数学解题,“三审”题目
2015-06-26李菁菁高明
李菁菁 高明
摘要:高中数学竞赛和高考试题内容具有广泛性与深刻性的特点,其解答也包含着丰富的机智思想,制定“三审”题目的策略有助于扩展知识、拓展视野、延展思维、深化解题方法、提高解题技巧,以及培养创新思维能力。
关键词:审条件;审结论;审方法
中图分类号:G634.6文献标志码:A文章编号:2095-9214(2015)06-0037-01
波利亚在《怎样解题》中提到解题的第一个环节是“弄清问题”,它是对问题表征进行认识的过程,通过审条件、审结论、审方法三方面去理解题意,抓住关键信息,明确命题的意图,进而找到解题的突破口,“三审”是成功解决问题的前提。
一、审条件
条件是解题的基础和依据。审条件就是要充分利用题目中的已知条件,将条件进行分解、转化、组合,挖掘隐含信息,找到它们之间的内在联系,同时要抓住关键特征,明确命题的意图,寻找解题的突破口。
例1、若实数x,y满足方程组(x-1)2011+(x-1)2009+2010x=4020(y-1)2011+(y-1)2009+2010y=0,则
x+y=.(2010年全国高中数学联赛新疆维吾尔自治区预赛)
分析与解答:条件是关于变量x,y的高次方程,单独解出x,y非常困难。抓住题目中的隐含条件,即方程的结构特征和数量特征,将其变形为:
(x-1)2011+(x-1)2009+2010(x-1)=2010(y-1)2011+(y-1)2009+2010(y-1)=-2010,
观察可发现这两个方程有较明显的特征,两式的左边结构相同,右边的两个数互为相反数。此时可构造函数f(t)=t2011+t2009+2010t,再利用相关性质:
(1)函数f(t)为奇函数,有f(x-1)=-f(y-1)=f(1-y);
(2)函数f(t)为R的单调递增函数,则由f(x-1)=f(1-y)可得x-1=1-y。
故x+y=2。
二、审结论
结论的证明或解答是解题的目的、落脚点。审结论就是在解题前要知道题目求的是什么,明确解题方向。而对于某些选择题,往往可以从结论入手,将结论分成互斥的类型,从而寻找到解决问题的思路。
例2、设函数f(x)=ex+x-a(a∈R,e为自然对数的底数),若曲线y=sinx上存在点(x0,y0)使得f(f(y0))=y0,则a的取值范围是().(2013四川高考数学,理10)
A.1,eB.e-1-1,1C.1,e+1D.e-1-1,e+1
分析与解答:从结论入手,可发现A、C选项不含0元素,B、D选项含有0元素,则将选项分为两类:A、C与B、D。
(1)当a=0时,f(x)=ex+x,为增函数。则f(0)=1,有f(f(0))=e+1>1,不满足要求,排除B、D。而对于A、C选项,只要考虑a=e+1是否满足要求即可。
(2)当a=e+1时,f(x)=ex+x-e-1,有f(0)=1,而f(f(1))=-e无意义,排除C,故答案选A。
三、审方法
方法就是解题的手段、技巧,是解题的重要工具。审方法就是挖掘题目中的条件,可以利用数学公式、定理等来得到解决问题的思路。多角度、全方面地思考如何利用这些条件来解决问题,有助于提高人的思维能力。
例5、函数f(x)=3x-6+3-x的值域是.(2013年全国高中数学联合竞赛江西赛区预赛)
分析与解答:
方法1(函数的性质)函数的定义域为2,3,由连续函数在闭区间内必有最值,且通常在端点处或极值点处取得,而f(2)=1,f(3)=3,f′(114)=0,f(114)=2,因此f(x)的值域为1,2。
方法2(数形结合法)由于涉及根式运算,较复杂,可考虑使用换元法。令3x-6=a,3-x=b,原函数变为y=a+b,又有a2+3b2=3,即a23+b2=1(a≥0,b≥0)。现考虑直线b=-a+y与椭圆a23+b2=1(a≥0,b≥0)的位置关系。(如图2),利用数形结合思想可知:直线与椭圆第一象限有交点,故y最小在点(0,1)处取,此时y=1,y最大满足a23+b2=1b=-a+y,由其判别式为0,可解得y=2处取得,所以y∈1,2,即f(x)的值域为1,2。
方法3(三角代换法)由于变数3x-6与3(3-x)之和为定值,联想到三角函数的性质。因为0≤3-x≤1,令3-x=cos2α,α∈0,π2,则3x-6=3sin2α。
原函数变为f(α)=3sinα+cosα=2sin(α+π3),又π3≤α+π3≤5π6
则f(α)∈1,2。
(作者单位:西华师范大学数学与信息学院)