高中數(shù)學(xué)破題技法之-關(guān)羽開門 刀舉成功-

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  作者:佚名
  
  ●計名釋義
  
  關(guān)羽不同于諸葛.諸葛是智星,靠著扇子;關(guān)羽是武士,用的大刀.“過關(guān)斬將”用這大刀,“水淹七軍”用這大刀.
  
  數(shù)學(xué)上的“分析”、“分解”、“分割”等,講的都是刀工.關(guān)羽的“切瓜分片”是什么意思?切者,七刀也,分者,八刀也!再難的數(shù)學(xué)題,經(jīng)過這七刀、八刀,最后不就粉碎了嗎!
  
  ●典例示范
  
  [例1](2006年四川卷第19題)
  
  如圖,在長方體ABCD—A1B1C1D1中,E、P分別是BC、A1D1的中點,M、N分別是AE、CD1的中點,AD=AA1=a,AB=2a.
  
  (Ⅰ)求證:MN∥面ADD1A1;
  
 。á颍┣蠖娼荘—AE—D的大;
  
 。á螅┣笕忮FP—DEN的體積.
  
 。鄯治觯葸@是個長方體,而“長”正好是“寬”和“高”的2倍,這正是“關(guān)羽開門”的對象:用刀從中一劈,則分成2個相等的正方體.對于正方體,我們該多么熟悉!有關(guān)線段的長度,各線段間的位置關(guān)系,我們都了如指掌.
  
  [解Ⅰ]取D1C1的中點Q,過Q和MN作平面QRST.顯然,M、N都在這平面里.
  
  易知QN和SM都平行于平面BCC1B1MN∥BCC1B1MN∥面ADD1A1(證畢).
  
  [插語]其所以這么簡單,是因為我們對正方體熟悉.正方體從何而來,感謝關(guān)羽的大刀之功.以后的(Ⅱ)和(Ⅲ),都可轉(zhuǎn)化到正方體里進行(從略).
  
  【例2】(04•重慶卷題21)設(shè)p>0是一常數(shù),過點Q(2p,0)的直線與拋物線y2=2px交于相異兩點A、B,以線段AB為直徑作圓H(H為圓心).?
  
  (Ⅰ)試證:拋物線頂點在圓H的圓周上;?
  
 。á颍┎⑶髨AH的面積最小時直線AB的方程.?
  
  【分析】(Ⅰ)AB是圓H的直徑,欲證拋物線的頂點在圓上,有如下各種對策:?
  
  ?
  
  【解答】(Ⅰ)當(dāng)AB⊥x軸時,直線AB的方程為x=2p,代入
  
  ?
  
  【分析】(Ⅱ)為使圓面積最小只須圓半徑取到最小值,為此不可避免的要給出直徑AB之長的函數(shù)表達式,直觀上我們已可推測到當(dāng)AB⊥x軸時,弦AB之長最短(這就是論證方向),為此又有多種途徑:?
  
  (1)用直線的點斜式與拋物線方程聯(lián)立,得關(guān)于x(或y)的一元二次方程,利用韋達定理寫出|AB|2的函數(shù)式,再用二次函數(shù)或均值不等式的知識求其最值.?
  
  (2)用直線的參數(shù)方程與拋物線方程聯(lián)立,得關(guān)于參數(shù)t的一元二次方程,利用韋達定理寫出|AB|2=(t1-t2)2的函數(shù)表達式,再依正、余弦函數(shù)的有界性求其最值.?
  
  這兩種方法各有優(yōu)長,但都須牽涉到兩個變量x,y,以下我們推薦,利用投影公式得出的|AB|函數(shù)式,只牽涉一個變量.?
  
  ?
  【點評】斧子開門,只要你說要進去,直接在墻上打洞最直接了.??
  
  ●對應(yīng)訓(xùn)練?
  
  1.已知函數(shù)f(x)=a1x+a2x2+a3x3+…+anxn,n∈N+,且a1,a2,…,an構(gòu)成一個數(shù)列{an},滿足f(1)=n2.?
  
  (1)求數(shù)列{an}的通項公式,并求之值.?
  
  (2)證明0<f<1.?
  
  2.矩形ABCD中,AB=6,BC=2,沿對角線BD將△ABD向上折起,使點A移到點P,并使點P在平面BCD上的射影O在DC上(如圖所示).?
  
  (1)求證:PD⊥PC;?
  
  (2)求二面角P—DB—C的大小.?
  
  ?
  
  ●參考答案?
  
  1.分析:(1){an}的各項是f(x)展開式中各項的系數(shù),故其各項和Sn=f(1).
  
  ?(2)可以預(yù)見:f展開式的各項是系數(shù)成等差,字母成等比的綜合數(shù)列,這
  
  種數(shù)列的求和方法是“錯項相減”.?
  
  (3)f的解析式必含變量n,為判斷其范圍可考慮用求導(dǎo)法判斷其單調(diào)性.?
  


  2.分析:圖形經(jīng)過翻折(或平移、旋轉(zhuǎn)),只是位置改變,而有關(guān)線段的長度、角度及原來的平行、垂直等關(guān)系,在位置改變前后都沒有改變,緊扣這一點,就能悟出解題門道.
  
  (1)為證PD⊥PC,須先證PD⊥平面PBC,已有PD⊥PB(翻折前為AD⊥AB),還須PD⊥BC.?
  
  (2)求二面角的要點是找出二面角的平面角,已有PO⊥平面BCD于O,且?O∈CD?,只須作OM⊥BD?即可.??
  
  解答:(1)由條件知PO⊥平面BCD于O,且?O∈CD,?BC⊥CD,∴BC⊥PD(三垂線定理),但PD⊥PB,∴PD⊥面PBC,從而PD⊥PC.?
  
  (2)作OM⊥BD于M,連接PM,則BD⊥PM(三垂線定理),∴∠PMO是二面角P—BD—C的平面角,?
  


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