减元消参 简中求道
2014-11-07
含多元的数学问题是高中数学重要题型之一,也是同学们备感头疼的棘手题型.一方面,我们面对题中复杂的数量关系,难以将其中关系全部用数学式子表达出来;另一方面,式子虽然列出来了,但面对这些高次方程组或多元不等式,束手无策,没有清晰的思路.对于这些问题,我们需要精心设计一些有利于理解的问题,自主探究,找到解决问题的办法.
一、函数问题中的“消元”
例1 (2014年高考江苏卷,14)若△ABC的内角满足sinA+ sinB=2sinC,则cosC的最小值是_________.
破解 由正弦定理得a+ b=2c,由余弦定理结合基本不等式有:cosC= = = = - ≥ - = ,当且仅当a= b时等号成立.
反思 本题共含a,b,c三个变量,由题中等式a+ b=2c,代入消元后剩下两个变量a,b;再由基本不等式,将式子化为只含ab的一元问题了.类似问题在2008年高考江苏卷中也曾出现:x,y,z∈R?鄢,x-2y+3z=0, 的最小值为________.
例2 设函数f(x)=ex-ax+a(a∈R),其图象与x轴交于A(x1,0),B(x2,0)两点,且x1 (1)求a的取值范围; (2)证明:f ′ <0(f ′(x)为函数f(x)的导函数). 破解:(1)略. (2)因为e -ax1+a=0,e -ax2+a=0,两式相减得a= . 记 =s(s>0),则f′ =e - = [2s-(es-e-s)]. 设g(s)=2s-(es-e-s),则g′(s)=2-(es+e-s)<0,所以g(s)是单调减函数,则有g(s) 反思:本题第(2)问视 为整体,化二元为一元. 含多个变量求最值或范围的问题,若从局部出发,看成是几个不相干的变量来处理,则变量之间的关系会变得错综复杂,“剪不断理还乱”,因此,需要调整视角,把一些关于多个变量的代数式作为一个有机整体,设多变元构成的整体为“新元”,将“多元”问题改造成“一元”问题. 二、向量问题中的“消元” 例3 已知平面上一定点C(2,0)和直线l:x=8,P为该平面上一动点,作PQ⊥l,垂足为Q,且 + · - =0. 若EF为圆N:x2+(y-1)2=1的任一直径……
