何处分类讨论?
分类讨论思想是数学中的一种重要的思想方法和解题策略,它是逻辑划分思想在解数学题中的具体运用,讨论时要注意“起点”的寻找和“层次”的划分,做到“起点”合理、自然,“层次”明确、清晰.分类的原则是“既不重复,也不遗漏.” 分类讨论在历年高考中,特别是在综合性的题目中常常出现,是重点考查的数学思想方法之一.这种数学思想方法几乎涉及中学数学内容的各个部分,点多面广、综合性强,不少学生在高考复习时,忽视分类讨论或讨论中发生逻辑错误的现象屡见不鲜.关于分类讨论的动因和方法,汪江松先生在其著作《高中数学解题方法与技巧》中已有精辟地阐述,本文就高中数学可能涉及分类讨论的主要知识点加以小结,期望对同学们的高考复习有所帮助.1 集合与简易逻辑
1.1 集合中的元素应满足互异性 例1 解析: 需分或
或
,若
,求实数a的值.
三种情况讨论,且须检验所求a值是否能保证集合中的元素满足互异性.答案a=0.1.2 求集合或元素的个数 例2 已知非空集合_____.解析: M可能含
个元素,讨论后得不同的M
共7个.1.3 因的特殊性而引起的讨论 例3 值范围.解析:
需分
讨论.当
时,
若
,求实数m的取
为
,且若
则
,那么集合M的个数为,即.2 函数
2.1 含参数方程 例4 设______.解析: 此题应分
当时,即综上知,m的范围是使方程有唯一实数解,则A用列举法可表示为和两种情况讨论.答案.
1 2.2 二次函数的对称轴与自变量区间相对位置的不确定性引起讨论 例5 设解析: (1)
的最小值为的对称轴为直线x=1.分三种情况讨论:
即
在
时,
,求
的表达式.(2) 当t>1时,上单调递增,在
上单调递减,(3) 当t+1
①对
的定义域为R,求a的范围.恒成立.当当时,应有时,
若
,则①为非绝对不等式;若
或.,则不等式①为
是绝对不等式,所以a的范围是2.4 涉及指数、对数函数,常对底数进行讨论 例7 求函数解析: 令则
的单调区间,并指出其增减性.的递减区间是
,递增区间是
.又当a>1时,在R上是增函数;当0
.时常需对
在R上是减函数,所以,当a>1时,函数的单
;当0
进行讨论
2 例8 已知解析: 时,
,则不等式不等式变为x+x
的解集为_________.
,即不等式解集
x
是在区间上的减函数,则解析: 当时,要使函数在区间上单调递减,则必有即当a=0时,函数3 数列 3.1 已知求,需分
和
显然符合题意.故a的范围是
讨论
例10 为数列的前n项和,且求数列的通公式.解析: n=1时,当时,
则立,故
讨论
时,又n=1时也成3.2 等比数列求和时,常分q=1和例11 求和解析: x=1时,①,
;时,
②,①
②
得- 3
=时仍成立).4 三角函数
4.1 三角函数中,涉及到形如
的角,常分n 为奇数或偶数讨论
(x=0例12 化简:解析:当k为偶数时,值为-1;当k为奇数时,值也为-1.4.2 已知三角函数值求角,常需对角的位置讨论 例13 已知
求
.
解析: 在第二或第四象限.讨论后得=或
5平面向量 5.1 考虑的特殊性 例14 若解析: 当是否一定有时,不一定有
;否则一定有
.5.2 已知两边和其中一边对角解三角形时,常需讨论解的个数 例15 解析: 中,
解三角形.,
三角形有两解.由正弦定理得,或.当时,当时,.5.3 使用定比分点公式时,常需分内、外分点两种情况讨论 例16 设,点P在直线
上,且
,求P分
所成的比.解析: 当P是内分点时,P分所成的比为;当P是外分点时,P分所成的比为
6 不等式
4 6.1 使用均值不等式时,常因因子符号的不确定性而讨论
例17 求函数的值域.解析: x>3时,(x=4时取“=”); x
(x=2时取“=”).综上函数值域为6.2 解含参数的不等式常需讨论 例18 解关于x的不等式
.解析: 原不等式等价于或
当时,解集为当时,解集为当时,解集为
.7 直线与圆的方程
7.1 求直线的斜率和倾斜角
例19 已知两点A(m,2)、B(3,1),求直线AB的斜率、倾斜角.解析: 设直线的斜率为k,倾斜角为.当m=3时,k不存在,当时,
.7.2 求直线方程时,常需考虑截距是否为零,斜率是否存在
例20 求经过点A(-5,2)且在x轴、y轴上截距相等的直线方程.解析: 当截距为零时,直线方程为当截距不为零时,直线方程为
7.3 判断两条直线位置关系时,常需考虑斜率是否存在 例21 两条直线时,与(1)相交;(2)平行;(3)重合.
当m为何值 5 解析: (1) (2)m=-1或m=0; (3)m=3.(过程略).8 圆锥曲线方程
8.1 含参数的二元二次方程所表示曲线类型的讨论
例22 讨论方程所表示的曲线类型.解析: (1)当时,即时,方程所表示的曲线是圆; (2)当时,方程所表示的曲线是椭圆; (3)当
,即
时,方程所表示的曲线是双曲线.8.2 求圆锥曲线方程时,常因焦点位置不确定而引起讨论 例23 已知双曲线C的两个焦点是
、
实半轴与虚半轴长的积为
直线过
且与线段夹角为,且与线段
,求双曲线方程.
垂直平分线交点为P,线段与双曲线的交点为Q,且解析: 当焦点在x轴上时,曲线方程为当焦点在y轴上时,曲线方程为(过程略).8.3 在研究直线与圆锥曲线交点个数问题时,不仅要由数对交点个数的影响 例24 已知双曲线
,直线
讨论直线与双曲线公共点个数.
来判断,同时还要注意二次项系解析: 联立方程组(1) 当即
消去y得时,方程
化为2x=5,方程组有一解,故直线与双曲线有一个公共点,此时直线与渐近线平行.(2) 当 即时,由得时,
6 方程有两解,方程组有两解,故直线与双曲线有两交点.(3) 当,由得时,方程组有一解,故直线与双曲线只有一个公共点,此时直线与双曲线相切.(4) 当与双曲线无交点.,由得方程组无解,故直线综上所述,当或时,直线与双曲线有一个公共点;当且时,直线与双曲线有两个公共点;当直线与双曲线没有公共点.9 直线、平面、简单几何体
9.1 由点与线、点与面、线与面、面与面的位置关系的不确定性而引起的讨论 例25 已知a、b、c、d是两两相交且不共点的四条直线,求证:a、b、c、d共面.解析: 证明时需分有三线共点和无任何三线共点两种情形.例26 不共线的三点A、B、C到平面______________.
的距离相等,则平面
与平面ABC的位置关系是解析: 需分A、B、C三点在的同侧和异侧两种情形,答案:平行或相交.9.2 关于棱柱、棱锥与球的切接问题,常因圆心与所接切体的位置关系不确定而引起讨论
例27 在半径为15的球内有一个底面边长为锥,求此正三棱锥的体积.
的内接正三棱解析: 正三棱锥的底面半径为12,当球心在三棱锥内时,高h=24,当球心在三棱锥外部时,10 极限 10.1 求时常引起讨论
7 例28 已知常数均大于1,且都不等于2,求
解析: 当p>q时, 所以
当p