数学解题中常用的一些方法和技巧

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  一、解决集合问题的几种常见方法
  集合是高中课程中非常重要的一章,是研究近现代数学的重要工具,与实际联系颇广。集合问题常融合多种数学思维方法,故而题型多变,解法多样。现总结解决集合问题的几种常见方法,与诸位读者共论。
  (一)对比结构法
  例1:如果A={x|x=2n+1,n∈z},B={x|x=4k±1,k∈z},那么()
  (A)A B(B)B A (C)A=B(D)A≠B
  分析:可令n=2m或2m+1(m∈z)再与x=4k±1相比较,这样代数式结构类似,易于比较。同理,若B={x| x=6k±1,k∈z}可令集合A中n=3m,3m+1或3m+2(m∈z)依次类推……
  解:令n=2m,或2m+1(m∈z)
  则A={x|x=4m+1,或x=4m+3,m∈z}
  ={x|x=4m+1,或x=4(m+1)-1,m∈z}
  显然A=B。选(C)
  (二)讨论验证法
  例2:已知集合A={a,a+b,a+2b},B={a,ac,ac2}若A=B,求实数c的值.
  分析::由A=B,A,B中的元素相同,但顺序可不同,因此分两种情况讨论。
  
  解: (1) 若2ac-ac-a=0
  
  ∴ (c-1)2=0 ∴a=0或c=1
  当a=0时,集合B中三元素均为0,故舍去。
  当c=1时,集合B中三元素又相同,故舍去。
  
  (2)若2ac-ac-a=0
  
  又∵a≠0 ∴2c2-c-1=0 又∵c≠1∴c=-
  经检验,此时A=B成立,综上所述c=-
  (三)语言转化法
  1、复杂集合语言转化为简单集合语言
  A∪B=B A BA∩B=A A B
  (CuA)∪B=U A BA∩(CuB)= A B
  例3:设A={x|x2+4x=0},B={x|x2+2(a+1)x+a2-1=0}
  (1)若A∩B=B,求a的值。
  (2)若A∪B=B,求a的值。
  分析:将A化简,再通过“A∩B=BB A”与“A∪B=BA B”的转化,直接沟通A与B关系,易于求a。
  解:由A={x| x2+4x=0}得A={-4,0}
  (1)∵A∩B=B,∴B A,则B=Φ,或{0},或{-4},或{-4,0}
  1°当B=Φ时,A=4(a+1)2-4a2+4<0, 即a<-1
  2°当B={0}时, 0∈B且-4 B,有
  
   得a=-1
  3°当B={-4}时,0 B且-4∈B,有
  
   得a=7(舍去)
  
  4°当B={-4,0}时,0∈B且-4∈B,有
  
  得a=1
  
  综合1°2°3°4°知a≤-1或a=1
  (2)由A∪B=B得A B,又A={-4,0}且B中至多有两个元素,
  ∴A=B ∴0∈B且-4∈B,由得a=1
  
  2、逻辑语言转化为集合语言
  例4:已知:p: x| q:{x|1-m≤x≤1+m, m>0}
  若┐p是┐q的必要不充分条件,求实数m的取值范围
  分析:由┐p ┐q 且┐p ┐q知┐q ┐p
  解:由题意得p:{x|-2≤x≤10}所以,
  ┐p:A={x|x<-2,或x>10} ┐q:B={x|x<1-m,或x>1+m,m>0}
  ∵ ┐p是┐q的必要不充分条件
  
  ∴B Am>9
  
  即m的取值范围是m>9
  (四)图形辅助法
  以数示形,数形结合是开启数学思路,识别问题实质的重要方法。
  例5:已知全集u={不大于20的质数},M、N是u的两个子集,且满足M∩(CuN)={3,5},(CuM)∩N={7,19},(CuM)∩(CuN)={2,17},求M、N。
  分析:利用韦氏图,将u中各部分填上相应元素,分析求解
  解:u={2,3,5,7,11,13,17,19}
  由(CuM)∩(CuN)={2,17}知M、N中没
  有2,17,
  由(CuM)∩N={7,19}可知N中有元素7,19,M中没有7,19;由M∩(CuN)={3,5}可知M中有元素3,5,N中没有3,5,剩下的元素11,13不在(CuM)∩N,M∩(CuN),(CuM)∩(CuN)中,只有11∈M∩N,13∈M∩N∴M={3,5,11,13} N={7,11,13,19}
  
  
  
  
  例6:已知A={x||x-a|<4},B={x||x-2|>3}且A∪B=R,求a的范围。
  分析:借助数轴直观反映集合关系。
  解:∵A={x| -4+a5}
  ∵A∪B=R
  
  由图知:解得1  二、利用等差數列性质巧求三角函数值
  若a+b=2c,则a、c、b成等差数列,若设公差为d,则a=c-d,b=c+d,由此可以产生联想到一类三角函数的求值问题,倘能合理的应用则能达到巧解的目的,这里列举几道例题加以分析。
  例1:已知sinθ+cosθ=,θ∈(0,π),求tanθ的值。
  解析:∵sinθ+cosθ==2×
  ∴sinθ,,cosθ成等差数列,设其公差为d,
  则sinθ=-d,
  cosθ=+d
  ∴(-d)2+(+d)2=1
  d=±0.7
  ∵θ∈(0,π),
  ∴sinθ>0,
  ∴-d>0 ∴d=-0.7
  ∴sinθ=0.8cosθ=-0.6
  ∴tanθ== -
  例2:已知3sinα-2cosα=2,求2sinα+cosα的值。
  解析:∵3sinα-2cosα=2,则3sinα,1,-2cosα成等差数列。
  故设3sinα=1-d,-2cosα=1+d,则sinα= ,cosα=-
  ∴( )2+(-)2=1,解得d=1或d=-
  
  ∵2sinα+cosα=
  - =
  则当d=1时,2sinα+cosα=-1
  当d=-时,
  2sinα+cosα==
  
  例3:已知2cosθ+sinθ=1,求 的值。
  解析:∵2cosθ+sinθ=1,则2cosθ,,sinθ成等差数列。
  故设2cosθ=-d,sinθ=+d,则cosθ=- ,sinθ=+d
  ∴(-)2+(+d)2=1
  解得d= 或 d=
  
  ∵==
  则当 d=时, = = -1
  
  当d=时,
  由以上三道例题,不难总结出这类题的特点和解法。在解题时注意各知识点间的串通和联络,形成完整的知识网络,不但加强知识的综合能力,还能提高解题速度和正确率。
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