分类讨论思想精读

来源 :高中生学习·高三文综版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:arnohuang123
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  分类讨论思想的本质是“化整为零,积零为整”.用分类讨论的思维策略解数学问题的操作过程:明确讨论的对象和动机→确定分类的标准→逐类进行讨论→归纳综合结论→检验分类是否完备(即分类对象彼此交集为空集,并集为全集).做到“确定对象的全体,明确分类的标准,分类不重复、不遗漏”的分析讨论.
  由数学概念、性质、运算引起的分类讨论
  (1)由数学概念引起的讨论要正确理解概念的内涵与外延,合理进行分类. (2)运算引起的分类讨论有很多,如除法运算中除数不为零,偶次方根为非负,对数运算中真数与底数的要求,指数运算中底数的要求,不等式两边同乘以实数[a],三角函数的定义域,去绝对值时的讨论及分段函数的讨论等.
  例1 当[x∈[-2,1]]时,不等式[ax3-x2+4x+3≥0]恒成立,则实数[a]的取值范围是( )
  A.[-5,-3] B. [[-6,-98]]
  C.[-6,-2] D.[-4,-3]
  解析 (1)当[-2≤x<0]时,不等式可转化为[a≤][x2-4x-3x3],
  令[f(x)=x2-4x-3x3(-2≤x<0)],
  则[f(x)=][-x2+8x+9x4]=[-(x-9)(x+1)x4],
  故函数[f(x)]在[-2,-1]上单调递减,在(-1,0)上单调递增.
  此时有[a≤fmin(x)=f(-1)=][1+4-3-1]=-2.
  (2)当[x=0]时,不等式恒成立.
  (3)当[0  令[g(x)=x2-4x-3x3(0  则[g′(x)=-x2+8x+9x4].
  故函数[g(x)]在(0,1]上单调递增,此时有[a≥gmax(x)=g(1)=1-4-31]=-6.
  综上,[-6≤a≤-2].
  答案 C
  由图形位置或形状引起的讨论
  求解有关几何图形问题时,由于几何元素的形状、位置变化的不确定性,所以需要根据图形的特征进行分类讨论.一般由图形的位置或形状变化引发的讨论包括:二次函数对称轴位置的变化;函数问题中区间的变化;函数图象形状的变化;直线由斜率引起的位置变化;圆锥曲线由焦点引起的位置变化或由离心率引起的形状变化.
  例2 已知变量[x,y]满足的不等式组[x≥0,y≥2x,kx-y+1≥0]表示的是一个直角三角形围成的平面区域,则实数[k]等于( )
  A.-[12] B. [12]
  C.0 D.-[12]或0
  解析 不等式组[x≥0,y≥2x,kx-y+1≥0]表示的可行域如图(阴影部分)所示.
  由图可知若不等式组[x≥0,y≥2x,kx-y+1≥0]表示的平面区域是直角三角形,只有直线[y=kx+1]与直线[x=0]垂直(如图①)或直线[y=kx+1]与直线[y=2x]垂直(如图②)时,平面区域才是直角三角形.
  [① ②]
  由图形可知,斜率[k]的值为0或-[12].
  答案 D
  由参数引起的分类讨论
  一般地,遇到题目中含有参数的问题,常常结合参数的意义和对结果的影响进行分类讨论. 此种题目为含参型,应全面分析参数变化引起结论的变化情况,参数有几何意义时还要适当地运用数形结合思想,分类要做到标准明确,不重不漏.
  例3 已知函数[f(x)=ex-ax2-bx-1],其中[a,b∈R],[e=]2.71828…为自然对数的底数.设[g(x)]是函数[f(x)]的导函数,求函数[g(x)]在区间[0,1]上的最小值.
  解析 由[f(x)=ex-ax2-bx-1]得,
  [g(x)=f(x)=ex-2ax-b].
  所以[g(x)=ex-2a].
  因此,当[x∈[0,1]]时,[g(x)∈[1-2a,e-2a]].
  (1)当[a≤12]时,[g(x)]≥0,
  所以[g(x)]在[0,1]上单调递增,
  因此[g(x)]在[0,1]上的最小值是[g(0)=1-b].
  (2)当[a≥e2]时,[g(x)]≤0,
  所以[g(x)]在[0,1]上单调递减,
  因此[g(x)]在[0,1]上的最小值是[g(1)=e-2a-b].
  (3)当[12  所以函数[g(x)]在区间[[0,ln(2a)]]上单调递减,在区间[(ln(2a),1]]上单调递增.
  于是,[g(x)]在[0,1]上的最小值是
  [g(ln(2a))=2a-2aln(2a)-b.]
  综上所述,当[a≤12]时,[g(x)]在[0,1]上的最小值是[g(0)=1-b].
  当[12  当[a≥e2]时,[g(x)]在[0,1]上的最小值是[g(1)=e-2a-b].
  常见的分类讨论问题
  (1)集合:注意集合中空集的讨论.
  (2)函数:对数函数或指数函数中的底数[a],一般应分[a>1]和[0  (3)数列:由[Sn]求[an]时分[n=1]和[n>1]讨论;等比数列中分公比[q=1]和[q≠1]讨论.
  (4)三角函数:角的象限及函数值范围的讨论.
  (5)不等式:解不等式时对参数的讨论,基本不等式相等条件是否满足的讨论.
  (6)立体几何:点线面及图形位置关系的不确定性引起的讨论.
  (7)平面解析几何:直线点斜式中[k]分存在和不存在,直线截距式中分[b=0]和[b≠0]讨论;轨迹方程中含参数时曲线类型及形状的讨论.
  (8)排列、组合、概率:分类计数问题.
其他文献
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