分类讨论在初中数学解题中的应用_数学论文

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所谓分类讨论,就是根据所研究对象的性质差异分各种不同的情况予以分析解决.涉及分类讨论的试题综合性强,往往要求学生的知识面较广,且具有较高的逻辑思维能力.

运用分类讨论的方法求解数学问题的基本策略是“确定对象的全体,明确分类的标准,分层别类不重复,不遗漏的分析讨论.”求解的关键在于正确地进行分类,即正确选择一个分类标准,确保分类的科学——既不重复,又不遗漏.本文拟例说分类讨论在解题中的应用.

一、按数分类

例1 比较有理数a与8a的大小.

分析 待比较的两数都是和有理数a有关的数,而a作为一个字母,表示有理数,它根据有理数的分类又具有不确定性,这里又涉及有理数分类的概念.

解 显然|8a|≥|a|,当a>0时,a,8a都为正数,则根据正数的比较法则,绝对值大就大,所以8a>a;当a=0时,a=8a=0;当a<0时,a,8a都为负数,由负数的比较法则,绝对值大的反而小,所以a<8a.

二、字母的取值范围分类

例2 解方程-2|x-2|-4=0.

分析 含有绝对值符号的解方程题,如已确定某些未知数的取值,就按这个未知数的取值根据绝对值的意义,化去绝对值符号,进而解方程.如没有告诉某些未知数的取值或取值范围,那么就找出这个绝对值符号内的界值(使绝对值符号内的代数式为0的未知数的值叫做界值),然后逐一讨论.

综上所述,原方程的解是x=2或x=-4.

三、按事件的可能情况分类

例3 如图,如果四边形CDEF旋转后能与正方形ABCD重合,那么图形所在的平面上可以作为旋转中心的点共有______个.(上海市1999年中考填空题第19题)

解析 本题的题设和结论也是不唯一确定的,显然,符合条件的旋转中心必在边CD上,可以这样分类:(1)绕点C旋转,有一解;(2)绕点D旋转,有一解;(3)绕CD上异于C、D的点旋转,只能是CD的中点.这样就得出了本题的正确答案:有3个.

四、按图形的位置特征分类

例4 已知一次函数y=-x+3与x轴、y轴的交点分别为A、B,试在x轴上找一点P,使△PAB为等腰三角形.

解析 本题中△PAB由于P点位置不确定而没有确定,而且等腰三角形中哪两条是腰也没有确定.△PAB是等腰三角形有几种可能?我们可以按腰的可能情况加以分类:(1)PA=PB;(2)PA=AB;(3)PB=AB.先可以求出B点坐标(0,3,A点坐标(9,0).设P点坐标为(x,0),利用两点间距离公式可对三种分类情况分别列出方程,求出P点坐标有四解,分别为(-9,0),(3,0),(9+6,0),(9-6,0).(不适合条件的解已舍去)

例5 (漳州市2010年中考解答题第25题)

如下图,已知A(1,0)、B(0,3),把△OAB绕点O按逆时针方向旋转90°后得到△OCD.以E为顶点的抛物线y=a+bx+c经过A、B、D三点,连接EC、ED.

(1)该抛物线的函数关系式为:______,直线CE的函数关系式为:______;

(2)证明△CDE是等腰直角三角形;

(3)在射线CE上是否存在点P,使得以C、D、P为顶点的三角形与△OCD相似?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.

分析 本题(3)中以C、D、P为顶点的三角形与△OCD相似的相似比由于P点位置不确定而没有确定,需要分类讨论.

解 (1)抛物线的函数关系式为:y=--2x+3,直线CE的函数关系式为:y=-3x+1.

(2)略.

(3)设点P(x,-3x+1).

①若点在线段CE上,如图所示.

因为∠4>∠5,所以∠4>45°.

又因为OD>OC,

所以∠3>∠2,

所以∠3>45°.

综上所述,在射线CE上存在点P(-,2)或P(-3,10),使得以C、D、P为顶点的三角形与△OCD相似.

例6 (漳州市2010年中考解答题第26题)

在梯形ABCD中,AD//BC,AD=8 cm,BC=2 cm,AB=CD=6 cm.动点P、Q同时从A点出发,点P沿线段AB→BC→CD的方向运动,速度为2 cm/s;点Q沿线段AD的方向运动,速度为1cm/s.当P、Q其中一点先到达终点D时,另一点也随之停止运动.设运动时间为t(s),△APQ的面积为S().

(1)当点P在线段AB上运动时(如图1),S与t之问的函数关系式为:______,自变量t的取值范围是______;

(2)当点P在线段BC上运动时(如图2),请直接写出t的取值范围,并求S与t之间的函数关系式;

(3)试探究:点P在整个运动过程中,当t取何值时,S的值最大?

分析 在(3)中由点的运动变化引起的符合条件的点有不同位置,从而需对不同位置分别求其结果,否则漏解.

解 (1)、(2)略;

因为CD=6,所以∠DCE=30°,所以∠D=60°.

③当点P在线段CD上(不与D点重合)时,4≤t<7.过点P作P⊥AD于F,如图5.

因为PD=14-2t,

综上所述,在整个运动过程中,当t=4时,S的值最大.

除上述导致分类讨论的原因外,还有某些实际问题其本身隐含着不同的情形,需进行分类讨论;数学中的一些结论、公式、方法对于一般情形是正确的,但对某些特殊或较为隐蔽的“个别”情况未必成立等.只要抓住了分类讨论的动因,把握住了分类的标准,就能做到分类时条理清楚、标准一致,在解答问题时就不会重复或遗漏,保证解题准确无误.

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