对比一般巧转化 特殊思维妙应用

2022-10-10 08:25江苏省高邮市第一中学225600
中学数学研究(江西) 2022年10期
关键词:奇函数动点零点

江苏省高邮市第一中学 (225600) 郭 林

特殊与一般的数学思想方法是通过对数学问题的特殊情形(如特殊函数、特殊数列、特殊点、特殊位置、特殊值、特殊方程、特殊形状等)的构建与解决,从而寻求对一般的、抽象的、运动变化的问题的解决思路与技巧方法,特别是解决一些小题(选择或填空题)中比较常用的一类基本技巧策略.

1.特殊函数

例1 (多选题)函数f(x)的定义域为R,且f(x-1)、f(x+1)都为奇函数,则下列说法正确的是( ).

A.f(x)是周期为2的周期函数

B.f(x)是周期为4的周期函数

C.f(x+2)为奇函数 D.f(x+3)为奇函数

分析:根据题目条件,一般的常规解法是利用函数基本性质的定义加以化归与转化,结合函数的奇偶性的定义,利用定义建立相应的关系式,合理变形与转化来分析与处理.而通过特殊函数的构建,结合函数的基本性质来合理配凑满足条件的特殊函数,进而通过特殊函数来分析与判断.

解法1:(常规解法)由f(x-1)、f(x+1)都为奇函数,则有f(-x-1)=-f(x-1),f(-x+1)=-f(x+1),从而f(x)=-f(-x-2),f(x)=-f(-x+2)=-f(2-x),故f(2-x)=f(-x-2)⟹f(x+2)=f(x-2)⟹f(x+4)=f(x),所以f(x)是周期为4的周期函数;又由于f(x-1)为奇函数,结合f(x)是周期为4的周期函数,则f(x+3)=f(x-1)也是奇函数.综上,故选BC.

点评:利用特殊与一般的思想,联想到满足条件的某一具体的特殊函数实例,以特殊(或具体)函数的特点来推断一般函数的特点,通过“一般”与“特殊”之间的转化,问题将归结为具体的数学问题来求解,变得简洁明了,有效地降低了问题的抽象程度.特殊函数法判断此类问题,简单快捷,只是在选取特殊函数时存在一定的难度,而且选取出来的特殊函数常不具有普遍性,容易出现误判.

2.特殊值

例2 (多选题)已知函数f(x)=x3+ax+b,其中a,b∈R,则下列选项中的条件使得f(x)仅有一个零点的有( ).

A.a

分析:根据题目条件,一般的常规解法是利用函数与导数的关系,结合函数的零点来分析与判断,过程比较繁杂,不易判断(这里不对解析过程加以展示);而利用特殊值法,结合不同的选项选取对应的特殊值加以分析与判断,快捷易操作.

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解析:(特殊值法)对于选项A,由函数f(x)是奇函数,知b=0,结合a

点评:通过选项A、C中一个参数的确定,另一个参数可以利用条件取特殊值,进而确定函数的解析式,通过因式分解确定对应的零点情况,进而巧妙排除,结合多选题至少有两项是正确的特点,直接确定剩下的两选项为正确.

3.特殊位置

例3 已知△ABC是半径为2的圆O的内接正三角形,P是圆O上的任意一点,则PA2+PB2+PC2的值为( ).

A.12 B.24 C.48 D.不能确定

分析:一般的常规解法是坐标法,利用构建平面直角坐标系,通过点的坐标的确定与设置,结合向量的模的运算与转化来确定对应的值;而通过动点的特殊位置,直接利用三角形的边长来确定向量的模的平方问题,更加简单有效.

图1

点评:利用动点的变化的“动”的过程与特殊位置的“静”的状态,实现借助特殊位置来表示动点所运动过程中一个“瞬间”,以特殊来解决一般性问题.在解决一些平面几何、解析几何以及立体几何中的动点问题时,经常可通过考虑特殊位置来实现问题的破解.特别注意的是,特殊位置法中,经常通过选取动点的不同特殊位置时也是同样的值,从而增强答案的可信度.

4.特殊形状

A.0 B.2 C.-2 D.-4

分析:一般的常规解法是基底法,利用平面向量的线性关系与线性运算,结合基底法的转化与应用,利用数量积公式来分析与求解;而通过特殊三角形形状,利用直角三角形的直观形象,涉及熟悉的直角三角形与等边三角形问题,处理起来更加简单快捷,方便问题的转化与处理.

图2

点评:利用选择题中结论为定值,可以选取特殊形状的平面几何图形(这里选取以C为直角的直角三角形)来特殊化处理,此时对应的直角三角形是一个非常熟悉且常用的直角三角形,结合边与角的关系来分析与处理,进一步综合等边三角形的性质来分析与推理说明,很好减少推理与运算.

利用特殊与一般的数学思想方法来解决一些相关的选择题与填空题,真正做到“小题小做”,一定程度上可以节约解题时间,进而快捷地作出正确的判断或求解,提高解题速度,简化解题过程.

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