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分类讨论,也称分情况讨论,当一个数学问题在一定的题设下,其结论并不唯一时,我们就需要对这一问题进行必要的分类。将一个数学问题根据题设分为有限的若干种情况,在每一种情况中分别求解,最后再将各种情况下得到的答案进行归纳综合。分类讨论是根据问题的不同情况分类求解,它体现了化整为零和积零为整的思想与归类整理的方法。
一、 分类讨论应遵循的原则
分类讨论是一种重要的数学思想,同时也是一种重要的解题策略.在研究问题时,要认真审题,思考全面,根据其数量差异或位置差异进行分类。分类讨论应遵循的原则是1. 分类应按同一标准进行;2. 分类讨论应逐级进行;3. 分类应当不重复,不遗漏。
例1 (2012·杭州)已知抛物线y=k(x+1)(x-)与x轴交于点A,B,与y轴交于点C,则能使△ABC为等腰三角形的抛物线的条数是( )
A. 2? B. 3? C. 4? D. 5
分析 根据抛物线的解析式可得C(0,-3),表示出抛物线与x轴的两个交点的横坐标,再根据△ABC是等腰三角形,从边的角度分三种情况进行讨论,求得k的值,即可求出答案.
解: 根据题意,得C(0,-3).
令y=0,则k(x+1)(x)=0,得x=-1或x=,
设A点的坐标为(-1,0),则B(,0),
(1) 当AC=BC时,=1,可得k=3;
(2) 当AC=AB时,
①点B在点A的右面时,
∵AC==,则AB=AC=,B点的坐标为(-1,0),=-1,k=;
②点B在点A的左面时,B点的坐标为(--1,0),=--1,k=-;
(3) AB=BC,点B只有可能在A点的右面,得
(+1)2=32+()2,k=,
当所以能使△ABC为等腰三角形的抛物线的条数是4条;
故选C.
这道题学生易丢解,特别是第二种情况还应分B点在A点的左面和右面两种情况,因而做分类讨论题一定要做到逐级进行,做到不重复,不遗漏。
二、 分类讨论的类型
分类讨论,一方面可将复杂的问题分解为若干个简单的问题,另一方面恰当的分类可避免丢值漏解,从而提高全面虑问题的能力,提高周密严谨的数学素养。特别是当我们所研究的各种对象之间过于复杂,或涉及范围比较广泛时,可采用分类讨论的方进行解决,即对部题中的各种情况进行分类,或对所涉及的范围进行分割,然后分别研究和求解,那么在具体问题中,哪些问题需要分类讨论呢?
1. 数学概念的内涵需要分类讨论
这类问题主要考查学生对概念的掌握情况,常见的如绝对值,平方根,不等式,方程,函数等等。只要在平时牢固把握概念的内涵,解决这类问题就会得心应手。
例2 若|a|=3,=5,则|a+b|=_______。
分析 因|a|=3,可得a=3或-3, =|b|,可得b=5或-5,因而分4种情况进行讨论,(1) a=3,b=3(2) a=3,b=-3(3) a=-3,b=3(4)a=-3,b=-3,易得|a+b|=2或8.
2. 问题中的条件需要分类讨论。
有些题目的结论不是单一的,具体的,因而条件的可能性的是多样的,需要对题目的条件进行分类讨论,从而解决问题。 ?
例3 如图,正方形ABCD的边长是2,BE=CE,MN=1,线段MN的两端在CD、AD上滑动。当DM=? 时,△ABE与以D、M、N为顶点的三角形相似。
分析 当△ABE与以D、M、N为顶点的三角形相似时,DM可以与BE是对应边,也可以与AB是对应边,所以本题分两种情况:
(1) 当DM与BE是对应边时,
=,即=,DM=
(2) 当DM与AB是对应边时,
=,即=,DM=
故DM的长是或
如果题目改成△ABE~△MDN,则只有一种情况了。
3. 问题中的变量需要分类讨论。
例4 (2010·柳州)如图,AB是⊙O的直径,弦BC=2 cm,F是弦BC的中点,∠ABC=60°.若动点E以2 cm/s的速度从A点出发沿着A→B→A方向运动,设运动时间为t(s)(0≤t<3),连接EF,当t值为多少时,△BEF是直角三角形?
分析 △BEF中,只要变量BE的长确定了,则△BEF就确定了,若要△BEF是直角三角形,分两种情况,(1)∠BFE=90°,(2)∠BEF=90°,当∠BEF=90°,变量t存在A→B和B→A两种可能。
解:∵AB是⊙O的直径,∠ABC=60°,∴∠C=90°,AB=2BC=4.
(1) 当∠BFE=90°时,∵F是BC中点,∴BF=×2=1.
在Rt△BEF中,∠B=60°,∴BE=2BF=2×1=2,AE=4-2=2.
又∵AE=2t,∴2t=2,t=1.
(2) 当∠BEF=90°时,
①点E在A→B时,Rt△BEF时,BE=BF=,∴AE=4-=3,∴2t=3,t=1.75.
②点E在B→A时,t=1.75+=2.25时,∠BEF=90°.
综上,t=1或1.75或2.25.
4. 形状,位置的变化需要分类讨论。
例5 (2012·杭州)如图,AE切⊙O于点E,AT交⊙O于点M,N,线段OE交AT于点C,OB⊥AT于点B,已知∠EAT=30°,AE=3,MN=2.
(1) 求∠COB的度数;
(2) 求⊙O的半径R;
(3) 点F在⊙O上(FME是劣弧),且EF=5,把△OBC经过平移、旋转和相似变换后,使它的两个顶点分别与点E,F重合.在EF的同一侧,这样的三角形共有多少个?你能在其中找出另一个顶点在⊙O上的三角形吗?请在图中画出这个三角形,并求出这个三角形与△OBC的周长之比.
分析 第(1)(2)求得∠COB=30°,R=5,
(3) 把△OBC经过平移、旋转和相似变换后,使它的两个
顶点分别与点E,F重合.在EF的同一侧,这样的三角形共有
三种情况,(1)BC变换到EF(2)OB变换到EF(3)OC变换到EF,
而每一情况又存在两种可能,因此一共有6种情况。这样三角形
有6个,如下图所示:
周长比易求得为5:1.
分类讨论思想是在数学知识的发生和应用的过程中形成和发展的,在知识发展的各个阶段所反映出不同的层次性。在数学教学中,我们既要重视数学知识应用阶段的教学,更要重视形成阶段的教学,把数学思想方法的训练贯穿于教学始终,充分揭示数学思维过程,将“发现过程中的数学”返璞归真地教给学生,帮助他们了解问题的本来面目,恢复问题的本源。我想,这才是数学教学追寻的最终目的。
针对训练
1. 已知直角三角形两边x、y的长满足,|x2-4|+=0则第三边长为? 。
2. 如图,在平面直角坐标系xOy中,分别平行x、y轴的两直线a、b相交于点A(3,4),连接OA,若在直线a上存在点P,使△AOP是等腰三角形,那么所有满足条件的点P的坐标是( )
A. (8,4)
B. (8,4)或(-3,4)
C. (8,4)或(-3,4)或(-2,4)
D. (8,4)或(-3,4)或(-2,4)或
参考答案
1. 解:由已知易得x=2,y1=2,y2=3.
(1) 若x=2,y=2是三角形两条直角边的长,则第三边长为2,
(2) 若x=2,y=3是三角形两条直角边的长,则第三边长为,
(3) 若x=2是一直角边的长,y=3是斜边,则第三边长为。
∴第三边长为2或或。
2. 答案D
解析 ∵点A的坐标为(3,4),
∴OA==4.当AP=AO时,可知P1(-2,4)P2(8,4),
当OP=PA时,可知P3(-3,4),
当PO=PA时,设PO=PA=m.有(m-3)2+42=m2,m=,
m-3=,P4-,4,故选D.
(责任编辑:殷大才)
一、 分类讨论应遵循的原则
分类讨论是一种重要的数学思想,同时也是一种重要的解题策略.在研究问题时,要认真审题,思考全面,根据其数量差异或位置差异进行分类。分类讨论应遵循的原则是1. 分类应按同一标准进行;2. 分类讨论应逐级进行;3. 分类应当不重复,不遗漏。
例1 (2012·杭州)已知抛物线y=k(x+1)(x-)与x轴交于点A,B,与y轴交于点C,则能使△ABC为等腰三角形的抛物线的条数是( )
A. 2? B. 3? C. 4? D. 5
分析 根据抛物线的解析式可得C(0,-3),表示出抛物线与x轴的两个交点的横坐标,再根据△ABC是等腰三角形,从边的角度分三种情况进行讨论,求得k的值,即可求出答案.
解: 根据题意,得C(0,-3).
令y=0,则k(x+1)(x)=0,得x=-1或x=,
设A点的坐标为(-1,0),则B(,0),
(1) 当AC=BC时,=1,可得k=3;
(2) 当AC=AB时,
①点B在点A的右面时,
∵AC==,则AB=AC=,B点的坐标为(-1,0),=-1,k=;
②点B在点A的左面时,B点的坐标为(--1,0),=--1,k=-;
(3) AB=BC,点B只有可能在A点的右面,得
(+1)2=32+()2,k=,
当所以能使△ABC为等腰三角形的抛物线的条数是4条;
故选C.
这道题学生易丢解,特别是第二种情况还应分B点在A点的左面和右面两种情况,因而做分类讨论题一定要做到逐级进行,做到不重复,不遗漏。
二、 分类讨论的类型
分类讨论,一方面可将复杂的问题分解为若干个简单的问题,另一方面恰当的分类可避免丢值漏解,从而提高全面虑问题的能力,提高周密严谨的数学素养。特别是当我们所研究的各种对象之间过于复杂,或涉及范围比较广泛时,可采用分类讨论的方进行解决,即对部题中的各种情况进行分类,或对所涉及的范围进行分割,然后分别研究和求解,那么在具体问题中,哪些问题需要分类讨论呢?
1. 数学概念的内涵需要分类讨论
这类问题主要考查学生对概念的掌握情况,常见的如绝对值,平方根,不等式,方程,函数等等。只要在平时牢固把握概念的内涵,解决这类问题就会得心应手。
例2 若|a|=3,=5,则|a+b|=_______。
分析 因|a|=3,可得a=3或-3, =|b|,可得b=5或-5,因而分4种情况进行讨论,(1) a=3,b=3(2) a=3,b=-3(3) a=-3,b=3(4)a=-3,b=-3,易得|a+b|=2或8.
2. 问题中的条件需要分类讨论。
有些题目的结论不是单一的,具体的,因而条件的可能性的是多样的,需要对题目的条件进行分类讨论,从而解决问题。 ?
例3 如图,正方形ABCD的边长是2,BE=CE,MN=1,线段MN的两端在CD、AD上滑动。当DM=? 时,△ABE与以D、M、N为顶点的三角形相似。
分析 当△ABE与以D、M、N为顶点的三角形相似时,DM可以与BE是对应边,也可以与AB是对应边,所以本题分两种情况:
(1) 当DM与BE是对应边时,
=,即=,DM=
(2) 当DM与AB是对应边时,
=,即=,DM=
故DM的长是或
如果题目改成△ABE~△MDN,则只有一种情况了。
3. 问题中的变量需要分类讨论。
例4 (2010·柳州)如图,AB是⊙O的直径,弦BC=2 cm,F是弦BC的中点,∠ABC=60°.若动点E以2 cm/s的速度从A点出发沿着A→B→A方向运动,设运动时间为t(s)(0≤t<3),连接EF,当t值为多少时,△BEF是直角三角形?
分析 △BEF中,只要变量BE的长确定了,则△BEF就确定了,若要△BEF是直角三角形,分两种情况,(1)∠BFE=90°,(2)∠BEF=90°,当∠BEF=90°,变量t存在A→B和B→A两种可能。
解:∵AB是⊙O的直径,∠ABC=60°,∴∠C=90°,AB=2BC=4.
(1) 当∠BFE=90°时,∵F是BC中点,∴BF=×2=1.
在Rt△BEF中,∠B=60°,∴BE=2BF=2×1=2,AE=4-2=2.
又∵AE=2t,∴2t=2,t=1.
(2) 当∠BEF=90°时,
①点E在A→B时,Rt△BEF时,BE=BF=,∴AE=4-=3,∴2t=3,t=1.75.
②点E在B→A时,t=1.75+=2.25时,∠BEF=90°.
综上,t=1或1.75或2.25.
4. 形状,位置的变化需要分类讨论。
例5 (2012·杭州)如图,AE切⊙O于点E,AT交⊙O于点M,N,线段OE交AT于点C,OB⊥AT于点B,已知∠EAT=30°,AE=3,MN=2.
(1) 求∠COB的度数;
(2) 求⊙O的半径R;
(3) 点F在⊙O上(FME是劣弧),且EF=5,把△OBC经过平移、旋转和相似变换后,使它的两个顶点分别与点E,F重合.在EF的同一侧,这样的三角形共有多少个?你能在其中找出另一个顶点在⊙O上的三角形吗?请在图中画出这个三角形,并求出这个三角形与△OBC的周长之比.
分析 第(1)(2)求得∠COB=30°,R=5,
(3) 把△OBC经过平移、旋转和相似变换后,使它的两个
顶点分别与点E,F重合.在EF的同一侧,这样的三角形共有
三种情况,(1)BC变换到EF(2)OB变换到EF(3)OC变换到EF,
而每一情况又存在两种可能,因此一共有6种情况。这样三角形
有6个,如下图所示:
周长比易求得为5:1.
分类讨论思想是在数学知识的发生和应用的过程中形成和发展的,在知识发展的各个阶段所反映出不同的层次性。在数学教学中,我们既要重视数学知识应用阶段的教学,更要重视形成阶段的教学,把数学思想方法的训练贯穿于教学始终,充分揭示数学思维过程,将“发现过程中的数学”返璞归真地教给学生,帮助他们了解问题的本来面目,恢复问题的本源。我想,这才是数学教学追寻的最终目的。
针对训练
1. 已知直角三角形两边x、y的长满足,|x2-4|+=0则第三边长为? 。
2. 如图,在平面直角坐标系xOy中,分别平行x、y轴的两直线a、b相交于点A(3,4),连接OA,若在直线a上存在点P,使△AOP是等腰三角形,那么所有满足条件的点P的坐标是( )
A. (8,4)
B. (8,4)或(-3,4)
C. (8,4)或(-3,4)或(-2,4)
D. (8,4)或(-3,4)或(-2,4)或
参考答案
1. 解:由已知易得x=2,y1=2,y2=3.
(1) 若x=2,y=2是三角形两条直角边的长,则第三边长为2,
(2) 若x=2,y=3是三角形两条直角边的长,则第三边长为,
(3) 若x=2是一直角边的长,y=3是斜边,则第三边长为。
∴第三边长为2或或。
2. 答案D
解析 ∵点A的坐标为(3,4),
∴OA==4.当AP=AO时,可知P1(-2,4)P2(8,4),
当OP=PA时,可知P3(-3,4),
当PO=PA时,设PO=PA=m.有(m-3)2+42=m2,m=,
m-3=,P4-,4,故选D.
(责任编辑:殷大才)