APP下载

从几对似同实异的题目说起

2018-12-27孙夏珍

新世纪智能(数学备考) 2018年11期
关键词:表达式切线常数

孙夏珍

我们都知道解题离不开思维,却不一定知道“解题”与“思维”哪个是手段哪个是目的.有人认为训练思维的目的是为了解题,于是题目解完了就算大功告成了,就立即去解下一道题了.实际上解题只是手段,训练思维才是目的,因而解题过后的反思必不可少.

有些同学颠倒了手段与目的的关系,变成了为解题而解题,热衷于“题型训练”,只想着“套解法”.这样做的后果,很可能是在平时确实“掌握”了不少题型,但在应用的时候连“题型”都识别不清,遑论复杂情境下的变形与转换了.数学上有些题目,形式上非常相近本质上却相差甚远,是很容易张冠李戴的,只有在思维上训练有素才能认清它们.

一、“当”与“仅当”

例1(A)若当x<1时,表达式lg(1+2x+3x+4x a)有意义,请研究a的取值情况.

(B)若仅当x<1时,表达式lg(1+2x+3x+4x a)有意义,请研究a的取值情况.

说明这是两个完全不同的题目,仅从答案你就能看到二者间的巨大差异:(A)的答案是一个范围(B)的答案是一个值.详解如下:

解(A)“当”x<1时,表达式lg(1+2x+3x+4x a)有意义,即∀x∈(-∞,1),恒有成立,即恒成立.左边为减函数,故,从而知,即.

(B)“仅当”x<1时,表达式lg(1+2x+3x+4x a)有意义,则除了上面“当”的条件而外,还有“当x≥1时,表达式lg(1+2x+3x+4x a)恒无意义”,即 ∀x∈ (-∞,1),恒有1+2x+3x+4x a≤0成立.这时仿照上面的过程可求得.综合知.

注意,这里“当”给出的是一个充分条件,“仅当”给出的是一个充要条件.“仅当”实际上相当于逻辑用语中的“当且仅当”,后者更明显地突出了“充分”和“必要”两个方面的要求,因而更为人们所喜闻乐见.

二、“存在”与“任意”

例2椭圆L的焦点是F1(-3,0),F2(3,0).

(A)若点P在L上,则,求L离心率的取值范围.

(B)若点P在L上且,求L离心率的取值范围.

说明你能体会到两个小题之间的差异吗?为便于比较,我们同样先给出答案,如下:(A)

解设P(x,y),则由得 (-3-x,-y)·(3-x,-y)≤7,化简得x2+y2≤16,即点P的轨迹是一个圆及其内部.设L的方程为0),且c=3.如图1所示.

(A)若点P在L上,则,则L上的任意点都在上述的圆及其内部,故a≤4.从而知,即离心率的范围是

图1

(B)点P在L上且,意为L上存在点P满足所述的条件,即b≤4,从而a≤5.故,即离心率的范围是

三、“连续”与“离散”

例3(A)函数(λ是常数,λ∈R)在[1,+∞)上单调递减,求λ的取值范围.

(B)数列{an}的通项公式是an=(λ是常数,λ∈R),若{a}是递减数n列,求λ的取值范围.

解(A),因为函数在[1,+∞)上单调递减,故f′(x)≤0,即得-x2+2x-λ≤0恒成立(当x∈[1,+∞)时).即λ≥-x2+2x,从而λ≥1.

(B)解法1参照(1)中的解答过程,知只要函数在[2,+∞)上单调递减且f(1)>f(2),即得.

解法2因为{an}是递减数列,故∀n∈ N*,恒有an+1<an成立,即,变形为λ>,即得.

说明这里的(2)很容易被误以为等价于(1),但从解答过程里我们可以看到它们的截然不同.连续曲线的上升与下降,不同于离散点的上升与下降,在周期性循环的曲线上,我们也可以找出上升或下降的点列,这给我们提供一个思考用的背景图.需要说明的是,我们时常会有“连续自然数”和“连续正奇数”之类的说法,这又加大了把离散变量与连续变量相混淆的可能性.如果我们用另一个更常见也更显简单的题目来说明,可能更容易理解.比如下面这个题目:

数列{an}的通项公式是an=n2+λn+2(λ是常数,λ∈R),若{an}是递增数列,求λ的取值范围.(答案:λ>-3)

四、“某点处”和“过某点”

例4(A)已知曲线y=x3-3x+2,求点P(2,4)处的切线方程.

(B)已知曲线y=x3-3x+2,求过点P(2,4)的切线方程.

解(A)y′=3x2-3,故点P(2,4)处的切线斜率k=9,从而得切线方程是y-4=9(x-2),即9x-y-14=0.

(B)设切点坐标为A(x0,y0),则点A处的切线 方程是.将点P的坐标代入得,即1)=0,从而知x0=2或x0= -1,即得切点坐标为(2,4)或(-1,4),易得切线方程是9x-y-14=0或y=4.

说明“某点处的切线”和“过某点的切线”,在一种情况下尤其会引起混淆,那就是这个“某点”本身就在曲线上.从这里的(B)我们应该看到,即使这个点在曲线上,也可以不是切点(如图2).明白了这个,混淆就基本消除了.过三次函数图象上的一点,有可能作出两条切线;过正弦曲线上的一点,有可能作出无数多条切线.

图2

五、“可以是”与“必须是”

数学题中不会有 “可以是”与“必须是”这样的说法,它们不是数学的规范用语但是在生活中常用.也许正因为这样,我们对此没有养成足够的敏感,在解题操作的过程中会不慎“窜入”这种逻辑上的混乱.尤其可怕的是,如果这种错误发生了,则无论自己怎样检查,也很难发现这个错误.

例5(A)若函数f(x)=x3+(a+1)x2+3ax+2(a是常数,a∈R)在x∈[1,2]时的最大值是f(1),则a的取值范围是__________________.

(B)若函数f(x)=x3+(a+1)x2+3ax+2(a是常数,a∈R)在x∈[1,2]时的最大值是f(2),则a的取值范围是___________________.

解(A)由图3可见,即解得.

(B)错解令这是仿照(A)给出的.但是,这个条件只给出了一种可能性.在此可能性之下固然“可以”导致f(2)取得最大值,却不能“保证”它取得最大值(图4).因此,这种解法是错误的.

图3

图4

正解在x∈[1,2]时的最大值是f(2),故∀x∈[1,2],恒有f(2)≥f(x),即23+(a+1)22+6a+2≥x3+,即令,故.

结语

数学是一门非常严谨的学科,每个术语或名词的含义都是非常明确的,必须能进行清晰的辨别.特别是对于有相似性的名词,比如极大值和最大值,公约数和公倍数、中线和中位线,一定不能满足于“有印象”或“一知半解”.另外,对一些变式的说法也应当根据语言的逻辑意义准确把握.

猜你喜欢

表达式切线常数
圆锥曲线的切线方程及其推广的结论
灵活选用二次函数表达式
表达式转换及求值探析
切线在手,函数无忧
浅析C语言运算符及表达式的教学误区
非齐次线性微分方程的常数变易法
过圆锥曲线上一点作切线的新方法
万有引力常数的测量
紫外分光光度法测定曲札芪苷的解离常数
议C语言中循环语句