用构造法解题 doc

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课题:用构造法解题

授课教师 李建国(华中师大一附中)

一、教学目标

理解并掌握构造法解题的原理与步骤;并通过对构造法解题的讲解,培养学生的创新思维能力。

二、重点、难点

教学重点:理解构造法。

教学难点:掌握并应用构造法解题。

三、教学过程

【课题引入】

例:设a>b>c ,a+b+c=1,a 2

+b 2

+c 2

=1.求证:1

43

。 证明:依题设有a+b=1-c ; ① a 2

+b 2

=1-c 2

; ② ①2-②得ab=c 2

-c 。 ③

由①、③两式说明:a 、b 是关于x 的一元二次方程:x 2-(1-c )x+c 2

-c=0,④的两个不相等的实根,且因为已知a>b>c ,表明方程④的两根都大于c 。

设f (x )=x 2-(1-c )x+c 2

-c ,∴012()0

c c f c ∆>⎧⎪-⎪>⎨⎪

>⎪⎩⇒103c -<<,由①知,413a b <+<。

从该例中抽象出解题方法为:构造法,这也是我们今天要讲解的课题:用构造法解题。

它在数学解题过程中有着较为广泛的应用。

构造法:就是根据题设条件和结论的特殊性,构造出一些新的数学形式,并借助它认识与解决原问题的一种思想方法。

用构造法解题的关键在于寻找到合理的数学模型。 【例题部分】

例1 设x 、y ∈R ,且满足⎪⎩⎪⎨⎧=-+--=-+-1)2(2002)

2(1)1(2002)

1(2003

2003

y y x x ,求x+y 的值。 解:构造函数f(t)=t 2003

+2002t ,易知f(t)是R 上的奇函数也是单调函数,由此可得:

f(x-1)= -f(y-2),∴f(x-1)=f(2-y),∴x-1=2-y ,∴x+y=3。

例2 四面体S —ABC 的三组对棱分别相等,且依次为52,13,5,试求四面体 S —ABC 的体积。

解:如图1,构造长方体SA 1CB 1—S 1AC 1B ,分别连结

SA 、SB 、SC 、AB 、BC 、CA 。

设长方体的三度分别为:x 、y 、z 。 令5,13,52===SC SB SA ,

S A 1

S 1

A

C

B

B 1

C 1

图1 x

y

z

则有222222

22220x 213 y 43

25SA x y SB x z z SC y z ⎧=+==⎧⎪⎪=+=⇒=⎨⎨⎪⎪==+=⎩⎩

由图1,则四面体S —ABC 的体积为长方体的体积减去四个等积的三棱锥体积, ∴xyz xyz xyz V V V B AS S B AC S CB SA ABC S 3

1

32411111=-

=-=---=8。 例3 求方程a+b+c+d=6有多少组正整数解?

解:构造模式:有6个形状、大小、颜色完全相同的球分成四组,每组中至少有一个球的分法有多少种:○ ○ ○ ○ ○ ○。

该问题利用构造模型转化为了一个组合问题,实际上是在五个空中插入3个隔板,共

35C =10种正整数解。

例4 设x ,y 均为正实数,证明:不等式()ln ln ln 2

x y

x y x x y y ++≤+。 证明:① 当x=y 时,yIny xInx y

x In

y x +=++2

)(; ② 当x ≠y 时,不失一般性,设x>y>0,并取y=m ,则x ∈(m ,+∞),

设g(x)=xlnx+ylny-(x+y)In

2y x +,即g(x)=xlnx-(x+m)ln 2m

x ++mlnm ,(x ∈(m ,+∞)) 又∵m

x x

m x x m x m x m x x x g +=+-=+⋅+++-+='2ln

2ln ln )222(ln 1ln )(, ∵2x>x+m ,∴12>+m x x ,∴02ln )(>+='m

x x

x g ,∴g(x)在(m ,+∞)上单调递增,又

g(m)=0,∴g(x)>0,即xlnx-(x+m)In 2

m

x ++mlmm>0,∴m m x x m x m x ln ln 2ln )(+<++,

即y y x x y

x y x ln ln 2

ln )(+<++。

综合①②知:有y y x x y

x y x ln ln 2

ln )(+≤++。

例5 对一切非零自然数n ,求证:

证明: 构造数列{an },使其通项为

1(11)1,a =

+=>=

又∵1n n a a +==

=

1=>=,

1()n n a a n N ++>∈,∴ 对一切自然数n ,都有a n ≥a 1>1,即

111)(1)(1)1,432n ++⋅⋅⋅⋅+>-∴11(11)(1)(1)432n ++⋅⋅⋅⋅+>-

本题一般用数学归纳法证明,但应用构造思想求解,更有情趣,更见功力.

【课堂小结】

(1)用构造法解题,可构造表达式,构造图形等,在构造表达式中我们又可构造函数,构造数列等进行解题。

(2)应用好构造法的关键有两点:① 要有明确的方向,即为什么目的而构造;② 要弄清条件的本质特点,以便重新进行逻辑组合。

(3)运用构造法解题,关键在于寻找到合理的数学模型,一旦运用成功,它所呈现的是问题的本质规律和数学内在的美,往往给人耳目一新的感觉,同时也告诉我们大家数学是一门创造性的艺术,蕴含着丰富的美,而灵活、巧妙的构造令人拍手叫绝。

2007-11-20