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对比习题研模式 统一解法促效能
——以不等式求解为例

2020-08-24李秀元

数理化解题研究 2020年22期
关键词:元法等式评析

李秀元

(湖北省武穴市实验高级中学 435400)

数学是一门寻求“完美”模式的学问.数学解题一般都是有模式的.研究解题模式,熟练运用模式解题,对提高数学学习成绩的现实意义是积极的.而且,研究解题模式,对于理解不同题目的关系,快速解题也是非常有好处的.下面基于不等式问题,举例说明统一求解模式在不同题目中的应用,借此彰显统一解题模式的积极意义.

一、统一模式,加深对问题的理解

(2)已知-1

分析对于问题(1),由于a,b单独变化,互不影响,可直接利用不等式的性质求解.求解问题(2)时,学生往往受问题(1)的影响,总是先求a,b的取值范围,再求2a+3b的范围.事实上,a和b在变化过程中是相互制约的,因此不能单独确定a和b各自的取值范围.如果对a+b和a-b分别换元后,则问题(2)可以回归到问题(1)的模式.

评析问题(2)是学生最易出错的一道题,人教A版课标实验教科书必修5,用一个“阅读与思考”来解释,为什么正确应用不等式性质的求解,结果却是多样的、错误的.应用模式化方法,使新问题回归到已有模型,复杂问题简单化,求解不会出现偏差,也根本不需要任何解释.转化为问题(1)的模型,本质上是用a+b和a-b这两个整体变量来表示2a+3b,不破坏单独变量a和b之间的依赖性,然后借助不等式的性质,确定其取值范围.

二、统一模式,提高解题速度

例2(1)已知f(x)=(ax-1)(x+b),如果f(x)>0的解集为(-1,3),求f(-2x+3)<0的解集;

(2)若不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|-12ax的解集.

分析对于问题(1),一般先根据函数结构,和不等式解的形式,确定函数类型,求出参数a和b的值,进而解一个基于f(x)的更复杂不等式.但这样求解无视结构特点,毫无灵性,无法提高解题的速度和准确度.

所以不等式a(x2+1)+b(x-1)+c>2ax的解集为(0,3).

方法2:不等式a(x2+1)+b(x-1)+c>2ax可化为a(x-1)2+b(x-1)+c>0,由题意知-1

因此,不等式a(x2+1)+b(x-1)+c>2ax的解集为(0,3).

评析这两个不等式的求解,并不是多么困难,甚至可以说是简单的,基于一般化思想未尝不可,但如果关注到不等式的结构特点,则为快速而准确解题,提供了必要条件,这也许就是模式化的极大好处.

三、统一模式,降低解题难度

分析一这是等式条件下利用均值不等式求最值的典型试题.问题(1)条件形式复杂,目标结构更简单,从复杂到简单容易操作,既可以利用消元法,又可以利用“1”的代换.问题(2)则是条件简单,目标复杂,从简单到复杂构造难.在解题技巧上可以利用“1”的代换,如果用消元法,则目标式会越来越复杂,除了借助特殊不等式,似乎没有更好的办法.若能把问题(2)转化为问题(1)的形式,则两者的求解就统一了.

解(1)方法1:消元法.

方法2:“1”的代换.

(2)方法1:“1”的代换.

方法2:消元后利用特殊不等式.

为了说明问题,我们先证明下面的不等式:

证明因为a,b,x,y为正数,

再看问题的解.

方法3:换元法.

评析特殊不等式的证明思路,正是源于问题(1)的求解方法2.问题(2)的方法1用技巧取胜,不太符合新高考命题理念,方法2以特殊不等式为背景,看似简单,实际上增加了识记要求,如能抓住问题的本质,即“1”的代换,不用特殊不等式也是可行的.此时所谓“1”的代换,已经不仅仅限于和为1,只要和为正常数,都是可以的.对条件和目标的结构进行变换,则问题(2)回归到问题(1)的形式,难度自然降低.

分析二换个角度看问题(1).一般地,应用均值不等式求最值,结构上往往具有“给和求积”,“给积求和”的特点.如果能将 “分式和结构”的等式条件,变换成“整式积”的形式,那么,试题也就能回归到更一般的解题模式上了.

评析相对于分析一的特殊解法,对于“给分式和求整式和”问题,将分式型等式条件化为整式等式条件,只需要进行一次因式分解,凑一凑就行了,因式的构成完全依赖于目标的线性结构,无论系数与等式是否一致,都是可以的.这样解题难度似乎又降低了不少.

不同知识点的试题,往往具有各自独立而特别的解题模式,如数列问题的构造模式,三角函数问题中的变角模式,解析几何问题的运算模式,等等.研究模式,洞悉模式,进而利用模式,为快速解题创造得分条件,正是试题研究的方向之一,值得拥有.

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