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分类例析解析法在解题中的应用

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笛卡尔曾经在他的哲学著作《指导思维的法则》中提出了“通用数学”的思路,即任何问题数学问题代数问题方程求解。其中,数学问题向代数问题的转化非常明确地指出了解析思想的重要性,在向量、解三角形、立体几何等内容里都有广泛的应用,而且思路清晰,计算简单,是我们在平时教学中应不断渗透的一种思想方法。

一、在向量中的应用

例1 (2009安徽)给定两个长度为1的平面向量OA和OB,它们的夹角为120°,如图1所示,点C在以O为圆心的圆弧AB上变动,若OC=xOA+yOB,则x+y的最大值是。

解:建立坐标系如图1所示,则A(1,0),B(-12,32),设C(m,n),由(m,n)=x(1,0)+y(-12,32),得m=x-y2,

n=32y。

又因为m2+n2=1,

所以(x-y2)2+(32y)2=1。

再由参数方程得

x-y2=cosθ,32y=sinθ(0≤θ≤23π),

所以y=233sinθ,

x=33sinθ+cosθ,

故x+y=3sinθ+cosθ=2sin(θ+π6),

当θ=π3时,取到最大值2。

点评:本题将问题放在了单位圆中,使得坐标计算非常简单,再应用圆的参数方程使得本题较快地得到解决,当然本题还可以利用基本不等式,比较起来,解析法更容易被同学们所想到。

二、在解三角形中的应用

例2(2008江苏)满足条件AB=2,AC=2BC的ABC的面积的最大值是。

解:建立如图2所示的坐标系,由已知条件得A(1,0),B(-1,0)。设C(x,y),由AC=2BC知,(x+3)2+y2=8,故点C在以D(-3,0)为圆心,以22为半径的圆上。所以,当点C位于圆的最高位置,即高为半径时,ABC取到面积最大值为22。

点评:本题如果用正余弦定理解决的话,计算将会比较繁琐,但是放到解析几何当中,只是阿波罗尼圆的一个特例,条理清晰,方法简单,易于计算。

三、在立体几何中的应用

例3(2009河南商丘二模)在直三棱柱A1B1C1-ABC中,∠BAC=π2,AB=AC=AA1=1,已知G和E分别为A1B1和CC1的中点,D与F分别为线段AC和BC上的动点(不包括端点),若GDEF,则线段DF的长度的取值范围为

解:设F(x,0,0)(0

又因为GDEF,

故GD•EF=0,

所以-12x-y+12=0,

即y=-12x+12。

再由|DF|=x2+y2=125x2-2x+1,

得|DF|∈55,1。

点评:空间向量是解决立体几何问题的一种重要手段,使得许多用传统立体几何知识难以解决的问题变得易想,易做。

四、在解不等式中的应用

例4 若实数x,y,z,t满足1≤x≤y≤z≤t≤10000,则xy+zt的最小值为 。

解: 若使xy+zt最小,首先使x最小,且t最大,从而x=1,y=10000。令s=1y+z10000,()

y,z满足如下条件:1≤y≤10000,1≤z≤10000,y≤z。

由(),得z=10000(s-1y),

当其与z=y相切时,s取到最小值。

由10000(s-1y)=y,得y2-10000sy+10000=0,再由Δ=0,得s=150,此时y=100∈1,10000,所以smin=150。

点评:本题为不等式条件下求最值问题,我们可以最终转化为类线性规划问题,使得问题得以顺利解决。

(作者单位:山东省微山县第一中学)