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分类讨论思想在高中数学解题中的应用

2018-03-19四川省贸易学校史雪梅

数学大世界 2018年4期
关键词:极大值单调区间

四川省贸易学校 史雪梅

分类讨论思想在高中数学解题中的应用可以有效弱化问题难度,对培养学生数学思维具有帮助。高中数学比较抽象,学生理解起来有难度,而在解题教学中应用分类讨论思想,能够为学生提供更为清晰的解题思路,有助于提升解题效率。

一、分类讨论思想概述

1.定义

分类讨论思想又称为“逻辑化分思想”,它是将所有研究的数学对象划分成若干个不同的主体,随后依据多个主体逐一解析与求解的数学思想。分类讨论思想在高考中占据非常重要的地位,相关数学问题具备较强的逻辑性与探究性,难度比较大,涉猎多种数学题型,可以说是无孔不入。

2.意义

基于分类讨论思想的解题指导,学生的解题思维能力将得到全面提升。因为高中数学知识比较抽象,不易理解,解题难度对于学生而言比较大,所以借助分类讨论思想的应用,能够帮助学生准确把握数学关系,对培养学生逻辑思维具有帮助。由此可见,分类讨论思想在数学解题教学中十分关键,教师需要予以重视。

二、分类讨论常见类型

其一,由数学概念引起的分类讨论:部分数学概念自身是分类的,如绝对值、指数函数、直线斜率、对数函数等。

其二,由性质、公式、定理的限制引发的分类讨论:部分数学定理、计算公式、数学性质是分类给出的,在条件不一致的情况下,需要进行分类讨论,如等比数列的前n项和公式、函数单调性等。

其三,由数学计算要求引发的分类讨论:如除法运算中除数不为零、偶次方根为非负、指数运算中底数的要求、对数真数与底数的要求、不等式两边同乘以一个正数、复数及三角函数的定义域等。

其四,由图形的变化引起的分类讨论:部分图形的类型、位置等需要进一步分类;角的终边所在象限;点线面的位置关系等。

其五,由参数变化引起的分类讨论:某些含有参数的问题,如含参数的方程、不等式,由于不同参数值要使用不同的求解或证明方法等。

三、分类讨论思想在高中数学解题中的具体应用

1.函数方面

将分类讨论思想应用于函数问题中,需要事先对函数中涉及的参数进行分类讨论,在学生能够从多个研究视角解析问题时,再对问题条件进行深度剖析,有效提升解题效率。

例 1 已知函数f(x)=x|x2-a|,a∈R。 当a=3 时,求函数f(x)在区间[0,b]上的最大值。0。当-<x< 时,f′(x)=3-3x2=-3(x-1)(x+1)。 当 -1<x<1时,f′(x)>0; 当-<x<-1或1<x< 时,f(x)<0。 所以f(x)的单调递增区间是+∞);f(x)的单调递减区间是

由区间定义可知,b>0。(1)若0<b≤1时,则[0,b]∈[-1,1],因此函数f(x)在[0,b]上是增函数, ∴当x=b时,f(x)有最大值f(b)=3b-b3。(2)若1上单调递增,在[1,b]上单调递减,因此,在x=1时取到极大值f(1)=2,并且该极大值就是函数f(x)在区间[0,b]上的最大值。 ∴当x=1时,f(x)有最大值2。f(x)=3x-x3在[0,1]上单调递增,在上单调递减, 因此,在x=1时取到极大值f(1)=2,在上单调递增,在x=b时,f(x)有最大值f(b)=b3-3b。≤0,(b+1)2(b-2)≤0,b≤ 2。 ∴当时,f(x)取到最大值f(1)=2。②当f(1)<f(b),解得b>2,∴当b>2时,f(x)在x=b时取到最大值f(b)=b3-3b。

综上所述,函数y=f(x)在区间[0,b]上的最大值为

2.数列方面

利用分类讨论思想解决数学数列方面的问题时,需要重点讨论数列周期性问题,逐一求证各项问题。在学生解题遇到困难时,教师需要给予适当的思路引导,使学生巧妙使用分类讨论解题问题,从而不断增强解题能力。

例2 已知数列{an}满足a1=5,a2=5,an+1=an+6an-1(n∈N*,n≤2),若数列{an+1+λan}是等比数列, 已知k为奇数时,求证:

除了上述内容之外,分类讨论思想还可以解答概率、几何等问题,教师需要提高对其的重视,在日常教学中有意识地引导学生使用该方法,配合教师的教育指导,从而不断提升学生的数学解题能力。

[1]徐玲玲.分类讨论思想在高中数学解题中的应用研究[J].中华少年,2017(13):137-138.

[2]沈淼楠.分类讨论思想在高中数学解题中的应用[J].课程教育研究,2017(12):146-147.

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