+a+a+a=0.
例6:设(x+1)(2x+1)=a+a(x+2)+a(x+2)+…+a(x+2),则a+a+a+…+a的值为( )。
A.-2 B.-1C.1D.2
分析:本题类似于上一题,但要注意右侧中需将x+2看做整体。
解:令x+2=1,即x=-1,
可得a+a+a+…+a=[(-1)+1][2×(-1)+1]=-2
故选A.