第3讲分类讨论思想
1.分类讨论思想是一种重要的数学思想方法.其基本思路是将一个较复杂的数学问题分解(或分割)成若干个基础性问题,通过对基础性问题的解答来实现解决原问题的思想策略.对问题实行分类与整合,分类标准等于增加一个已知条件,实现了有效增设,将大问题(或综合性问题)分解为小问题(或基础性问题),优化解题思路,降低问题难度.
2.分类讨论的常见类型
(1)由数学概念引起的分类讨论:有的概念本身是分类的,如绝对值、直线斜率、指数函数、对数函数等.
(2)由性质、定理、公式的限制引起的分类讨论:有的数学定理、公式、性质是分类给出的,在不同的条件下结论不一致,如等比数列的前n项和公式、函数的单调性等.
(3)由数学运算要求引起的分类讨论:如除法运算中除数不为零,偶次方根为非负,对数真数与底数的要求,指数运算中底数的要求,不等式两边同乘以一个正数、负数,三角函数的定义域等.
(4)由图形的不确定性引起的分类讨论:有的图形类型、位置需要分类:如角的终边所在的象限;点、线、面的位置关系等.
(5)由参数的变化引起的分类讨论:某些含有参数的问题,如含参数的方程、不等式,由于参数的取值不同会导致所得结果不同,或对于不同的参数值要运用不同的求解或证明方法.
(6)由实际意义引起的讨论:此类问题在应用题中,特别是在解决排列、组合中的计数问题时常用.
3.分类讨论的原则
(1)不重不漏.
(2)标准要统一,层次要分明.
(3)能不分类的要尽量避免或尽量推迟,决不无原则地讨论.
4.解分类问题的步骤
(1)确定分类讨论的对象:即对哪个变量或参数进行分类讨论.
(2)对所讨论的对象进行合理的分类.
(3)逐类讨论:即对各类问题详细讨论,逐步解决.
(4)归纳总结:将各类情况总结归纳.
类型一由概念、法则、公式、性质引起的分类讨论
例1(1)若函数f(x)=a x(a>0,a≠1)在[-1,2]上的最大值为4,最小值为m,且函数g(x)=(1-4m)x在[0,
+∞)上是增函数,则a =________.
(2)已知实数a ≠0,函数f (x )=?????
2x +a ,x <1,-x -2a ,x ≥1.若f (1-a )=f (1+a ),则a 的值为________.
应用指数、对数函数时往往对底数是否大于1进行讨论,这是由它的性质决定的.处理分段函数问题时,首先要确定自变量的取值属于哪个区间段,再选取相应的对应法则,离开定义域讨论问题是产生错误的重要原因之一.
已知圆的方程x 2+y 2=1,则过点P (1,2)的圆的切线方程为________.
类型二 由元素的位置、图形的形状变化引起的分类讨论
例2 已知m ∈R ,求函数f (x )=(4-3m )x 2-2x +m 在区间[0,1]上的最大值.
求解有关几何问题中,由于几何元素的形状、位置变化的不确定性,所以需要根据图形的特征进行分类讨论.
一般由图形的位置或形状变化引发的讨论包括:二次函数对称轴位置的变化;函数问题中区间的变化;函数图象形状的变化;直线由斜率引起的位置变化;圆锥曲线由焦点引起的位置变化或由离心率引起的
形状变化.
设F 1,F 2为椭圆x 29+y 2
4
=1的两个焦点,P 为椭圆上一点.已知P ,F 1,F 2是一个直角三角形的三个顶点,且PF 1>PF 2,则PF 1PF 2
的值为________.
类型三 由参数变化引起的分类讨论
例3 已知函数f (x )=ln x -ax +1-a x