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1、第3讲分类讨论思想分类讨论的思想是一种重要的数学思想方法.其基本思路是将一个较复杂的数学问题分解(或分割)成若干个基础性问题,通过对基础性问题的解答来实现解决原问题的思想策略.对问题实行分类与整合,分类标准等于增加一个已知条件,实现了有效增设,将大问题(或综合性问题)分解为小问题(或基础性问题),优化解题思路,降低问题难度.2.分类讨论的常见类型:(1)由数学概念引起的分类讨论:有的概念本身是分类的,如绝对值、直线斜率、指数函数、对数函数等.(2)由性质、定理、公式的限制引起的分类讨论:有的数
2、学定理、公式、性质是分类给出的,在不同的条件下结论不一致,如等比数列的前n项和公式、函数的单调性等.(3)由数学运算要求引起的分类讨论:如除法运算中除数不为零,偶次方根为非负,对数真数与底数的要求,指数运算中底数的要求,不等式两边同乘以一个正数、负数,三角函数的定义域等.(4)由图形的不确定性引起的分类讨论:有的图形类型、位置需要分类:如角的终边所在的象限;点、线、面的位置关系等.(5)由参数的变化引起的分类讨论:某些含有参数的问题,如含参数的方程、不等式,由于参数的取值不同会导致所得结果不同,
3、或对于不同的参数值要运用不同的求解或证明方法.(6)由实际意义引起的讨论:此类问题在应用题中,特别是在解决排列、组合中的计数问题时常用.3.分类讨论的原则(1)不重不漏.(2)标准要统一,层次要分明.(3)能不分类的要尽量避免或尽量推迟,决不无原则地讨论.4.解分类问题的步骤(1)确定分类讨论的对象:即对哪个变量或参数进行分类讨论.(2)对所讨论的对象进行合理的分类.(3)逐类讨论:即对各类问题详细讨论,逐步解决.(4)归纳总结:将各类情况总结归纳.一、根据数学的概念,分类讨论例1设0
4、<x<1,a>0且a≠1,比较
5、loga(1-x)
6、与
7、loga(1+x)
8、的大小.思维启迪先利用0<x<1确定1-x与1+x的范围,再利用绝对值及对数函数的概念分类讨论两式差与0的大小关系,从而比较出大小.解∵0<x<1,∴0<1-x<1,1+x>1,0<1-x2<1.①当0<a<1时,loga(1-x)>0,loga(1+x)<0,所以
9、loga(1-x)
10、-
11、loga(1+x)
12、=loga(1-x)-[-loga(1+x)]=loga(1-x2)>0;②当a>1时,loga(1-x)<
13、0,loga(1+x)>0,所以
14、loga(1-x)
15、-
16、loga(1+x)
17、=-loga(1-x)-loga(1+x)=-loga(1-x2)>0.由①②可知,
18、loga(1-x)
19、>
20、loga(1+x)
21、.探究提高本题是由对数函数的概念内涵引发的分类讨论.由概念内涵分类的还有很多,如绝对值:
22、a
23、的定义分a>0、a=0、a<0三种情况;直线的斜率`:倾斜角≠90°,斜率k存在;倾斜角=90°,斜率不存在;指数、对数函数:y=ax(a>0且a≠1)与y=logax(a>0且a≠1),可分为
24、a>1,0<a<1两种类型;直线的截距式:直线过原点时为y=kx,不过原点时为变式训练1已知数列{an}的前n项和为Sn=32n-n2,求数列{
25、an
26、}的前n项和Pn.解由Sn=32n-n2,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=32n-n2-32(n-1)+(n-1)2=33-2n;当n=1时,a1=S1=31,∴an=33-2n(n∈N*).令an≥0,则33-2n≥0,n≤16.5,因为n∈N*,所以n≤16时,an>0;n≥17时,an<0,所以本题Pn的求值问题应分两种情况
27、讨论.当n≤16时,Pn=
28、a1
29、+
30、a2
31、+…+
32、an
33、=a1+a2+a3+…+an=Sn=32n-n2.当n≥17时,Pn=
34、a1
35、+
36、a2
37、+…+
38、a16
39、+
40、a17
41、+…+
42、an
43、=a1+a2+…+a16-a17-a18-…-an=(-a1-a2-…-a16-a17-a18-…-an)+2(a1+a2+…+a16)=-Sn+2(a1+a2+…+a16)=-Sn+2S16.因为S16=32×16-162=16×16=256,Sn=32n-n2,所以Pn=512-32n+n2.∴数
44、列{
45、an
46、}的前n项和二、根据公式、定理、性质的条件分类讨论例2设等比数列{an}的公比为q,前n项和Sn>0(n=1,2,3,…).(1)求q的取值范围;(2)设记{bn}的前n项和为Tn,试比较Sn与Tn的大小.思维启迪(1)根据条件列出关于q的不等式,注意分类讨论.(2)能否判断{bn}为特殊数列进而求和作差、作商比较大小.解(1)∵{an}是等比数列,Sn>0,可得a1=S1>0,q≠0,当q=1时,Sn=na1>0;当q≠1时,即上式等价于或②解