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數(shù)學(xué)診斷的第四個學(xué)科特點是解法多樣。教育部診斷中心在解讀全國高考數(shù)學(xué)診斷大綱的說明中指出“一般數(shù)學(xué)試題的結(jié)果雖確定,但解法卻多種多樣,有利于考生發(fā)揮各自的特點,靈活解答,真正顯現(xiàn)其水平!
在各套試題的各題型中,都有不少試題能夠一題多解。
【例1】(2007年天津卷,理10) 設(shè)兩個向量-=(+2,2-cos2)和-=(m,-+sin),其中,m,為實數(shù)。若-=2-,則-的取值范圍是( )。
(A)[-6,1] (B)[4,8]
(C)[-∞,1] (D)[-1,6]
【解】本題給出兩個共線向量和三個參數(shù),m,,需要確定-的取值范圍,這種題目也不太常見,因為是選擇題,我們可以從不同的角度用不同的方法來解決。
解法1:可以根據(jù)選項提供的數(shù)據(jù),用逆向化策略和特殊化策略,通過選取特殊值進行排除。 -
設(shè)-=4,則4m+2=2m,m=-1, =-4。由第二個等式得16-cos2=-1+2sin,即17=cos2+2sin這是不可能的,因而排除(B),(D)。
再設(shè)-=-8,則-8m+2=2m,m=-,=--,由第二個等式--cos2=-+2sin,即-=cos2+2sin=-(sin-1)2+2≤2
這同樣是不可能的。因而排除(C)。故選A。
解法2:如果-是一個整體,則可以對和m分別求出取值范圍,再進行整合。 由解法1,有
-
消去得4m2-9m+4=cos2+2sin,
由于-2≤cos2+2sin=
-(sin-1)2+2≤2,
則有-2≤4m2-9m+4≤2,解得-≤m≤2(m≠0)。
由=2m-2得--≤≤2,進而可求得-6≤-≤1,故選A。
以上兩個解法運用了特殊與一般的數(shù)學(xué)思想(解法1), 函數(shù)與方程思想和分解與組合的思維方法(解法2)。
【例2】(2007年全國Ⅰ卷,理22)已知數(shù)列{an}中a1=2,an+1=(--1)(an+2),n=1,2,3,…
(Ⅰ)求{an}的通項公式;
(Ⅱ)若數(shù)列{bn}中b1=2,bn+1=-,n=1,2,3…,
證明:-
【解】(Ⅰ)an的通項公式為an=-[(--1)n+1],n=1,2,3…。
解:用數(shù)學(xué)歸納法證明。
(ⅰ)當(dāng)n=1時,因-<2,b1=a1=2,所以-
(ⅱ)假設(shè)當(dāng)n=k時,結(jié)論成立,即-
當(dāng)n=k+1時,
bk+1--=---
=-
=->0
又 -<-=3-2-
所以bk-1--
=-
<(3-2-)2(bk--)
≤(--1)4(a4k-3--)
=a4k+1--。
也就是說,當(dāng)n=k+1時,結(jié)論成立。
根據(jù)(ⅰ)和(ⅱ)知-
【例3】(2007年遼寧卷,理22)已知函數(shù)f(x)=e2x-2t(ex+x)+x2+2t2+1,g(x)=-f'(x)。
(I)證明:當(dāng)t<2-時,g(x)在R上是增函數(shù);
(II)對于給定的閉區(qū)間[a,b],試說明存在實數(shù)k,t>k 時,g(x)在閉區(qū)間[a,b]上是減函數(shù);
(III)證明:f(x)≥-。
【解】(I)f'(x)=2e2x-2t(ex+1)+2x,
g(x)=-f'(x)=e2x-t(ex+1)+x,
g'(x)=2e2x-tex+1=2(ex--)2+1--,
因為t<2-,則1-->0,所以,g'(x)>0,
所以,當(dāng)t<2-時,g(x)在R上是增函數(shù)。
(II)本題等價于存在實數(shù)k,當(dāng)t>k時,在閉區(qū)間[a,b]上g'(x)<0;
由g'(x)=2e2x-tex+1<0,t>2ex+e-x令h(x)=2ex+e-x,
由于h(x)是閉區(qū)間[a,b]上的連續(xù)函數(shù),所以,h(x) 一定有較大值,設(shè)該較大值為k,則必有t>k,
于是,當(dāng)t>k=(2ex+e-x)max時,有g(shù)'(x)<0 ,即g(x)在閉區(qū)間[a,b]上是減函數(shù);
(III)證明:把f(x)看作t的函數(shù),
設(shè)F(t)=2t2-2(ex+x)t+e2x+x2+1,則F(t)=2(t--)2+-(ex-x)2+1≥-(ex-x)2+1。
設(shè)H(x)=ex-x則H'(x)=ex-1
所以,H(x)的較小值為1,從而H(x)=ex-x≥1于是,F(xiàn)(t)=-(ex-x)2+1≥-,即f(x)≥-。
【例4】(2007年重慶卷,理,文)已知各項均為正數(shù)的數(shù)列{an}的前n項和Sn滿足S1>1,且6Sn=(an+1)(an+2),n∈N。
(Ⅰ)求{an}的通項公式;
(Ⅱ)設(shè)數(shù)列{bn}滿足an(--1)=1并記Tn為{bn}的前n項和,求證:
3Tn+1>log2(an+3),n∈N。
【解】(I)由a1=S1=-(a1+1)(a1+2),解得a1=1或a1=2,
由假設(shè)a1=S1>1,因此a1=2,
又由an+1=Sn+1-Sn=-(an+1+1)(an+1+2)--(an+1)(an+2),
得(an+1+an)(an+1-an-3)=0,
即an+1-an-3=0或an+1=-an,因an>0,故an+1=-an不成立,舍去。
因此an+1-an=3,從而{an}是公差為3,首項為2的等差數(shù)列,
故{an}的通項為an=3n-1。
(II)證明:用比較法。由an(--1)=1可解得
bn=log2(1+-)=log2-;
從而Tn=b1+b2+……+bn=log2(-·■……-)。
因此3Tn+1-log2(an+3)=log2(-·■……-)3·■。
令f(n)=(-·■……-)3·■,
則-=-·(-)3=-。
因(3n+3)3-(3n+5)(3n+2)2=9n+7>0,故f(n+1)>f(n)。
特別地f(n)≥f(1)=->1,從而3Tn+1-log2(an+3)=log2f(n)>0 。
即3Tn+1>log2(an+3)。
以上,向大家介紹了數(shù)學(xué)高考的四個數(shù)學(xué)特點,數(shù)學(xué)試題體現(xiàn)數(shù)學(xué)特點是順理成章的事情,這就啟發(fā)我們在高考復(fù)習(xí)時要注意數(shù)學(xué)特點所涉及的幾個方面。