数学中的“特殊与一般”思想方法(共4页).doc

《数学中的“特殊与一般”思想方法(共4页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数学中的“特殊与一般”思想方法(共4页).doc（4页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上数学中的“特殊与一般”思想方法在数学学习的过程中，对公式、定理、法则的学习往往都是从特殊开始，通过总结归纳得出来的，经过证明后，成为一般性结论，又使用它们来解决相关的数学问题。在数学中经常使用的归纳法、演绎法就是特殊与一般思想的集中体现。由特殊到一般、由一般到特殊的过程是认识事物的基本过程，数学也不例外。所谓特殊与一般的思想包括两个方面：通过对某些个体的认识与研究，逐渐积累对这类事物的了解，再逐渐形成对这类事物的总体认识，发现特点，掌握规律，形成公式，由浅入深，由现象到本质，由局部到整体，从实践到理论，这种认识事物的过程就是由特殊到一般的认识过程；在理论指导下，用已有

2、的规律解决这类事物中的新问题，这种认识事物的过程就是由一般到特殊的认识过程。由特殊到一般再由一般到特殊反复认识的过程，就是人们认识世界的基本过程。在数学高考中，对特殊与一般思想的考查方式主要有，利用一般的归纳法进行猜想；通过构造特殊函数、特殊数列、寻求特殊点、特殊位置关系；利用特殊值、特殊方程等，研究解决一般问题、抽象问题、运动变化的问题、不确定的问题，等等。高考特别注重利用选择题、填空题的特点，重点考查由特殊到一般的思想；利用解答题的严密性，重点考查由一般到特殊的思想，或综合考查特殊与一般的思想。一利用特殊情形判断一般性结论是否成立辩证法告诉我们：矛盾的一般性寓于特殊性之中。相对于一般情形而

3、言，特殊的事物往往显得简单、直观和具体，并为人们所熟知。解题时若能注意到问题的特殊性，进而分析考虑有无可能把待解决问题化归为某个特殊问题或极端情形，不仅是可行的，也是必要的。例1（2005年北京春季高考题）若不等式对于任意正整数n恒成立，则实数a的取值范围是（ ）A B C D 解析：当n为正奇数时，不等式为，又，所以要使不等式对任意正奇数n恒成立，应有，即；当n为正偶数时，不等式为，又，所以要使不等式对任意正偶数n恒成立，应有。综合得，答案为（A）。点评：本题所给的不等式对于n为正奇数和n为正偶数来说差异较大，所以需要对两种特殊情况进行分类讨论。这两种情形相对于正整数n是两个个体，回到整体后

4、，使不等式恒成立的a必须对两个个体都成立。例2（2004年湖北高考题）已知为非零的平面向量. 甲：，（ ）A甲是乙的充分条件但不是必要条件 B甲是乙的必要条件但不是充分条件C甲是乙的充要条件 D甲既不是乙的充分条件也不是乙的必要条件解析：若，则必有；现在，取，则=1，但。由此可见，甲是乙的必要条件但不是充分条件，选（B）。ABCD 点评：在本题中，这对于使的每一个个体也就是整体都成立；而当成立时，存在特殊的个体使得不成立。命题对整体成立有理论依据，对整体不成立有个体不成立的反例，它们分别是数学的论证和反驳。例3设有四面体ABCD（如图），试证明：必存在一个顶点，它出发的三条棱可组成一个三角形。

5、解析：设AB为最大棱（极端化），可证A、B两点中至少有一点为所求。反之，则有ABAC+AD，ABBC+BD,相加得，2ABAC+AD+BC+BD2AB（矛盾），所以，命题得证。例4（2007年福建高考题）已知对任意实数，有，且时，则时（ ）ABCD解析：由可得f(x)是R上的奇函数，g(x) 是R上的偶函数，又由已知“时，”得奇函数f(x)在上单调递增，偶函数g(x) 在上也单调递增。于是f(x)在上单调递增，g(x) 在上单调递减，即时，选（B）。点评：本题作为选择题也可用特殊化方法。由条件得f(x)是R上的奇函数，g(x) 是R上的偶函数，设f(x)=x,g(x)=x2，则，从而易得结果是

6、（B）。练习1.（2007年安徽高考题）定义在上的函数既是奇函数，又是周期函数，是它的一个正周期若将方程在闭区间上的根的个数记为，则可能为（ ）A0 B1 C3 D5提示：注意到f(0)=0这一特殊结论，则。二将特殊问题放到更一般性的大背景下研究将特殊问题放到更一般性的大背景下研究，称为“一般化思想方法”，即数学解题中的“以退为进”策略。它具有很强的辩证性，是通过解决比原命题更为一般的命题以最终求得原命题的解决。用一句名言来概括，就是“退一步海阔天空”。例5求证：解析：这是一道由具体数表示的不等式，因其牵涉到的数较大而变得很可憎。我们不妨转而研究更为一般的一个问题：求证当n2,nN时。事实上，

7、根据基本不等式，成立，从而命题得证。（令n=1999）例6若a、b、c、d、e1,证明16(abcde+1)(1+a)(1+b)(1+c)(1+d)(1+e)。解析：直接展开右式很麻烦。设法构造一个更为一般的辅助问题：设ai1(i=1,2,n),证明。该辅助问题很容易用数学归纳法证明。而n=5的情形即为本题结论。例7一个阶梯共12级台阶，某人从下而上，每次只许跨一级台阶或两级台阶，问一共有多少种不同的走法？解析：问一个更一般性的问题：假设是共n级台阶又如何呢？当然还是从特殊情形开始考虑。当n=1时，只有1种走法，记为F1=1；当n=2时，有2种走法，记为F2=2；当n=3时，有3种走法，这3种

8、走法是怎样实现的呢？可以由第一级台阶跨两级而得，也可以由第二级台阶跨一级而得，因此F3=F1+F2=1+2=3；以此类推，。数列就是著名的费波拉契数列，依次写出前12项：1，2，3，5，8，13，21，34，55，89，144，233。第12项233即为所求结果。例8（2004年江苏高考调研测试（A卷）第12题）已知A、B是抛物线y2=2x上异于点P（2，2）的两个动点，若，则直线AB必过定点（ ）A（3，-2） B（3，2） C（4，2） D（4，-2）解析：将本题一般化就成了研究：若抛物线y2=2px(p0)的内接直角三角形PAB的直角顶点为定点P（x0,y0），则其斜边AB所在的直线恒过

9、定点。如图，设A（x1,y1）, B(x2,y2) ，则y12=2px1 ，y22=2px2 ， KAB= ，而，故AB中点为（）AB方程为即 APBP，代入得，AB方程为，因此直线AB恒过定点（x0+2p,-y0）。以上这种思路将（y1+y2）作为一个整体，较为简捷。令x0=2,y0=2,p=1,易得本题中直线AB必过定点（4，-2），故选（D）。点评：事实上以上结论还可以更一般化：若抛物线y2=2px(p0)的内接三角形PAB顶点P为定点，两边PA、PB所在直线的斜率之积为定值，则其另一边AB所在的直线恒过定点。设P（x0,y0），A（x1,y1）, B(x2,y2)，（定值），则类似可证

10、明直线AB恒过定点，证明略。若令m=-1就是上面的结论。练习2.设，记，则_。提示：探究一般性规律。，可见是以4为周期的序列，所以。故结论为填x 。三特殊探路，结合演绎推理而得一般结论由特殊探路，而解决一般性问题，让合情推理与演绎推理协同作战，使解题过程层次分明，显得非常优美，提高了数学思维的流畅性。这也是数学中的“特殊与一般”思想方法的重要体现。例9如果函数f(x)=sin2x+acos2x的图象关于直线对称，那么实数a=_。解析：f(x) 的图象关于直线对称，则满足，令x=0得，0+a=-1+0，故a=-1。要验证a=-1是否符合题意，只要将a=-1代入原函数得f(x)=sin2x-cos

11、2x=，图象确实关于直线对称，这样a=-1就是结论。点评：由特殊情形得到的结果a=-1只能作为题目的必要条件，要看它是否同时是充分条件，需要进行检验，研究它是不是一般性结论。本题解法是特殊与一般思想的典型应用。例10（2000年 全 国 高 考 题） 设an是首项为1的正项数列，且，则它的通项公式是 。 解析：把等式看作递推关系式。由 1得， ，猜想：？若将条件变形为，这样，即是常数数列，=1a1=1，从而猜想成立。例11求质数p，使p+10与p+14仍为质数。解析：先取若干质数作试验：p=2时，p+10=12，p+14=16，不合；p=3时，p+10=13，p+14=17，合；p=5时，p+

12、10=15，p+14=19，不合；p=7时，p+10=17，p+14=21，不合；p=11时，p+10=21，p+14=25，不合；p=13时，p+10=23，p+14=27，不合。归纳猜想：仅p=3为所求质数。下面用演绎法来给予证明：若p=3k+1(),则p+14=3k+15=3(k+5)为合数；若p=3k+2(),则p+10=3k+12=3(k+4)也为合数。因此，仅当p=3k有可能使p+10与p+14仍为质数。但3k中只有一个质数3，所以，所求质数p=3 。点评：本题是合情推理与演绎推理协同作战的一个范例。先根据对特殊事例的研究，发现规律，归纳猜想一般性结论。但所猜结论的正确性又需要经由

13、演绎推理给予严格意义上的证明。例12等比数列的首项为1，公比为2。问是否存在一个等差数列，使得等式对于任意正整数n都成立？若存在，求出数列的通项公式；若不存在，说明理由。解析： 。要研究是否存在这样的一个等差数列，有一种思路是假设存在，设，代入等式，利用恒等变形求出b1和d。但这种思路实施起来有相当的难度。更合理的做法可以是这样：令n=1则b1=1，令n=2则b2=2，因此如果等差数列存在的话只能是。那么，究竟符合还是不符合题意呢？就是看是否恒等于。令S=，利用倒序相加S=，从而，故。这样得到，存在一个等差数列符合题意，。例13已知函数f(x)的定义域关于原点对称，且满足以下三个条件：当x1,

14、x2是定义域中的数时，有 ；f(a)= -1(a0,a是定义域中的一个数)；当0x2a时，f(x)0 。试问：（1）f(x)的奇偶性如何？说明理由；（2）f(x)的单调性如何？说明理由。解析：由题设知f(x)是y=-cotx的抽象函数，从而由y= -cotx及题设条件猜想：f(x)是奇函数且在(0,2a)上是增函数(这里把a看作进行猜想)。解：（1）f(x)的定义域关于原点对称，且， ，令x1-x2=x，则有f(-x)=-f(x)，f(x)为奇函数。（2）设0x1x22a，则0x2-x12a ，在(0,2a)上有f(x)0，f(x1)、f(x2)、f(x2-x1) 均小于0，从而由条件得f(x

15、1)-f(x2)0，于是f(x1)f(x2)，在(0,2a)上f(x)是增函数。例14（2000年北京安徽春季高考题）如图，点A和B为抛物线y2=4x上原点O以外的两个动点，已知OAOB，OMAB，求点M的轨迹方程，并说明轨迹是什么曲线。解析：动点M随着A、B的运动而动，使其轨迹变得不易捉摸。有什么特殊性呢？如果探求出动直线AB过定点，则问题迎刃而解。解：设AB方程为x=my+a（a0），代入y2=4x得y24my4a=0设A（x1，y1），B（x2，y2），OAOB，x1x2+y1y2=0，即+y1y2=0 ，4a+a2=0，即a=4，也就是直线AB恒过定点P（4，0）。设M（x，y），OM

16、AB，M轨迹为以OP为直径的圆（去掉原点）。M轨迹方程为（x0）。例15已知x,y是正数，试问：是否存在常数c，使不等式acb对任意正数x,y都成立？解析：取x=y=1，得a=b=，下面证明对任意正数x,y有，而 所以，该不等式成立。因此，存在常数c=使acb对任意正数x,y都成立。点评：该题退到令人担心的特殊情形取x=y=1，这是因为这样能够把常数c找出来，题目的解答过程充分反映了特殊与一般思想的魅力。之所以取x=y，因为观察发现当x=y时a=b，而取它们都等于1就比较自然了。从一般退到特殊前，首先要对所解问题进行观察，然后再确定解题方案，这对洞察力提出了要求。事实上解数学题离开观察是寸步难行的。练习3.是否存在常数a、b、c，使得对于一切正整数n都成立？证明你的结论。提示：先特殊探路，令n=1、2、3代入等式，得，然后用数学归纳法证明对一切正整数n，都成立。从而a=3,b=11,c=10 。专心-专注-专业