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1、含绝对值竞赛题的求解策略浙江上虞春晖中学 王启东(312353)有关含绝对值的试题,尤其是绝对值与不等式的综合试题在各级各类数学竞赛中频频出现,本文就此介绍一些常见的求解策略。 1、凑配的策略该策略是根据题设条件或结论进行凑配,如:分组、添项、裂项等方法,以达到解决问题的目的。例1、函数在上连续,且对任意不同的, 都有,求证: (1983年全国联赛试题) 解:在上连续,在上有最大值和最小值。 不妨设最大值(1)当时,| 即:(2)当时,设 即: 若,同理可得:对任意的,都有 2、裂项求和的策略本策略是运用数列求和的方法,巧妙地拆项、裂项,再相互抵消,以达到化简求解的目的。例2、已知满足,求证:
2、 (1989全国联赛试题)证明:设,且 (不妨设,则 于是3、特殊化的策略 本策略的思想是从特殊的点、特殊的图形、特殊的值出发,借以问题的部分与整体的内在联系来考虑问题,以寻找解决问题的突破口。 例3、对实数,已知不等式无解, 求证: (第15届全苏数学奥林匹克试题)证:取分别代入得:即: 例4设f(x)和g(x)是定义在0,1上的函数,求证:存在,使,且。(第20届美国数学竞赛)证明:如果对一切,0,1 ,不成立,考虑在端点的特殊值得: =+=1矛盾。即假设不成立。原命题成立。4三角换元的策略例5已知a1,a2 R,z1,z2是复数, 求证: (1989中学生数理化征解题)证:设,并设a1=
3、Rcos,a2=Rsin则原不等式等价为: = =上述不等式化为:即()+而左边 = = = = =右边原不等式成立。5、反证的策略正难则反,反证法是解决数学问题的常用策略,也是处理绝对值的强有力工具。例6已知a,b,c均为实数,且a100,证明最多有二个整数x,使。(1991年江苏省数学夏令营试题)证明:假设有三个不同的整数、,满足,则由抽屉原则、中必有两个同时大于(或同时小于)不妨设,、均为整数,a(+)+b2a+a+ba从而=a100另一方面: +50+50=100矛盾。满足条件的整数最多只有二个。6、构造的策略该策略通过构造某些函数、数列、复数等辅助量,然后利用辅助量的某些性质达到求解
4、的目的。例7、设a,b,x,yR,且=1,试证+(数学通报1985年征解题)证明:构造复数,设=ax+byi, =bx+ayi则+=+=原不等式成立。注:本题构造复数,将根号转换为模,巧妙求解。例8、已知f(x)=是一个n次复系数多项式,求证:一定存在一个复数,并且满足。(1994年中国数学冬令营试题)证明:对于给定的多项式f(z),常数的辐角是确定的(当=0时,辐角可任意选取),所以可取一个与有相同辐角的复数,使构造多项式f(z)- =-,则方程f(z)- =0必有模小于或等于1的根,否则设f(z)- =0的根(I=1,2,n)的模都大于1,那么由韦达定理有1=1矛盾,因此必有为f(z)-
5、=0的模不大于1的根,即,使得结论成立。 7、数学归纳的策略 该策略通过抓住题设中与n有关的要点,然后应用数学归纳法加以证明。例9、设n是正整数,证明:对所有实数x, 有证明:用数学归纳法证明:当n=0时,结论显然成立。当n=1时,如果那么结论成立。如果,那么,即从而,结论亦成立。 假设n=k-1,k时结论成立,则当n=k+1时如果,由归纳假设有如果,由n=1时及假设即n=k+1时,结论成立,对任意正整数n,题论结论成立。例10.设函数f(x)对所有的有理数m,n都有证明:对所有正整数k,有 (第12届韩国数学奥林匹克试题)证:当k=1时,左边=右边=0k=2时,左边=右边假设k=n时,结论成
6、立,即:+成立则当n=k+1时, = n+ n n1+= 即k=n+1时,结论成立。 原命题成立。 8等分区间的策略求策略的思想是根据已知条件作一恰当的区间,然后将其等分成若干个长度为某正数的小区间,使得问题涉及到的某两个量、落在同一小区间内,从而得关键性结论|-|,而解决问题。例11 设n个实数x1、x2、xn,满足x12+x22+、+xn2=1 求证:对任意整数k2,存在n 个不全为零的整数 ai,|ai| k-1(i=1、2,、,n)使得(第28届IMO试题)证:由柯西不等式:把区间0,等分成份,每个小区间之长为,由于 所以一共有个数根据抽屉原则,总有两个数:和落在同一区间内。令则得证。