在解答某些數(shù)學問題時,有時會有多種情況,對各種情況加以分類,并逐類求解,然后綜合求解,這就是分類討論法。分類討論是一種邏輯方法,也是一種數(shù)學思想。有關(guān)分類討論思想的數(shù)學問題具有明顯的邏輯性、綜合性、探索性,能訓練人的思維條理性和概括性,所以在高考試題中占有重要的位置。
分類原則:分類的對象是確定的,標準是統(tǒng)一的,不遺漏、不重復、分層次,不越級討論。
分類方法:明確討論對象,確定對象的全體 → 確定分類標準,正確進行分類 → 逐步進行討論,獲取階段性結(jié)果 → 歸納小結(jié),綜合得出結(jié)論。
Ⅰ、再現(xiàn)性題組:
1. 集合A={x||x|≤4,x∈R},B={x||x-3|≤a,x∈R},若AB,那么a的范圍是_____。
A. 0≤a≤1 B. a≤1 C. a<1 D. 0<a<1
2. 若a>0且a≠1,p=log(a+a+1),q=log(a+a+1),則p、q的大小關(guān)系是_____。
A. p=q B. p<q C. p>q D.當a>1時,p>q;當0<a<1時,p<q
3. 函數(shù)y=+++的值域是_________。
4. 若θ∈(0, ),則的值為_____。
A. 1或-1 B. 0或-1 C. 0或1 D. 0或1或-1
5. 函數(shù)y=x+的值域是_____。
A. [2,+∞) B. (-∞,-2]∪[2,+∞) C. (-∞,+∞) D. [-2,2]
6. 正三棱柱的側(cè)面展開圖是邊長分別為2和4的矩形,則它的體積為_____。
A. B. C. D. 或
7. 過點P(2,3),且在坐標軸上的截距相等的直線方程是_____。
A. 3x-2y=0 B. x+y-5=0 C. 3x-2y=0或x+y-5=0 D.不能確定
Ⅱ、示范性題組:
例1. 設0<x<1,a>0且a≠1,比較|log(1-x)|與|log(1+x)|的大小。
[分析] 對數(shù)函數(shù)的性質(zhì)與底數(shù)a有關(guān),而分兩類討論。
[解] ∵ 0<x<1 ∴ 0<1-x<1 , 1+x>1
① 當0<a<1時,|log(1-x)|-|log(1+x)|=log(1-x)-[-log(1+x)]=log(1-x)>0;
② 當a>1時,|log(1-x)|-|log(1+x)|=…
由①、②可知,…
例2. 已知集合A和集合B各含有12個元素,A∩B含有4個元素,試求同時滿足下面兩個條件的集合C的個數(shù): ①. CA∪B且C中含有3個元素; ②. C∩A≠φ 。
[分析] 由已知并結(jié)合集合的概念,C中的元素分兩類:①屬于A 元素;②不屬于A而屬于B的元素。并由含A中元素的個數(shù)1、2、3,而將取法分三種。
[解] C.C+C.C+C.C=1084
[另解](排除法):
[注]本題是“包含與排除”的基本問題,正確地解題的前提是正確分類,達到分類完整及每類互斥的要求。并且要確定C中元素如何取法。
例3. 設{a}是由正數(shù)組成的等比數(shù)列,S是前n項和?!?①. 證明: <lgS; ②.是否存在常數(shù)c>0,使得=lg(S-c)成立?并證明結(jié)論。(95年全國理)
[分析] 要證的不等式和討論的等式可以進行等價變形;再應用比較法而求解。
[解] 設公比q,則a>0,q>0
①. …
②. 要使=lg(S-c)成立,則必有(S-c)(S-c)=(S-c),
分兩種情況討論如下:
當q=1時,S=na,則
(S-c)(S-c)-(S-c)=(na-c)[(n+2)a-c]-[(n+1)a-c]=-a<0
當q≠1時,S=,則(S-c)(S-c)-(S-c)=[-c][ -c]-[-c]=-aq[a-c(1-q)]
∵ aq≠0 ∴ a-c(1-q)=0即c=
而S-c=S-=-<0 ∴對數(shù)式無意義
由上綜述,不存在常數(shù)c>0, 使得=lg(S-c)成立。
[注] 本例由所用公式的適用范圍而導致分類討論。該題文科考生改問題為:證明>logS 。
例1、例2、例3屬于涉及到數(shù)學概念、定理、公式、運算性質(zhì)、法則等是分類討論的問題或者分類給出的,我們解決時按要求進行分類。(概念、性質(zhì)型)
例4. 設函數(shù)f(x)=ax-2x+2,對于滿足1<x<4的一切x值都有f(x)>0,求實數(shù)a的取值范圍。
1
4 x
1
4 x |
[分析] 含參的一元二次函數(shù)在有界區(qū)間上的值域問題,先對開口方向討論,再對其拋物線對稱軸的位置進行分類討論。(也屬數(shù)形結(jié)合法)
[解]當a>0時,f(x)=a(x-)+2-
∴ 或或
∴ a≥1或<a<1或φ 即 a>;
當a<0時,,解得φ;
當a=0時,f(x)=-2x+2, f(1)=0,f(4)=-6, ∴不合題意
由上而得,實數(shù)a的取值范圍是a> 。
例5. 解不等式>0 (a為常數(shù),a≠-)
[分析] 含參不等式,參數(shù)a決定了2a+1的符號和兩根-4a、6a的大小,故對a>0、a=0、-<a<0、a<-分別加以討論。
[解] 2a+1>0時,a〉-; -4a<6a時,a>0 。 所以分以下四種情況討論:
當a>0時,(x+4a)(x-6a)>0,解得:x<-4a或x>6a;
當a=0時,x>0,解得:x≠0;
當-<a<0時,(x+4a)(x-6a)>0,解得: x<6a或x>-4a;
當a>-時,(x+4a)(x-6a)<0,解得: 6a<x<-4a 。
綜上所述,……
[注] 含參問題,結(jié)合參數(shù)的意義及對結(jié)果的影響而分類討論。(含參型)
例6. 設a≥0,在復數(shù)集C中,解方程:z+2|z|=a ?!?(90年全國高考)
[解] ∵ z∈R,由z+2|z|=a得:z∈R; ∴ z為實數(shù)或純虛數(shù)
當z∈R時,|z|+2|z|=a,解得:|z|=-1+ ∴ z=±(-1+);
當z為純虛數(shù)時,設z=±yi (y>0), ∴ -y+2y=a 解得:y=1± (0≤a≤1)
由上可得,z=±(-1+)或±(1±)i
[注]本題用標準解法(設z=x+yi再代入原式得到一個方程組,再解方程組)過程十分繁難,而挖掘隱含,對z分兩類討論則簡化了數(shù)學問題?!?(簡化型)
[另解] 設z=x+yi,代入得 x-y+2+2xyi=a; ∴
當y=0時,…
例7. 在xoy平面上給定曲線y=2x,設點A(a,0),a∈R,曲線上的點到點A的距離的最小值為f(a),求f(a)的函數(shù)表達式?! ?(本題難度0.40)
[分析] 求兩點間距離的最小值問題,先用公式建立目標函數(shù),轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)在約束條件x≥0下的最小值問題,而引起對參數(shù)a的取值討論。
[解] 設M(x,y)為曲線y=2x上任意一點,則
|MA|=(x-a)+y=(x-a)+2x=x-2(a-1)x+a=[x-(a-1)]+(2a-1)
由于y=2x限定x≥0,所以分以下情況討論:
當a-1≥0時,x=a-1取最小值,即|MA}=2a-1;
當a-1<0時,x=0取最小值,即|MA}=a;
綜上所述,有f(a)= 。
Ⅲ、鞏固性題組:
1. 若log<1,則a的取值范圍是_____。
A. (0, ) B. (,1) C. (0, )∪(1,+∞) D. (,+∞)
2. 非零實數(shù)a、b、c,則+++的值組成的集合是_____。
A. {-4,4} B. {0,4} C. {-4,0} D. {-4,0,4}
3. f(x)=(a-x)|3a-x|,a是正常數(shù),下列結(jié)論正確的是_____。
A.當x=2a時有最小值0 B.當x=3a時有最大值0
C.無最大值,且無最小值 D.有最小值但無最大值
4. 設f(x,y)=0是橢圓方程,f(x,y)=0是直線方程,則方程f(x,y)+λf(x,y)=0 (λ∈R)表示的曲線是_____。
A.只能是橢圓 B.橢圓或直線 C.橢圓或一點 D.還有上述外的其它情況
5. 函數(shù)f(x)=ax-2ax+2+b (a≠0)在閉區(qū)間[2,3]上有最大值5,最小值2,則a、b的值為_____。
A. a=1,b=0 B. a=1,b=0或a=-1,b=3
C. a=-1,b=3 D. 以上答案均不正確
6.方程(x-x-1)=1的整數(shù)解的個數(shù)是_____。
A. 1 B. 3 C. 4 D. 5
7. 到空間不共面的4個點距離相等的平面的個數(shù)是_____。
A. 7 B. 6 C. 5 D. 4
8. z∈C,方程z-3|z|+2=0的解的個數(shù)是_____。
A. 2 B. 3 C. 4 D. 5
9. 復數(shù)z=a+ai (a≠0)的輻角主值是______________。
10.解關(guān)于x的不等式: 2log(2x-1)>log(x-a) (a>0且a≠1)
11.設首項為1,公比為q (q>0)的等比數(shù)列的前n項和為S,又設T=,求T 。
12. 若復數(shù)z、z、z在復平面上所對應三點A、B、C組成直角三角形,且|z|=2,求z 。
13. 有卡片9張,將0、1、2、…、8這9個數(shù)字分別寫在每張卡片上?,F(xiàn)從中任取3張排成三位數(shù),若6可以當作9用,問可組成多少個不同的三位數(shù)。
14. 函數(shù)f(x)=(|m|-1)x-2(m+1)x-1的圖像與x軸只有一個公共點,求參數(shù)m的值及交點坐標。