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特殊值法应用八型

2013-07-25

中学数学杂志 2013年5期
关键词:因式通性反证法

目前,全国各地特别强调通性通法,这无疑是正确的,但在强调通性通法的同时,不应该忽视特性特法,通性通法与特性特法是对立统一的,是相互依存的,通性通法是相对于特性特法而言的,无特性特法则也无通性通法.故坚持特性特法的研究是有一定道理的.2012年高考天津卷文科第(4)题、辽宁卷理科第(11)题、全国大纲卷文科第(6)题等不少试题的求解都用到了取特殊值的方法,或者说用取特殊值的方法收效较好.

在解某些数学问题时,选择适当的量,赋以一些特殊值,再分别进行研究;或将一些特殊值带入给定的表达式,以解决给定的问题;或将一般问题特殊化,复杂问题简单化,发现规律,寻求结论,探索解决问题的途径,这种方法可称为特殊值法,下面我们分八种类型谈谈特殊值法的应用.

一、解选择题

例1 多项式(x+1)(x+2)…(x+n)(n≥2,n∈N)乘开整理后,xn-2项的系数为( ).

二、待定系数

解:使原式成立的A、B、C、D也必使

A(x+2)(x+3)(x+4)+B(x+1)(x+3)(x+4)+C(x+1)(x+2)(x+4)+D(x+1)(x+2)(x+3)=1恒成立.

点评:去分母,将分式等式变成整式等式,其中四次进行多项式乘以多项式,再利用多项式恒等,解方程组也可求出A、B、C、D的值,但那样相当浩繁,苦不堪言.在这里,特殊值法清新自然、活泼可爱.

三、求代数式的值

例3 设(x2+x+1)1006=a0+a1x+a2x2+…+a2012x2012,求

log3[2(a0+a2+a4…+a2012)-1]的值.

解:令x=1有31006=a0+a1+a2+a3+…+a2012;

令x=-1有:1=a0-a1+a2-a3+…+a2012.

两式相加有:31006+1=2(a0+a2+a4+…+a2012),

所以log3[2(a0+a2+a4…+a2012)-1]=1006

点评:令x=1、令x=-1,这是在用特殊值法,但其实这就是这类问题求解的通性通法,这也说明特性特法有时就是通性通法,这时它们并不对立而是统一的.在这里,特殊值法探囊取物、妙手揭盖.

四、用于反证法

证明:函数定义域为非负实数集,假设y=cos是周期函数,则存在常数T≠0,使得定义域内的一切x都满足cos

点评:否定性命题的证明,大多用反证法,假设原命题不成立之后,寻求矛盾是关键,本题妙取两个特殊值矛盾立现.在这里,特殊值法立竿见影、多姿多彩.

五、函数性质的证明

例5 已知整式函数y=f(x),对一切a、b∈R,等式f(ab)=f(a)+f(b)恒成立,求证:f(x)必有因式x2-x.

解:令a=b=0有f(0)=f(0)+f(0)⇒f(0)=0,所以f(x)必有因式x.

令a=b=1有f(1)=f(1)+f(1)⇒f(1)=0,所以f(x)必有因式x-1.

从而f(x)必有因式x(x-1),即x2-x.

点评:因为整式函数y=f(x)有因式x-m等价于f(m)=0,故本题只需证明f(0)=0、f(1)=0,令a=b=0,得f(0)=0,令a=b=1,得f(1)=0,问题立即得解.在这里,特殊值法赏心悦目,舒心爽快.

六、发现规律探求结论

(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;

解:(Ⅰ)略,

七、归纳猜测结论

例7 已知数列{an},{bn}满足a1=1,b1=2,若an,bn,an+1成等差数列,

并且bn,an+1,bn+1成等比数列,求两数列的通项公式.

解:由已知有2bn=an+an+1,且1,又a1=1,b1=2,

计算得{an}前三项为:1,3,6,

证明:(略).

八、解决“恒成立”问题

例8 已知a,b,A,B∈R,f(θ)=1-acos θ-bsin θ-Acos 2θ-Bsin 2θ,

对于任意θ都有(fθ)≥0,求证a2+b2≤2,A2+B2≤1.

由已知有:f(β)≥0,f(π+β)≥0,

点评:利用辅助角化简原函数式,是比较明显的,因为结论中有平方,接下来直接证明所给两个不等式是颇有难度的,既然所给条件是一系列不等式,那就不妨先取几个已知不等式出来进行研究,这就是特殊值法.妙取四个特殊值,一切问题迎刃而解.至于如何取得理想的特殊值,那也有蛛丝马迹可寻,容下文分解.在这里,特殊值法另辟蹊径,奇兵奏凯.

所以tan0+tana+tan0tana=b⇒b=tana.①

综上所述,特殊值法应用广泛,既能简洁迅速解选择题,待定系数,求代数式的值,求定点坐标,辅助反证法推出矛盾,又能发现规律寻求结论,也能别开生面的解决“恒成立”的等式、不等式等问题.

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