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x₁
分割目标,建立如下解題主線:
起點x₁
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
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x₁
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。
有話要說...