高三数学分类讨论的思想(第9讲)

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第 9 讲 分类讨论的思想

【开心自测】

已知

4:2

2=+y x C 圆, (1)过点)3,1(-的圆的切线方程为________________. (2)过点)0,3(的圆的切线方程为________________. (3)过点)1,2(-的圆的切线方程为________________. (4)斜率为-1的圆的切线方程为__________________.

【教学重难点】高考中的分类讨论思想就是根据所研究对象的性质差异,分各种不同的情况予以分析解决.分类讨论

题覆盖知识点较多,利于考查学生的知识面、分类思想和技巧;同时方式多样,具有较高的逻辑性及很强的综合性,树立分类讨论思想,应注重理解和掌握分类的原则、方法与技巧、做到“确定对象的全体,明确分类的标准,分层别类不重复、不遗漏的分析讨论.”

【秒杀方略】

当问题所给对象不能进行统一研究,我们就需要根据数学对象的本质属性的相同点和不同点,将对象区分为不同种类,然后逐类进行研究和解决,最后综合各类结果得到整个问题的解决,这一思想方法,我们称之为“分类讨论的思想”.

1. 分类讨论的思想的本质

分类讨论思想的本质上是“化整为零,积零为整”,从而增加了题设条件的解题策略. 2. 运用分类讨论的思想解题的基本步骤 ⑴确定讨论对象和确定研究的全域;

⑵对所讨论的问题进行合理的分类(分类时需要做到不重复、不遗漏、标准统一、分层不越级); ⑶逐类讨论:即对各类问题详细讨论,逐步解决; ⑷归纳总结,整合得出结论.

4. 明确分类讨论的思想的原因,有利于掌握分类讨论的思想方法解决问题,其主要原因有: ⑴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;

⑵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、不等式两边同乘一实数对不等号方向的影响等等;

⑶由函数的性质、定理、公式的限制引起的分类讨论; ⑷由几何图形中点、线、面的相对位置不确定引起的分类讨论;

⑸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;

⑹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。

【金题精讲】

1.问题中的变量或含有需讨论的参数的,要进行分类讨论 【例1】设0>a ,函数|1ln |)(2

-+=x a x x f .

(1) 当1=a 时,求曲线)(x f y =在1=x 处的切线方程; (2) 当),1[+∞∈x 时,求函数)(x f 的最小值.

【解析】(1)当1=a 时,|1ln |)(2

-+=x x x f

令1=x 得 ,1)1(,2)1(='=f f 所以切点为(1,2),切线的斜率为1, 所以曲线)(x f y =在1=x 处的切线方程为:01=+-y x 。

(2)①当e x ≥时,a x a x x f -+=ln )(2

,x

a

x x f +

='2)( )(e x ≥ 0>a ,0)(>∴x f 恒成立。 )(x f ∴在),[+∞e 上增函数。

故当e x =时,2

m in )(e e f y ==

② 当e x <≤1时,1ln )(2+-=x a x x f ,

)2

)(2(22)(a x a x x x a x x f -+=-

='(e x <≤1) (i )当

,12

≤a

即20≤

(ii)当e a <<

21,即222e a <<时,)(x f '在)2,1(a x ∈时为负数,在间),2(e a x ∈ 时为正数。所以)(x f 在区间)2,

1[a 上为减函数,在],2

(e a 上为增函数 故当2a x =

时,2

ln 223m in a

a a y -=,且此时)()2(e f a f < (iii)当

e a

≥2

;即 22e a ≥时,)(x f '在),1(e x ∈时为负数,所以)(x f 在区间[1,e]上为减函数,故当e x =时,2min )(e e f y ==。

综上所述,当22e a ≥时,)(x f 在e x ≥时和e x ≤≤1时的最小值都是2

e 。

所以此时)(x f 的最小值为2

)(e e f =;当2

22e a <<时,)(x f 在e x ≥时的最小值为

2ln 223)2(

a a a a f -=,而)()2

(e f a f <, 所以此时)(x f 的最小值为2

ln 223)2(

a

a a a f -=。 当20≤

e ,在e x <≤1时的最小值为a

f +=1)1(, 而)()1(e f f <,所以此时)(x f 的最小值为a f +=1)1(

所以函数)(x f y =的最小值为⎪⎩

⎪⎨⎧>≤<-≤<+=2

22min

2,22,2ln 22320,1e a e e a a

a a a a y 2.根据数学中的定理,公式和性质确定分类标准 【例2】求和2n n S a a a =+++ = 【解析】:当0a =时,0n S =;

当0a ≠时,此题为等比数列求和,

① 若1a ≠时,则由求和公式,(1)

1n n a a S a

-=-。

② 若1a =时, n S n =。

综合可得 (1)

,(1)1,(1)

n n a a a a S n a ⎧-≠⎪-=⎨⎪=⎩

3.涉及几何问题时,由几何元素的形状、位置的变化需要分类讨论

【例3】若四面体各棱长是1或2,且该四面体不是正四面体,则其体积的值是 .(只须写出一个可能的值) 【解析】首先得考虑每个面的三条棱是如何构成的.

排除{1,1,2},可得{1,1,1},{1,2,2},{2,2,2},然后由这三类面在空间构造满足条件的一个四面体,再求其体积.

由平时所见的题目,至少可构造出二类满足条件的四面体,五条边为2,另一边为1,对棱相等的四面体.

对于五条边为2,另一边为1的四面体,参看图1所示,设AD=1,取AD 的中点为M ,平面BCM 把三棱锥分成两个三棱锥,由对称性可知AD ⊥面BCM ,且V A —BCM =V D —BCM ,所以

V ABCD =

3

1

S ΔBCM ·AD. CM=2

2

DM CD -=2

2

)2

1(2-=

215.设N 是BC 的中点,则MN ⊥BC ,MN=2

2CN CM -=1415-=211,从而S ΔBCM =2

1×2×

211=211

, 故V ABCD =

3

1×211×1=611.

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