历届希望杯全国数学邀请赛高二数学精选100题详析一
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1 / 21 历届“希望杯”全国数学邀请赛高二数学精选100题详析 题1 已知yxabbybbaxba,,,,0则的大小关系是 . (第十一届高二第一试第11题)
解法1 bbaabbax,abbaabby.
yxabbbbaba,,0.
解法2 bbaabbabbbbayx,yxyxabba,1,.
解法3 aabbabbaabbbbayx1111 =yxyxaabba,011,0. 解法4 原问题等价于比较abba与b2的大小.由,2)(222yxyx得babbaabba4)(2)2(,babba2.
yxbabbaabba,2,.
解法5 如图1,在函数xy的图象上取三个不同的点A(ab,ab)、B(b,b)、C(ba,ba). 由图象,显然有ABBCkk,即)()(abbabbbbabba, 即abbbba,亦即yx. 解法6 令()ftatt,ttaatf)(单调递减,而abb,)()(abfbf,即abbbba,yx. 解法7 考虑等轴双曲线)0(22xayx.
A B C x y
O b-a b b+a 图1 2 / 21
如图2,其渐近线为xy.在双曲线上取两点 A(b,ab)、B(ab,b).
由图形,显然有1ABk,即1bbaabb,从而yx. 解法8 如图3.在Rt△ABC中,∠C为直角,BC=a,AC=b,BD=b,则AB=ba,DC=ab. 在△ABD中,AB-AD从而baAD-DC<bDC, 即abbbba,故yx. 评析 比较大小是中学代数中的常见内容.其最基本的方法是作差比较法、作商比较法、利用函数的单调性.解法1通过分子有理化(处理无理式常用此法)将问题转化成比较两个分母的大小.解法
2直接作商与1比较大小,顺理成章,也很简洁.要注意的是:0,ba
时,1aabb;0,ba时,1aabb.此题直接作差难以确定差与0的大小,解法3对yx,的倒数作差再与0比较大小,使得问题顺利获解,反映了思维的灵活性.解法6运用函数的单调性解题,构造一个什么样的函数是关键.我们认为构造的函数应使得yx,恰为其两个函数值,且该函数还应是单调的(最起码在包含yx,对应的自变量值的某区间上是单调的).解法5与解法7分别构造函数与解几模型,将yx,的大小关系问题转化成斜率问题加以解决,充分沟通了代数与几何之间的内在联系,可谓创新解法.解法8充分挖掘代数式的几何背景,构造平面图形,直观地使问题得到解决,这也是解决大小关系问题和证明不等式的常用方法. 有人对此题作出如下解答:
取,2,1ba则12112,23123yx,322Q
10,.,121231yx可再取两组特殊值验证,都有yx.故答案为yx.
从逻辑上讲,取2,1ba,得yx.即使再取无论多少组值(也只能是有限组值)验证,都得yx,也只能说明yx或yx作为答案是错误的,而不能说明yx一定是正确的,因为这不能排除xy的可能性.因此答案虽然正确,但解法是没有根据的.当然,如果将题目改为选择题:
已知yxabbybbaxba,,,,0则的大小关系是
A B O x
y
b 图2 a ab A B D C b
图3 a ab
ba b 3 / 21
( ) A、yx B、yx C、yx D、yx 此时用上述解法,且不用再取特殊值验证就可选D,并且方法简单,答案一定正确. 总而言之,特殊值法在解许多选择题时显得特别简捷,那是因为选择支中的正确答案是唯一的,从而通过特殊值排除干扰支,进而选出正确答案.但特殊值法只能排除错误结论,而不能直接肯定正确答案,因此,用此法解填空题(少数特例除外)与解答题是没有根据的.当然,利用特殊值指明解题方向还是十分可取的.
题2 设cbaNn,,且11nabbcac恒成立,则n的最大值为 ( ) A、2 B、3 C、4 D、5 (第十一届高二第一试第7题)
解法1 原式ncbcabaca.minacacnabbc.而bacacbca
bacbbabcabbc2+bacbcbba4,且当bacbcbba
,即
bca2时取等号.minacacabbc4.4n.故选C.
解法2 cba,0,0,0cacbba,已知不等式化为 2
acnabbc
.由22242acacabbcabbc,即4min2cbbaca,
故由已知得4n,选C. 解法3 由cba,知0,0,0cacbba,有
cbbacan11
.又
41111112cbbacbbacbbaca,
即411mincbbaca,由题意,4n.故选C. 解法4 cba,0,0,0cacbba.已知不等式可变形为 2acnabbc.记2
ackabbc
, 4 / 21
则4222cbbacbbacbbacbbak.由题意,4n.故选C. 解法5 cba110,0.abbc于是 cacbbacbba
4411.比较得4n.故选C.
评析 由已知,可得cbbacan11恒成立.根据常识“若afx恒成立,则minxfa;若xfa恒成立,则maxafx,”cbbaca11的最小值就是所求n的最大值,故问题转化为求cbbaca11的最小值,上述各种解法都是围绕这一中心的,不过采用了不同的变形技巧,使用了不同的基本不等式而已.解法1运用了2,,baabRab“”;解法2运用了”“22baab;解法3运用了
”“411baba;解法4运用了”“Rbaabba,2;解法5运用了
”“Rbababa,
411
.虽解法异彩纷呈,但却殊途同归.
此题使我们联想到最新高中数学第二册(上)P30第8题: 已知cba,求证:0111accbba. 证:令0,0,yxycbxba,则yxca.
22111111xyxyabbccaxyxyxyxy
.0,0xyQ,
0111accbba.
此证法通过换元将分母中的多项式改写成单项式,使得推证更简单了.运用这一思路,又可得本赛题如下解法:
设0,0,yxycbxba,则yxca.cancbba11恒成立,
就是yxnyx11恒成立.也就是yxyxn11恒成立.411yxyx恒5 / 21
成立, 由题意得4n.故选C.
再看一个运用这一思想解题的例子.
例 设Rcba,,,求证:2222cbabacacbcba. (第二届“友谊杯”国际数学竞赛题) 证明 设,,,zbayacxcb则0,,21zyxzyxcba.
02222yxxybxayyxbaybxa,222ababxyxy ①,
222
2222
22ababcabcabccabcxyzxyzxyzabc,即
2222cbazcybxa,2222cbabacacbcba.
本赛题还可直接由下面的命题得解. 命题 若021naaa,则nnnaanaaaaaa12132211111.
证明 021naaa,nnaaaaaa13221,,,都大于0.反复运用
①式,可得: “若,(1,2,,)iixyRinL,则22111niniiniiiixxyy,当且仅当1212nn
xxx
yyyL时取等号”.故有
22122311223111111111nnnnnnaaaaaaaaaaaaaa
LLL.
也可以这样证明: 021naaa,12231,,,0nnaaaaaaL.故由柯西不等式,得
1223112231111()nnnnaaaaaaaaaaaa
LL
2
11111nL1442443个