遼寧省大連23中2009年高考數(shù)學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈4:
開放型問題
數(shù)學(xué)開放性問題是近年來高考命題的一個(gè)新方向,其解法靈活且具有一定的探索性,這類題型按解題目標(biāo)的操作模式分為:規(guī)律探索型,問題探究型,數(shù)學(xué)建模型,操作設(shè)計(jì)型,情景研究型.如果未知的是解題假設(shè),那么就稱為條件開放題;如果未知的是解題目標(biāo),那么就稱為結(jié)論開放題;如果未知的是解題推理,那么就稱為策略開放題.當(dāng)然,作為數(shù)學(xué)高考題中的開放題其“開放度”是較弱的,如何解答這類問題,還是通過若干范例加以講解.
例 1 設(shè)等比數(shù)列的公比為 ,前 項(xiàng)和為 ,是否存在常數(shù) ,使數(shù)列 也成等比數(shù)列?若存在,求出常數(shù);若不存在,請 明 理 由.
講解 存在型開放題的求解一般是從假設(shè)存在入手, 逐步深化解題進(jìn)程的.
設(shè)存在常數(shù), 使數(shù)列 成等比數(shù)列.
(i) 當(dāng) 時(shí), 代入上式得
即=0
但, 于是不存在常數(shù) ,使成等比數(shù)列.
(ii) 當(dāng) 時(shí),, 代 入 上 式 得
.
綜 上 可 知 , 存 在 常 數(shù) ,使成等比數(shù)列.
等比數(shù)列n項(xiàng)求和公式中公比的分類, 極易忘記公比的 情 形, 可 不 要 忽 視 啊 !
例2 某機(jī)床廠今年年初用98萬元購進(jìn)一臺數(shù)控機(jī)床,并立即投入生產(chǎn)使用,計(jì)劃第一年維修、保養(yǎng)費(fèi)用12萬元,從第二年開始,每年所需維修、保養(yǎng)費(fèi)用比上一年增加4萬元,該機(jī)床使用后,每年的總收入為50萬元,設(shè)使用x年后數(shù)控機(jī)床的盈利額為y萬元.
(1)寫出y與x之間的函數(shù)關(guān)系式;
(2)從第幾年開始,該機(jī)床開始盈利(盈利額為正值);
(3 ) 使用若干年后,對機(jī)床的處理方案有兩種:
(i )當(dāng)年平均盈利額達(dá)到最大值時(shí),以30萬元價(jià)格處理該機(jī)床;
(ii )當(dāng)盈利額達(dá)到最大值時(shí),以12萬元價(jià)格處理該機(jī)床,問用哪種方案處理較為合算?請說明你的理由.
講解 本例兼顧應(yīng)用性和開放性, 是實(shí)際工作中經(jīng)常遇到的問題.
(1)
=.
(2)解不等式 >0,
得 <x<.
∵ x∈N, ∴ 3 ≤x≤ 17.
故從第3年工廠開始盈利.
(3)(i) ∵ ≤40
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),即x=7時(shí),等號成立.
∴ 到2008年,年平均盈利額達(dá)到最大值,工廠共獲利12×7+30=114萬元.
(ii) y=-2x2+40x-98= -2(x-10)2 +102,
當(dāng)x=10時(shí),ymax=102.
故到2011年,盈利額達(dá)到最大值,工廠共獲利102+12=114萬元.
解答函數(shù)型最優(yōu)化實(shí)際應(yīng)用題,二、三元均值不等式是常用的工具.
例3 已知函數(shù)f(x)= (x<-2)
(1)求f(x)的反函數(shù)f-1(x);
(2)設(shè)a1=1,=-f-1(an)(n∈N),求an;
(3)設(shè)Sn=a12+a22+…+an2,bn=Sn+1-Sn是否存在最小正整數(shù)m,使得對任意n∈N,有bn<成立?若存在,求出m的值;若不存在說明理由.
講解 本例是函數(shù)與數(shù)列綜合的存在性問題, 具有一定的典型性和探索性.
(1) y=,
∵x<-2,∴x= -,
即y=f-1(x)= - (x>0).
(2) ∵ , ∴=4.
∴{}是公差為4的等差數(shù)列.
∵a1=1, ∴=+4(n-1)=4n-3.
∵an>0 , ∴an=.
(3) bn=Sn+1-Sn=an+12=, 由bn<,得 m>對于n∈N成立.
∵≤5 ,
∴m>5,存在最小正數(shù)m=6,使得對任意n∈N有bn<成立.
為了求an ,我們先求,這是因?yàn)閧}是等差數(shù)列, 試問: 你能夠想到嗎? 該題是構(gòu)造等差數(shù)列的一個(gè)典范.
例4 已知數(shù)列在直線x-y+1=0上.
(1) 求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式;
(2)若函數(shù)
求函數(shù)f(n)的最小值;
(3)設(shè)表示數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和.試問:是否存在關(guān)于n 的整式g(n), 使得對于一切不小于2的自然數(shù)n恒成立?若存在,寫出g(n)的解析式,并加以證明;若不存在,說明理由.
講解 從 規(guī) 律 中 發(fā) 現(xiàn) ,從 發(fā) 現(xiàn) 中 探 索.
(1)
(2) ,
,
.
(3),
.
故存在關(guān)于n的整式使等式對于一切不小2的自然數(shù)n恒成立.
事實(shí)上, 數(shù)列{an}是等差數(shù)列, 你知道嗎?
例5 深夜,一輛出租車被牽涉進(jìn)一起交通事故,該市有兩家出租車公司――紅色出租車公司和藍(lán)色出租車公司,其中藍(lán)色出租車公司和紅色出租車公司分別占整個(gè)城市出租車的85%和15%。據(jù)現(xiàn)場目擊證人說,事故現(xiàn)場的出租車是紅色,并對證人的辨別能力作了測試,測得他辨認(rèn)的正確率為80%,于是警察就認(rèn)定紅色出租車具有較大的肇事嫌疑. 請問警察的認(rèn)定對紅色出租車公平嗎?試說明理由.
講解 設(shè)該城市有出租車1000輛,那么依題意可得如下信息:
證人所說的顏色(正確率80%)
真
實(shí)
顏
色
藍(lán)色
紅色
合計(jì)
藍(lán)色(85%)
680
170
850
紅色(15%)
30
120
150
合計(jì)
710
290
1000
從表中可以看出,當(dāng)證人說出租車是紅色時(shí),且它確實(shí)是紅色的概率為,而它是藍(lán)色的概率為. 在這種情況下,以證人的證詞作為推斷的依據(jù)對紅色出租車顯然是不公平的.
本題的情景清新, 涉及到新教材中概率的知識, 上述解法中的列表技術(shù)顯示了一定的獨(dú)特性, 在數(shù)學(xué)的應(yīng)試復(fù)課中似乎是很少見的.
例6 向明中學(xué)的甲、乙兩同學(xué)利用暑假到某縣進(jìn)行社會實(shí)踐,對該縣的養(yǎng)雞場連續(xù)六年來的規(guī)模進(jìn)行調(diào)查研究,得到如下兩個(gè)不同的信息圖:
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