高中数学解题中的分类讨论策略
高中数学中分类讨论是一种非常重要的解题策略,在分类讨论中,通过不断地对题目的知识点进行化整为零、归类整理,将题目包含的多种知识点与情况逐次分析,从而达到解题的目的。
1.分类讨论的含义与解题步骤
分类讨论是一种逻辑方法,也是一种常见的解题思路,在解题ฝ过程中分类讨论的应用十分广泛。我们在解决数学问题的过程中,经常会遇到一些不能用同一标准,或同一运算,或同一类型来概括的问题,因此,需要分成若干个局部问题去解决,需要化整为零,各个击破,这就是分类讨论思想。一般地来说,引起分类讨论的原因大致可以归纳为以下几点:
一是,由数学概念引起的分类讨论,如绝对值的定义、不等式的定义、二次函数的定义、直线与平面所成角、直线的斜率等,这类问题要以定义所受的限制条件来分类。二是,由数学运算、定理、公式引起的分类,如除法运算中除式不为零,在实数集内偶次方根的被开方数为非负数,对数中真数与底数的要求,指数运算中底数的要求,不等式的两边同乘以一个正数还是负数等。三是,由函数性质引起的分类讨论,如函数的单调性、奇偶性,最值问题。四是,由图形位置的不确定性引起的分类讨论,如角的终边所在象限,点、线、面的位 ϡ置关系等。五是, シ由参数的变化范围引起的分类讨论,如含参数的方程或不等式,直线的点斜式或斜截式方程等。
在对数学问题的研究与解答中,分类讨论可以依据题给数据的共性与特性进行划分,具体步骤为:首先要明确讨论的对象与解题中心,这里要全面审题,将已知条件进行罗列;其次要根据已知条件进行科学分类,其分类的标准可以根据条件的属性、数量等进行确定,要做到不重不漏;最后要对解题过程进行总结。
2.分类讨论在解题中的应用与思考
例题已知mR,求函数f(x)=(4-3m)x2-2x+m在区间[0,1]上的最大值。
解析:由于当4-3m=0时,f(x)是一次函数,当4-3m0时,f(x)是二次函数,因函数图像的开口方向不同,求最大值的方法也不同,所以应对m分类讨论。
(1)当4-3m=0时,即m=43时,函数y=-2x+43,它在[0,1]上是减函数,所以f(x)max=f(0)=43。
(2)当4-3m0时,即m43时,f(x)是二次函数。
①若4-3m0,即m43,二次函数f(x)的图像开口向上,对称轴x=14-3m0,它在[0,1]上的最大值只能在区间端点取得,f(0)=m,f(1)=2-2m。
当m2-2m,又m43,即2343时,f(x)max=m;
当m2-2m,又m43,即m23时,f(x)max=2(1-m)。
②若4-3m0,即m43,二次函数f(x)的图像开口向下,对称轴x=14-3m0,它在[0,1]上是减函数,所以f(x)max=f(0)=m。
综上所述,由(1)(2)可知,这个函数的最大值为f(x)max=2-2mฌm23,mm23。
思考:本题的分类比较复杂,因此要注意不重不漏。当开口向上时,能不能按对称轴与区间的关系进行讨论呢?二次函数在闭区间上的最值问题是高考中的重点内容,我们在平时的学习过ป程中应如何熟练掌握呢?