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分类讨论思想在中学数学中的简单应用专题一

2013-12-26 19:35阅读:
分类讨论思想在中学数学中的简单应用

“数学思想方法”在数学教育、数学教学领域被广泛应用,它贯穿整个数学教学中,是数学教学的核心思想。
分类讨论是一种逻辑方法,是一种重要的数学思想,同时也是一种重要的解题策略,它体现了化整为零、积零为整的思想与归类整理的方法。有关分类讨论思想的数学问题具有明显的逻辑性、综合性、探索性,能训练人的思想条理性和概括性。
现在对分类讨论思想做出如下几个方面的见解分析:
分类讨论的步骤
用分类讨论思想解决问题的一般步骤是:
1.讨论的对象及讨论对象的取值范围的确定;
2.正确选择分类的标准,进行合理分类(分类时需要做到四大原则)
3.逐步讨论解决问题;
4.归纳并作出结论。
分类讨论思想的原因:
(1)由数学概念引起的分类讨论:
如绝对值定义、等比数列的前n项和公式等等;
(2)由数学运算要求引起的分类讨论:
如偶次方根非负、对数中的底数和真数的要求、不等式两边同乘以实数对不等号方向的影响等等;
(3)由函数的性质、定理、公式的限制引起的分类讨论;
(4)由几何图形中点、线、面的相对位置不确定引起的分类讨论;
如两直线的关系、直线和圆的位置关系、点和圆的位置关系、源于原的位置关系等等。
(5)由参数的变化引起的分类讨论:
某些含参数的问题,由于参数的取值不同会导致所得结果不同,或由于不同的参数值要运用不同的求解或证明方法;
(6)其他根据实际问题具体分析进行分类讨论;
如排列、组合问题,实际应用题等.
另外,某些不确定的数量、不确定的图形的形状或位置、不确定的结论等,都主要通过分类讨论,保证其完整性,使之具有确定性。
几大常见的分类题型
1、根据图形的特征进行分类(与数形结合相联系)
如:直线和圆根据直线与圆的交点个数可分为:直线与圆相离、直线与圆相切(内切和外切)、直线与圆相交。
例如:
已知直角三角形两条边长为3和4,则第三边长为——————
分析:分类讨论:当4为直角边时,则另外一
直角边为3。则第三边长为5。
当4为斜边时,则另一直角边为3,那么第三边长为√7
又如:
已知甲数的绝对值是乙数绝对值的3倍,且在数轴上表示这两数的点位于原点的两侧,两点之间的距离为8,求这两个数;若数轴上表示这两数的点位于原点同侧呢?
分析:从题目中寻找关键的解题信息,“数轴上表示这两数的点位于原点的两侧”意味着甲乙两数符号相反,即一正一负。那么究竟谁是正数谁是负数,我们应该用分类讨论的数学思想解决这一问题。
解:设甲数为x,乙数为y
由题意得: ∣x∣=3∣y∣, ∣x-y∣=8
(1)数轴上表示这两数的点位于原点两侧:
若x在原点左侧,y在原点右侧,即 x<0,y>0,则 4y=8 ,所以y=2 ,x= -6
若x在原点右侧,y在原点左侧,即 x>0,y<0,则 -4y=8 ,所以y=-2,x=6
(2)数轴上表示这两数的点位于原点同侧:
若x、y在原点左侧,即 x<0,y<0,则 -2y=8 ,所以y=-4,x=-12
若x、y在原点右侧,即 x>0,y>0,则 2y=8 ,所以y=4,x=12
1、 根据不等式的关系进行分类
例如:
解方程 ∣x+2∣+∣3-x∣=5
解析:对于绝对值问题,往往要对绝对值符号内的对象区分为正数、负数、零三种,在此方程中出现两个数的绝对值;即∣x+2∣和∣3-x∣,对于∣x+2∣应分为x=-2,x<-2,x>-2;对∣3-x∣应分为x=3,x<3,x>3,把上述范围画在数轴上,可见对这一问题应划分为三种情形:①x>-2,②-2≤x≤3,③x>3,得解如下:
①当x<-2时,化简-(x+2)+3-x=5 得x=-2,这与 x<-2矛盾,故x<-2时方程无解。
②当-2≤x≤3时,原方程x+3+3-x=5恒成立,故满足-2≤x≤3的一切实数x都是方程的解。
③当x>3时,化为x+2-(3-x)=5,得x=3,这与x>3矛盾,故x>3时无解。
综上所述,原方程的解为满足-2≤x≤3范围内的任意实数
2、 函数中的分类讨论(常见三角函数、二次函数等等)
例如1:
某学校需刻录一批电脑光盘,若到电脑公司刻录,每张需8元(包括空白光盘费);若学校自刻,除租用刻录机需120元外,每张还需成本4元(包括空白光盘)。问刻录这批光盘,到电脑公司刻录费用省,还是自刻录费用省?请说明理由。
解:设需要刻录x张光盘,则
到电脑公司刻录费用为y1=8x元,若自刻录费用y2=120+4x元。
当y1>y2时,解得x>30;当y1=y2时,解得x=30;当y1<y2时,解得x<30.
正好30张时,即x=30,到电脑公司刻录费用与自刻录费用一样省。
超过30张时,即x>30,还是自刻录费用省。
少于30张时,即x<30,到电脑公司刻录费用省。
例如2:
已知函救y=(m-1)x2+(m-2)x-1(m是实数)。如果函数的图象和x轴只有一个交点,求m的值。
分析:这里从函数分类的角度讨论,分 m-1=0 和 m-1≠0 两种情况来研究解决问题。
解:当m=l 时函数就是一个一次函数y=-x-1,它与x轴只有一个交点(-1,0)。
当 m-1≠0时,函数就是一个二次函数y=(m-1)x2+(m-2)x-1
当△=(m-2)2+4(m-1)=0,得 m=0。
抛物线 y=-x2-2x-1,的顶点(-1,0)在x轴上
3、 分类讨论在导数、数列中的应用
避免分类讨论的一般方法
1、消去问题中的参数,则有的讨论可避免分类讨论.
2、运用反面求解法是避免分类讨论的重要途径。
3、反客为主,变更主元的求解方法,往往能避免分类讨论。
4、若用合理选择公式法求解,则可以有效地避免分类讨论。
5、运用几何法求解,就可避开讨论。
6、运用判别式法求解,常常可以避免分类讨论。
7、若运用变量代换法求解,则可避开分类讨论。
8、若用命题等价转换法求解,则可回避分类讨论。
9、利用二次方程实根的分布法求解,就可以回避分类讨论。
10、若运动函数奇偶性求解,则可以避免分类讨论。
11、若用构造实系数二次方程求解,则可避开分类讨论。
12、若从化简已知条件入手求解,则可简化讨论甚至避开分类讨论。
13、利用整体讨论法求解,就可简化分类讨论。
14、若用化参数为函数的方法求解,则可简化讨论。
15、若能运用数形结合的方法求解,则可使问题讨论简化,乃至避免分类讨论。
总而言之,分类讨论思想在中学数学中起着很重要的作用,学好分类讨论思想,不仅仅有利于我们对所学知识的归纳,有利于我们应对平常的学习任务,更为我们日常生活中解决实际问题提供了一定的帮助。

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