例4.若不等式對(duì)一切均成立,試求實(shí)數(shù)的取值范圍。
解:
令,則要使它對(duì)均有,只要有
或。
點(diǎn)評(píng):在有幾個(gè)變量的問(wèn)題中,常常有一個(gè)變?cè)幱谥饕匚,我們稱之為主元,由于思維定勢(shì)的影響,在解決這類問(wèn)題時(shí),我們總是緊緊抓住主元不放,這在很多情況下是正確的。但在某些特定條件下,此路往往不通,這時(shí)若能變更主元,轉(zhuǎn)移變?cè)趩?wèn)題中的地位,就能使問(wèn)題迎刃而解。本題中,若視x為主元來(lái)處理,既繁且易出錯(cuò),實(shí)行主元的轉(zhuǎn)化,使問(wèn)題變成關(guān)于p的一次不等式,使問(wèn)題實(shí)現(xiàn)了從高維向低維轉(zhuǎn)化,解題簡(jiǎn)單易行。
例3.在的展開(kāi)式中x的系數(shù)為( ).
(A)160 (B)240 (C)360 (D)800
分析與解:本題要求展開(kāi)式中x的系數(shù),而我們只學(xué)習(xí)過(guò)多項(xiàng)式乘法法則及二項(xiàng)展開(kāi)式定理,因此,就要把對(duì)x系數(shù)的計(jì)算用上述兩種思路進(jìn)行轉(zhuǎn)化:
思路1:直接運(yùn)用多項(xiàng)式乘法法則和兩個(gè)基本原理求解,則展開(kāi)式是一個(gè)關(guān)于x的10次多項(xiàng)式, =(x2+3x+2) (x2+3x+2) (x2+3x+2) (x2+3x+2) (x2+3x+2),它的展開(kāi)式中的一次項(xiàng)只能從5個(gè)括號(hào)中的一個(gè)中選取一次項(xiàng)3x并在其余四個(gè)括號(hào)中均選 擇常數(shù)項(xiàng)2相乘得到,故為?(3x)??24=5×3×16x=240x,所以應(yīng)選(B).
思路2 利用二項(xiàng)式定理把三項(xiàng)式乘冪轉(zhuǎn)化為二項(xiàng)式定理再進(jìn)行計(jì)算,∵x2+3x+2=x2+ (3x+2)=(x2+2)+3x=(x2+3x)+2=(x+1)(x+2)=(1+x)(2+x),∴這條思路下又有四種不同的化歸與轉(zhuǎn)化方法.①如利用x2+3x+2=x2+(3x+2)轉(zhuǎn)化,可以發(fā)現(xiàn)只有(3x+2)5中會(huì)有x項(xiàng),即(3x)?24=240x,故選(B);②如利用x2+3x+2= (x2+2)+3x進(jìn)行轉(zhuǎn)化,則只 (x2+2) 4?3x中含有x一次項(xiàng),即?3x?C44?24=240x;③如利用x2+3x+2=(x2+3x)+2進(jìn)行轉(zhuǎn)化,就只有?(x2+3x)?24中會(huì)有x項(xiàng),即240x;④如選擇x2+3x+2=(1+x)(2+x)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,=×展開(kāi)式中的一次項(xiàng)x只能由(1+x)5中的一次項(xiàng)乘以(2+x)5展開(kāi)式中的常數(shù)項(xiàng)加上(2+x)5展開(kāi)式中的一次項(xiàng)乘以(1+x)5展開(kāi)式中的常數(shù)項(xiàng)后得到,即為x?25+•24•x••15=160x+80x=240x,故選(B).
評(píng)注:化歸與轉(zhuǎn)化的意識(shí)幫我們把未知轉(zhuǎn)化為已知。
例2.如果,三棱錐P―ABC中,已知PA⊥BC,PA=BC=l,PA,BC的公垂線ED=h.求證三棱錐P―ABC的體積.
分析:如視P為頂點(diǎn),△ABC為底面,則無(wú)論是S△ABC以及高h(yuǎn)都不好求.如果觀察圖形,換個(gè)角度看問(wèn)題,創(chuàng)造條件去應(yīng)用三棱錐體積公式,則可走出困境.
解:如圖,連結(jié)EB,EC,由PA⊥BC,PA⊥ED,ED∩BC=E,可得PA⊥面ECD.這樣,截面ECD將原三棱錐切割成兩個(gè)分別以ECD為底面,以PE、AE為高的小三棱錐,而它們的底面積相等,高相加等于PE+AE=PA=l,所以
VP-ABC=VP-ECD+VA-ECD=S△ECD•AE+S△ECD•PE=S△ECD •PA=•BC?ED?PA=.
評(píng)注:輔助截面ECD的添設(shè)使問(wèn)題轉(zhuǎn)化為已知問(wèn)題迎刃而解.
例1.某廠2001年生產(chǎn)利潤(rùn)逐月增加,且每月增加的利潤(rùn)相同,但由于廠方正在改造建設(shè),元月份投入資金建設(shè)恰好與元月的利潤(rùn)相等,隨著投入資金的逐月增加,且每月增加投入的百分率相同,到12月投入建設(shè)資金又恰好與12月的生產(chǎn)利潤(rùn)相同,問(wèn)全年總利潤(rùn)m與全年總投入N的大小關(guān)系是 ( )
A. m>N B. m<N C.m=N D.無(wú)法確定
[分析]每月的利潤(rùn)組成一個(gè)等差數(shù)列{an},且公差d>0,每月的投資額組成一個(gè)等比數(shù)列{bn},且公比q>1。,且,比較與的大小。
若直接求和,很難比較出其大小,但注意到等差數(shù)列的通項(xiàng)公式an=a1+(n-1)d是關(guān)于n的一次函數(shù),其圖象是一條直線上的一些點(diǎn)列。等比數(shù)列的通項(xiàng)公式bn=a1qn-1是關(guān)于n的指數(shù)函數(shù),其圖象是指數(shù)函數(shù)上的一些點(diǎn)列。
在同一坐標(biāo)系中畫(huà)出圖象,直觀地可以看出ai≥bi 則>,即m>N。
[點(diǎn)評(píng)]把一個(gè)原本是求和的問(wèn)題,退化到各項(xiàng)的逐一比較大小,而一次函數(shù)、指數(shù)函數(shù)的圖象又是每個(gè)學(xué)生所熟悉的。在對(duì)問(wèn)題的化歸過(guò)程中進(jìn)一步挖掘了問(wèn)題的內(nèi)涵,通過(guò)對(duì)問(wèn)題的反思、再加工后,使問(wèn)題直觀、形象,使解答更清新。
4.化歸與轉(zhuǎn)化應(yīng)遵循的基本原則:
(1)熟悉化原則:將陌生的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為熟悉的問(wèn)題,以利于我們運(yùn)用熟知的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和問(wèn)題來(lái)解決。
(2)簡(jiǎn)單化原則:將復(fù)雜的問(wèn)題化歸為簡(jiǎn)單問(wèn)題,通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)單問(wèn)題的解決,達(dá)到解決復(fù)雜問(wèn)題的目的,或獲得某種解題的啟示和依據(jù)。
(3)和諧化原則:化歸問(wèn)題的條件或結(jié)論,使其表現(xiàn)形式更符合數(shù)與形內(nèi)部所表示的和諧的形式,或者轉(zhuǎn)化命題,使其推演有利于運(yùn)用某種數(shù)學(xué)方法或其方法符合人們的思維規(guī)律。
(4)直觀化原則:將比較抽象的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為比較直觀的問(wèn)題來(lái)解決。
(5)正難則反原則:當(dāng)問(wèn)題正面討論遇到困難時(shí),可考慮問(wèn)題的反面,設(shè)法從問(wèn)題的反面去探求,使問(wèn)題獲解。
3.轉(zhuǎn)化有等價(jià)轉(zhuǎn)化和非等價(jià)轉(zhuǎn)化。等價(jià)轉(zhuǎn)化前后是充要條件,所以盡可能使轉(zhuǎn)化具有等價(jià)性;在不得已的情況下,進(jìn)行不等價(jià)轉(zhuǎn)化,應(yīng)附加限制條件,以保持等價(jià)性,或?qū)λ媒Y(jié)論進(jìn)行必要的驗(yàn)證。
2.化歸與轉(zhuǎn)化思想的實(shí)質(zhì)是揭示聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化。除極簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)問(wèn)題外,每個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題的解決都是通過(guò)轉(zhuǎn)化為已知的問(wèn)題實(shí)現(xiàn)的。從這個(gè)意義上講,解決數(shù)學(xué)問(wèn)題就是從未知向已知轉(zhuǎn)化的過(guò)程。化歸與轉(zhuǎn)化的思想是解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的根本思想,解題的過(guò)程實(shí)際上就是一步步轉(zhuǎn)化的過(guò)程。數(shù)學(xué)中的轉(zhuǎn)化比比皆是,如未知向已知轉(zhuǎn)化,復(fù)雜問(wèn)題向簡(jiǎn)單問(wèn)題轉(zhuǎn)化,新知識(shí)向舊知識(shí)的轉(zhuǎn)化,命題之間的轉(zhuǎn)化,數(shù)與形的轉(zhuǎn)化,空間向平面的轉(zhuǎn)化,高維向低維轉(zhuǎn)化,多元向一元轉(zhuǎn)化,高次向低次轉(zhuǎn)化,超越式向代數(shù)式的轉(zhuǎn)化,函數(shù)與方程的轉(zhuǎn)化等,都是轉(zhuǎn)化思想的體現(xiàn)。
1.解決數(shù)學(xué)問(wèn)題時(shí),常遇到一些問(wèn)題直接求解較為困難,通過(guò)觀察、分析、類比、聯(lián)想等思維過(guò)程,選擇運(yùn)用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法進(jìn)行變換,將原問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)新問(wèn)題(相對(duì)來(lái)說(shuō),對(duì)自己較熟悉的問(wèn)題),通過(guò)新問(wèn)題的求解,達(dá)到解決原問(wèn)題的目的,這一思想方法我們稱之為“化歸與轉(zhuǎn)化的思想方法”。
15. 解:原方程可化為
令
則對(duì)原方程的解的研究,可轉(zhuǎn)化為對(duì)函數(shù)圖象的交點(diǎn)的研究
下圖畫(huà)出了的圖象,由圖象可看出
(1)當(dāng)直線時(shí),與雙曲線無(wú)交點(diǎn),此時(shí)即當(dāng)時(shí),原方程無(wú)解;
(2)當(dāng)直線圖象與雙曲線漸近線重合,顯然直線與雙曲線無(wú)交點(diǎn),即當(dāng)k=0時(shí),原方程無(wú)解;
(3)當(dāng)直線的縱截距滿足,即
時(shí),直線與雙曲線總有交點(diǎn),原方程有解。
綜上所述,當(dāng)
14. 解:(1)若橢圓與雙曲線的焦點(diǎn)在x軸上,可設(shè)它們方程分別為
,依題意
(2)若焦點(diǎn)在y軸上,則可設(shè)橢圓方程為
雙曲線方程為,依題意有
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