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专题八第3讲 分类讨论思想

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

(0

含有参数的问题,主要包括:(1)含有参数的不等式的求解;(2)含有参数的方程的求解;(3)函数解析式中含参数的最值与单调性问题;(4)二元二次方程表示曲线类型的判定等.求解时,要结合参数的意义,对参数的不同取值或不同取值范围进行分类讨论,分类要合理,要不重不漏,要符合最简原则.

设a >0,函数f (x )=12

x 2-(a +1)x +a (1+ln x ). (1)求曲线y =f (x )在(2,f (2))处与直线y =-x +1垂直的切线方程;

(2)求函数f (x )的极值.

分类讨论思想的本质是“化整为零,积零为整”.用分类讨论的思维策略解数学问题的操作过程:明确讨论的对象和动机→确定分类的标准→逐类进行讨论→归纳综合结论→检验分类是否完备(即分类对象彼此交集为空集,并集为全集).做到“确定对象的全体,明确分类的标准,分类不重复、不遗漏”的分析讨论.

常见的分类讨论问题有:

(1)集合:注意集合中空集的讨论.

(2)函数:对数或指数函数中的底数a,一般应分a>1和0

(3)数列:由S n求a n分n=1和n>1的讨论;等比数列中分公比q=1和q≠1的讨论.

(4)三角函数:角的象限及函数值范围的讨论.

(5)不等式:解不等式时含参数的讨论,基本不等式相等条件是否满足的讨论.

(6)立体几何:点线面及图形位置关系的不确定性引起的讨论;平面解析几何:直线点斜式中k分存在和不存在,直线截距式中分b=0和b≠0的讨论;轨迹方程中含参数时曲线类型及形状的讨论.

(7)(理排列、组合、)概率中的分类计数问题.

(8)去绝对值时的讨论及分段函数的讨论等.

1.正三棱柱的侧面展开图是边长分别为6和4的矩形,则它的体积为____________.

2.等比数列{a n}中,a3=7,前3项之和S3=21,则公比q的值是________.

3.若x>0且x≠1,则函数y=lg x+log x10的值域为________.

4. 过双曲线2x 2-y 2=2的右焦点作直线l 交双曲线于A 、B 两点,若AB =4,则这样的直线有______条.

5.函数f (x )=mx 2+mx +1的定义域为一切实数,则实数m 的取值范围是________.

6. 已知线段AB 和平面α,A 、B 两点到平面α的距离分别为1和3,则线段AB 的中点到平面α的距离

为________.

7. 在平面直角坐标系xOy 中,设定点A (a ,a ),P 是函数y =1x

(x >0)图象上一动点,若点P ,A 之间的最短距离为22,则满足条件的实数a 的所有值为________.

8. 已知等差数列{a n }的前3项和为6,前8项和为-4.

(1)求数列{a n }的通项公式;

(2)设b n =(4-a n )q n -

1 (q ≠0,n ∈N *),求数列{b n }的前n 项和S n .

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