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很多高三数学老师在复习时总是拿着一本现成的复习资料,将题从头讲到尾,适当的做一些知识的整理,而学生则整天沉溺于与复习资料配套的大量的练习题或模拟试卷中,这样的复习成本高,效率低,没有能够真正帮到学生.笔者认为,高效的高三数学复习应在教师的指导下,引导学生将学到的数学知识、技能、方法形成一个牢固的有机整体,把握各部分考点的内在联系,构建知识网络,梳理归纳解题思路,提升思想方法,使学生的认知结构得到完善,思维能力快速发展,心理素质不断健全.现将自己在听课调研后的一些思考与大家交流,以求抛砖引玉.
一、 将题型归纳到底
例1 设Sn为数列{an}的前n项和,若不等式a2n+S2nn2≥ma21对任意等差数列{an}及任意正整数n都成立,求实数m的最大值.
分析与略解:本例的思路很简单,通过分离参数,求目标函数的最值.由于考虑到a1的值,分两种情形讨论.
① 若a1=0,则m∈R;
② 若a1≠0,则m≤
a2n+S2nn2a21,设f(n)=a2n+S2nn2a21(n∈N*),求f(n)的最小值.
很多学生做到这里会很迷茫,这样的目标函数很特别,由于看不到函数的本质,主动放弃的人会有很多.但是,若将Sn=n(a1+an)2代入f(n),得f(n)=a2n+
a21+2a1an+a2n4a21=5a2n+2a1an+a214a21,并进一步化为f(n)=54
ana12+
12·ana1+14,这时便会恍然大悟,f(n)本质上是二次函数,所求是二次函数的最小值,得出结果已经变得很容易.
总结与提炼:有多少不同背景的问题,本质是在考查二次函数最值或值域?不完全梳理如下:
① 求函数y=1x2+4x+2的最小值;
② 求函数y=x+3-x的值域;
③ 求函数y=(sinx+1)(cosx+1)的值域;
④ 若13≤x≤9,求函数y=log3(3x)log3x27的最值;
⑤ 若方程9-|x-2|-4·3-|x-2|-a=0有实数解,求实数a的取值范围;
⑥ 若关于x的方程cos2x+4sinx+c=0在[0,π]内有解,求c的范围;
⑦ 若2x4+4(2a-1)x2-a+3>0对任意实数x均成立,求a的范围;
⑧ 已知数列{an}中,an=2n2-an+1且第32项最小,求a的范围;
⑨ 若曲线(x-a)2+y2=1与曲线y2=2x有公共点,求实数a的范围.
尝试解答:设O为坐标原点,给定一个定点A(4,3),B为x轴上异于点O的动点,求OBAB的取值范围.
通过求解,我们有发现本质还是解决上述九个问题中的一个.
所以,高三复习中,教师要善于对题型进行归纳,更重要的是引导学生积极梳理,由解决一个问题,到解决一类问题的方法,并揭示问题的本质,做到横向联系,触类旁通.
二、 将问题变化到底
例2 在平面直角坐标系xOy中,设A,B,C是圆x2+y2=1上相异三点,若存在正实数λ,μ,使得OC+λOA+μOB,求λ2+(μ-3)2的取值范围.
分析与略解:本例是江苏南通市2011届高三二模填空题的压轴题,初看感觉无从下手,关键是难以找到条件和目标式之间有什么联系.不过,抓住等式OC=λOA+μOB的向量特性,有如下两种转化途径:
(1) 设OA,OB的夹角为θ,将OC=λOA+μOB两边平方,得1=λ2+μ2+2λμcosθ,
于是根据λ,μ是正实数,且A,B,C是圆x2+y2=1上相异三点,
得到1<λ2+μ2+2λμ且1>λ2+μ2-2λμ,即λ+μ>1
|λ-μ|<1.
图1
(2) 如图1,作OA=λOA,OB1=μOB,连B1C,A1C,
则|OA1|=λ,|OB1|=μ,|OC|=1.
因三点A,B,C互异,且OC=OA1+OB1,
故O,C,B1构成三角形的三个顶点,且|B1C|=|OA1|=λ,
于是由三角形的边与边之间的关系有λ+μ>1
|λ-μ|<1.
无论是上述两种途径的哪一种,我们都得到λ和μ的不等式组,至此问题也便豁然开朗,本质是二元约束条件下的二元目标函数的值域问题,即线性规划问题.下面结合图形便能得出结果.
总结与提炼:线性规划问题的求解思想是数形结合,解题时要处理好两类关系:一是正确画出满足约束条件的可行域,这是解题的前提;二是正确理解目标函数对应的几何意义,这是解题的关键.而关于线性规划问题常规的设问方式也不是很多,很多是质同形不同.不完全梳理如下:
已知x,y满足条件x-4y≤-3
3x+5y≤25
x≥1.
问题1:画出可行域,并求其面积;
问题2:求下列z的最值及相应最优解:
① z=2x+y;② z=2x-y;③ z=|2x+y+1|;④ z=yx;⑤ z=x2+y2;
问题3:若函数z=ax-y在取得最大值时有无穷多个最优解,求实数a的值;
问题4:若函数z=ax+y当且仅当在点A(5,2)处取得最大值,求实数a的取值范围;
问题5:若圆(x-2)2+(y-3)2=r2(r>0)在可行域内,求最大的r的值.
尝试解答:(1) 关于x的函数f(x)=(-2a+3b-5)x+8a-5b-1,如果x∈[-1,1]时,其图象恒在x轴的上方,求a2+b2的取值范围;
(2) 设正项等差数列{an}前n项和为Sn,若S4≥10,S5≤15,求a4的最大值.
上述两个问题,表面看分别是函数、数列问题,但深入思考会发现它们本质都是线性规划问题.
三、 将方法演绎到底
例3 已知等腰三角形上的中线长为33,求该三角形的面积的最大值.
分析与略解:本例的思路很清晰,那就是选择恰当的变量,建立目标函数求最大值.但变量如何选择?如何求解目标函数的最大值?这两个问题尤其是前者很现实也很至关重要的,而事实上求函数值域或最值的方法很多,本例的具体解法如下:
方法一:利用余弦定理求解.
如图2,设AB=2b,BC=2a,由cos∠ADB+cos∠CDB=0,得2a2+b2=3.
目标函数为:S=a4b2-a2.
下面可以通过消元转化为二次函数求解或通过基本不等式求解.
方法二:利用平行四边形性质求解.
利用平行四边形的四边平方和等于对角线的平方和.
如图3,延长BD,构造平行四边形.
图3
由平行四边形的四边平方和等于对角线的平方和,
得(4a2+4b2)×2=(23)2+4b2,即2a2+b2=3.下同方法一.
方法三:选择角作为变量,建立三角函数求最大值.
设∠BAC=θ,AB=AC=2x,
在△ABD中,5x2-4x2cosθ=3,∴x2=35-4cosθ.
故S=2x2sinθ=6sinθ5-4cosθ.
下面有两种方法处理上述目标函数求最大值:
① 求导;
② 利用三角函数有界性(6sinθ+4Scosθ=5S…).
方法四:同方法三,得5x2-4x2cosθ=3,∴cosθ=5x2-34x2.
于是面积S=12×(2x)2×1-5x2-34x22=12-(5x2-3)+16.
显然,问题转化为求二次函数的最大值,易解.
方法五:利用解析法,即通过建立直角坐标系求解.
如图4,以BC所在直线为x轴,BC的中点为坐标原点建立直角坐标系.
设B(-a,0),C(a,0),A(0,b),则Da2,b2.
由AD=3,得94a2+14b2=3.
目标函数为:S=ab,下易解.
方法六:利用“阿波罗尼斯圆”求解.
关于“阿波罗尼斯圆”:
平面内到两个定点距离之比为正数λ(λ≠1)的动点P的轨迹是圆.
这样的圆称为阿波罗尼斯圆,其特征是圆心在连接两个定点所在的直线上.
而本例可从AD∶AD=2这一重要信息入手,通过解析法求解.
如图5,以BD所在直线为x轴,BD的中点为坐标原点建立直角坐标系.
则B-32,0,D32,0.
设A(x,y),则由AB2=4AD2,得x-5362+y2=43.
从而,0 方法七:利用三角形重心的性质.
如图6,取AB中点E,连接CE交BD于点G,∴点G是△ABC的重心.
故BG=CG=233且S△ABC=3S△GBC.
所以,S△ABC=3×12×2332×sin∠BGC=2sin∠BGC≤2.
总结与提炼:这道题要找出答案并不困难.在教师的提问、启发下,学生也能发现上述七种解法,但解完之后怎么办?可以说,学生画了龙,教师还得点睛.通过方法的对比,提炼以平面图形为背景的函数最值问题,大致来源于选择边为自变量或者角做自变量;而求函数的最值通常考虑利用初等函数(如二次函数、三角函数)求最值,或利用基本不等式求最值,或利用求导求解最值等.
通过一题多解,梳理出解决一类问题的方法,充分发挥一道题的作用,拓宽了学生的视野,发散了学生的思维,增加了学习的兴趣.当然,除了一题多解,高三的复习还得注重一题多变,一法多用,深挖细究,在解题的质量上下功夫,本文不再累述了.
尝试解答:求满足条件AB=2,AC=2BC的△ABC的面积的最大值.
高三数学复习是一项系统工程,学生解题能力的提高也非一朝一夕之事.很多高三学生成绩提升的幅度不大,不是做题不够多,而是做了什么题.关于做题,不做则已,做则到位,泛泛而做,
不如不做.很多高三数学教师的教学质量不高,不是讲题不够多,而是讲了什么题.关于讲题,不讲则已,讲则到位,泛泛而讲,不如不讲.总之,教师多一分思考,多一分准备,多一分辛劳,学生就省一分力气,增强一分效果.
一、 将题型归纳到底
例1 设Sn为数列{an}的前n项和,若不等式a2n+S2nn2≥ma21对任意等差数列{an}及任意正整数n都成立,求实数m的最大值.
分析与略解:本例的思路很简单,通过分离参数,求目标函数的最值.由于考虑到a1的值,分两种情形讨论.
① 若a1=0,则m∈R;
② 若a1≠0,则m≤
a2n+S2nn2a21,设f(n)=a2n+S2nn2a21(n∈N*),求f(n)的最小值.
很多学生做到这里会很迷茫,这样的目标函数很特别,由于看不到函数的本质,主动放弃的人会有很多.但是,若将Sn=n(a1+an)2代入f(n),得f(n)=a2n+
a21+2a1an+a2n4a21=5a2n+2a1an+a214a21,并进一步化为f(n)=54
ana12+
12·ana1+14,这时便会恍然大悟,f(n)本质上是二次函数,所求是二次函数的最小值,得出结果已经变得很容易.
总结与提炼:有多少不同背景的问题,本质是在考查二次函数最值或值域?不完全梳理如下:
① 求函数y=1x2+4x+2的最小值;
② 求函数y=x+3-x的值域;
③ 求函数y=(sinx+1)(cosx+1)的值域;
④ 若13≤x≤9,求函数y=log3(3x)log3x27的最值;
⑤ 若方程9-|x-2|-4·3-|x-2|-a=0有实数解,求实数a的取值范围;
⑥ 若关于x的方程cos2x+4sinx+c=0在[0,π]内有解,求c的范围;
⑦ 若2x4+4(2a-1)x2-a+3>0对任意实数x均成立,求a的范围;
⑧ 已知数列{an}中,an=2n2-an+1且第32项最小,求a的范围;
⑨ 若曲线(x-a)2+y2=1与曲线y2=2x有公共点,求实数a的范围.
尝试解答:设O为坐标原点,给定一个定点A(4,3),B为x轴上异于点O的动点,求OBAB的取值范围.
通过求解,我们有发现本质还是解决上述九个问题中的一个.
所以,高三复习中,教师要善于对题型进行归纳,更重要的是引导学生积极梳理,由解决一个问题,到解决一类问题的方法,并揭示问题的本质,做到横向联系,触类旁通.
二、 将问题变化到底
例2 在平面直角坐标系xOy中,设A,B,C是圆x2+y2=1上相异三点,若存在正实数λ,μ,使得OC+λOA+μOB,求λ2+(μ-3)2的取值范围.
分析与略解:本例是江苏南通市2011届高三二模填空题的压轴题,初看感觉无从下手,关键是难以找到条件和目标式之间有什么联系.不过,抓住等式OC=λOA+μOB的向量特性,有如下两种转化途径:
(1) 设OA,OB的夹角为θ,将OC=λOA+μOB两边平方,得1=λ2+μ2+2λμcosθ,
于是根据λ,μ是正实数,且A,B,C是圆x2+y2=1上相异三点,
得到1<λ2+μ2+2λμ且1>λ2+μ2-2λμ,即λ+μ>1
|λ-μ|<1.
图1
(2) 如图1,作OA=λOA,OB1=μOB,连B1C,A1C,
则|OA1|=λ,|OB1|=μ,|OC|=1.
因三点A,B,C互异,且OC=OA1+OB1,
故O,C,B1构成三角形的三个顶点,且|B1C|=|OA1|=λ,
于是由三角形的边与边之间的关系有λ+μ>1
|λ-μ|<1.
无论是上述两种途径的哪一种,我们都得到λ和μ的不等式组,至此问题也便豁然开朗,本质是二元约束条件下的二元目标函数的值域问题,即线性规划问题.下面结合图形便能得出结果.
总结与提炼:线性规划问题的求解思想是数形结合,解题时要处理好两类关系:一是正确画出满足约束条件的可行域,这是解题的前提;二是正确理解目标函数对应的几何意义,这是解题的关键.而关于线性规划问题常规的设问方式也不是很多,很多是质同形不同.不完全梳理如下:
已知x,y满足条件x-4y≤-3
3x+5y≤25
x≥1.
问题1:画出可行域,并求其面积;
问题2:求下列z的最值及相应最优解:
① z=2x+y;② z=2x-y;③ z=|2x+y+1|;④ z=yx;⑤ z=x2+y2;
问题3:若函数z=ax-y在取得最大值时有无穷多个最优解,求实数a的值;
问题4:若函数z=ax+y当且仅当在点A(5,2)处取得最大值,求实数a的取值范围;
问题5:若圆(x-2)2+(y-3)2=r2(r>0)在可行域内,求最大的r的值.
尝试解答:(1) 关于x的函数f(x)=(-2a+3b-5)x+8a-5b-1,如果x∈[-1,1]时,其图象恒在x轴的上方,求a2+b2的取值范围;
(2) 设正项等差数列{an}前n项和为Sn,若S4≥10,S5≤15,求a4的最大值.
上述两个问题,表面看分别是函数、数列问题,但深入思考会发现它们本质都是线性规划问题.
三、 将方法演绎到底
例3 已知等腰三角形上的中线长为33,求该三角形的面积的最大值.
分析与略解:本例的思路很清晰,那就是选择恰当的变量,建立目标函数求最大值.但变量如何选择?如何求解目标函数的最大值?这两个问题尤其是前者很现实也很至关重要的,而事实上求函数值域或最值的方法很多,本例的具体解法如下:
方法一:利用余弦定理求解.
如图2,设AB=2b,BC=2a,由cos∠ADB+cos∠CDB=0,得2a2+b2=3.
目标函数为:S=a4b2-a2.
下面可以通过消元转化为二次函数求解或通过基本不等式求解.
方法二:利用平行四边形性质求解.
利用平行四边形的四边平方和等于对角线的平方和.
如图3,延长BD,构造平行四边形.
图3
由平行四边形的四边平方和等于对角线的平方和,
得(4a2+4b2)×2=(23)2+4b2,即2a2+b2=3.下同方法一.
方法三:选择角作为变量,建立三角函数求最大值.
设∠BAC=θ,AB=AC=2x,
在△ABD中,5x2-4x2cosθ=3,∴x2=35-4cosθ.
故S=2x2sinθ=6sinθ5-4cosθ.
下面有两种方法处理上述目标函数求最大值:
① 求导;
② 利用三角函数有界性(6sinθ+4Scosθ=5S…).
方法四:同方法三,得5x2-4x2cosθ=3,∴cosθ=5x2-34x2.
于是面积S=12×(2x)2×1-5x2-34x22=12-(5x2-3)+16.
显然,问题转化为求二次函数的最大值,易解.
方法五:利用解析法,即通过建立直角坐标系求解.
如图4,以BC所在直线为x轴,BC的中点为坐标原点建立直角坐标系.
设B(-a,0),C(a,0),A(0,b),则Da2,b2.
由AD=3,得94a2+14b2=3.
目标函数为:S=ab,下易解.
方法六:利用“阿波罗尼斯圆”求解.
关于“阿波罗尼斯圆”:
平面内到两个定点距离之比为正数λ(λ≠1)的动点P的轨迹是圆.
这样的圆称为阿波罗尼斯圆,其特征是圆心在连接两个定点所在的直线上.
而本例可从AD∶AD=2这一重要信息入手,通过解析法求解.
如图5,以BD所在直线为x轴,BD的中点为坐标原点建立直角坐标系.
则B-32,0,D32,0.
设A(x,y),则由AB2=4AD2,得x-5362+y2=43.
从而,0
如图6,取AB中点E,连接CE交BD于点G,∴点G是△ABC的重心.
故BG=CG=233且S△ABC=3S△GBC.
所以,S△ABC=3×12×2332×sin∠BGC=2sin∠BGC≤2.
总结与提炼:这道题要找出答案并不困难.在教师的提问、启发下,学生也能发现上述七种解法,但解完之后怎么办?可以说,学生画了龙,教师还得点睛.通过方法的对比,提炼以平面图形为背景的函数最值问题,大致来源于选择边为自变量或者角做自变量;而求函数的最值通常考虑利用初等函数(如二次函数、三角函数)求最值,或利用基本不等式求最值,或利用求导求解最值等.
通过一题多解,梳理出解决一类问题的方法,充分发挥一道题的作用,拓宽了学生的视野,发散了学生的思维,增加了学习的兴趣.当然,除了一题多解,高三的复习还得注重一题多变,一法多用,深挖细究,在解题的质量上下功夫,本文不再累述了.
尝试解答:求满足条件AB=2,AC=2BC的△ABC的面积的最大值.
高三数学复习是一项系统工程,学生解题能力的提高也非一朝一夕之事.很多高三学生成绩提升的幅度不大,不是做题不够多,而是做了什么题.关于做题,不做则已,做则到位,泛泛而做,
不如不做.很多高三数学教师的教学质量不高,不是讲题不够多,而是讲了什么题.关于讲题,不讲则已,讲则到位,泛泛而讲,不如不讲.总之,教师多一分思考,多一分准备,多一分辛劳,学生就省一分力气,增强一分效果.