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高考數學秘笈:四步解題法11——尋找條件之實際意義

馮躍峰

本講介紹尋找條件的第二種方式。

(2)發掘條件中隐藏的某些對象的實際意義。

在尋找條件的最初階段,對條件的了解和整理還隻是表面上的,隻有對條件深入理解,才能認識條件的本質,為利用條件創造“條件”。

理解是應用的前提,要想應用條件,首先就得讀懂條件。要透過數字、符号、語言的表象,弄清題設條件到底告訴你一些什麼信息。必要時,還可借助圖表、模型等加深理解。隻有真正了解了條件的含義,才能準确地應用。

我們先看兩個簡單的例子。

例1、設A={(x,y)|x+y=2,x∈R,y∈R},

B={(s,t)|2s-t=1,s∈R,t∈R},

求A∩B。

【分析與解】本題的目标是:A∩B=?

題給的條件是,給出了兩個具體的集合。解題的關鍵,是理解這兩個已知集合的實際意義。

有同學看到這樣的條件,認為A是由(x,y)構成的集合,而B是由(s,t)構成的集合,所含的字母不同,錯誤地判斷它們沒有公共元素,得出錯誤答案:A∩B=Φ。

造成上述解題失誤的原因,顯然是對條件的理解不正确,它反映的是相關概念的模糊。出現這樣的錯誤,并不在于思維能力的不足,而是相關知識存在漏洞。

我們知道,一個集合的确定,主要是看集合有什麼類型的無素,而這些無素用什麼字母表示則是無美緊要的。

比如,集合{x|x≥1}與集合{t|t≥1}就是同一個集合,它們都表示區間(1,+∞)内所有數組成的集合。

在這種理解下,本題中兩個集合都是一些有序實數對的集合,求A∩B,就是把它們中公共的有序實數對找出來。這就隻需知道兩個集合中實數對的存在域。

容易發現,兩個集合中實數對的存在域為兩條直線,隻需求出兩直線的交點,即可求出A∩B。

于是,x+y=2,2x-y=1,聯立解得x=y=1,故A∩B={(1,1)}。

例2、設A={x|x=|t|,t∈R},

B={x|x=1-t²,t∈R},

求A∩B。

【誤解】有的解題者在解這道題時,由于沒有理解條件的實際意義,就急于解題,造成解題失誤。

他們認為,求 A∩B就是解方程組

x=|t|,

x=1-t²。

消去t,得x=1-x²,

解得x=

得到錯誤答案:

A∩B={(

}。

造成上述錯誤的原因,就是把兩個集合中的x、t理解為取相同的值。由于x、t在兩個不同的集合裡,它們均可獨立取值,不受另一個集合中字母取值的影響。求A∩B,也隻是要求A、B兩個集合中x的取值相同,而兩個集合裡各自的哪些t使兩個x的取值相同是不去考慮的。

如果令兩集合中的x相等去建立方程,那麼兩個集合中的t要分别用不同的字母心t₁、t₂來區别,這樣建立的方程組隻能消去x,得到方程|t₁|=1-t₂²。

但按此思路去解,過程很繁。

實際上,隻要正确理解了A、B的實際意義,本題其實是很簡單的。

A、B都是一些實數組成的集合,如果把x=|t|理能為tox平面上的曲線,那麼集合A就是該曲線上各點縱坐标的集合。

同樣,集合B就是曲線x=1-t²上各點縱坐标的集合。

如果把x=|t|理解為函數,那麼集合A就是函數x=|t|的值域,便知A={x|x≥0};同樣,集合B就是數x=1-t²的值域,便知,B={x|x≤1 }。

在這種理解下,顯然有A∩B={x|0≤x≤1}。

我們再看兩個稍複雜點的例子。

例3、設函數f(x)滿足:

f(x+y)=f(x)+f(y),

且x>0時,f(x)<0。

求證:f(x)為減函數。

【分析與證明】先明确目标,我們要證明:

當x₁f(x₂)。

分割目标,建立如下解題主線:

起點x₁f(x₂)。

下面尋找條件,與目标相接近的題設條件是

:“x>0時,f(x)<0。”

這個條件的實際意義是,任何整數對應的函數值都為負數。為運用方便,可将它形象地表述為:對形如“?>0”的不等式的左邊添加f,不等式反向。

比如,由1>0,得f(1)<0;

再比如,由

>0,得f(

)<0。

為了利用這一條件,需要将起點中的不等式變成形如“?>0”的形式,這需要發掘兩者的差異。

它們有兩種差異,一種差異是不等式方向不同,這隻需在不等式x₁-x₂;

另一種差異是,起點不等式右邊不是0,這移項即可。這樣一來,起點變為x₂-x₁>0。

現在可利用上述條件,得f(x₂-x₁)<0。

再發現差異,當前狀态

“f(x₂-x₁)<0”中隻有1個f,而目标

“f(x₁)>f(x₂)”中有2個f。

為消除差異,希望當前狀态能增加一個f,自然想到f(x₂-x₁)能否分拆成兩部分。

我們猜想:

f(x₂-x₁)= f(x₂)-f(x₁)(子目标)。

再尋找條件,與之接近的條件是

f(x+y)=f(x)+f(y)。

繼續發現差異,子目标與上述條件存在結構差異:條件中函數之間用“+”号連接,而子目标中函數之間用“-”号連接。

這個差異很容易消除,通過移項改造子目标即可,得到

新的子目标:

f(x₂-x₁)+ f(x₁)=f(x₁)。

利用上述條件,這顯然是成立的,解題獲得成功。

具體解答如下:

【新寫】設x₁0,

由題給條件,有f(x₂-x₁)<0。(*)

又由題給條件可知,

f(x₂-x₁)+ f(x₁)

= f((x₂-x₁)+f(x₁))=f(x₁),

即 f(x₂-x₁)= f(x₂)-f(x₁),

所以(*)式變為f(x₂)-f(x₁)<0,

即f(x₁)>f(x₂),故f(x)為減函數,證畢。

例4、設f(x)=

的圖象關于

A(

)對稱,

求實數a。

【分析與解】很明顯,解題的關鍵,是理解條件:

“圖象關于A(

)對稱”

的實際意義。

這并不是說,從圖像上看對稱有何作用,而是要用數學式子表述對稱的意義。

所謂圖像關于點A對稱,其意義是:對f(x)的圖象上的任何點P(x,y),設它關于A的對稱點為Q(1-x,1-y),則Q在f(x)的圖象上。

于是,可這樣用數學式子描述圖像的對稱性:

對任何滿足y=

的實數x、y,有

1-y=

這樣,目标變為:由以上兩式中x、y取值的任意性,求出合乎條件的a。

兩式相加,可知對一切實數x,有

+

=1。

由此可求出a。具體解答如下:

【新寫】因為f(x)的圖象關于

A(

)對稱,在f(x)的圖象上任取一點P(x,y),設P關于A的對稱點為Q(1-x,1-y),那麼Q在f(x)的圖象上。

于是,對一切實數x,有

y=

,1-y=

兩式相加,得

+

=1。

即(a+

)+(a+

=a+

+

+4,

化簡得2a=a+4,解得a=4。

經檢驗,a=4合乎要求。

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