由正难则反切入初中数学竞赛做题技巧
人们习惯的思维方式是正向思维,即从条件手,进行正面的推导和论证,使问题得到解决.但有些数学问题,若直接从正面求解,则思维较易受阻,而“正难则反,顺难则逆,直难则曲”是突破思维障碍的重要 策略.
数学中存在着大量的正难则反的切入点.数学中的定义、公式、法则和等价关系都是双向的,具有可逆性;对数学方法而言,特殊与一般、具体与抽象、分析与综合、归纳与演绎,其思考方向也是可逆的;作为解题策略,当正向思考困难时可逆向思考,直接证明受阻时可间接证明,探索可能性失败时转向考察不可能性.由正难则反切入的具体途径有:
1.定义、公式、法则的逆用;
2.常量与变量的换位;
3.反客为主;
4.反证法等.
【例题求解】
【例1】 已知 满足 ,那么 的值为 .
思路点拨 视 为整 体,避免解高次方程求 的值.
【例2】 已知实数 、 、 满足 ,且 求 的值.
(第四届《学习报》公开赛试题)
思路点拨 显然求 、 、 的值或寻求 、 、 的关系是困难的,令 ,则2002= ,原等式就可变形为关于 的一元二次 方程,运用根与系数关系求解.
注:(1)人们 总习惯于用凝固的眼光看待常量与变量,认为它们泾渭分明,更换不得,实际上将常量设为变量,或将变量暂时看作常 量,都会给人以有益的启示.
(2) 人的思维活动既有“求同”和“定势”的方面,又有“求异”和“变通”的方面.求同与求异,定势与变通是人的思维个性的两极,充分利用知识和方法的双向性,是培养思维能力的重要途径.
正难则反在具体的解题中,还表现为下列各种形式:
(1)不通分母通分子;
(2)不求局部求整体;
(3)不先开方先平方;
(4)不用直接挖隐含;
(5)不算相等算不等;
(6)不求动态求静态等.
【例3】 设 、 、 为非零实数,且 , , ,试问: 、 、 满足什么条件时,三个二次方程中至少有一个方程有不等的实数根.
思路点拨 如从正面考虑,条件“三个方程中至少有一个方程有不等的实数根”所涉及的.情况比较复杂,但从其反面考虑情况却十分简单,只有一种可能,即三个方程都没 有实数根,然后从全体实数中排除三个方程都无实数根的 、 、 的取值即可.
注:受思维定势的消极影响,人 们在解决有几个变量的问题时,总抓住主元不放,使有些问题的解决较为复杂,此时若变换主元,反客为主,问题常常能获得简解.
【例4】 已知一平面内的任意四点,其中任何三点都不在一条直线上,试问:是否一定能从这样的四点中选出三点构成一个三角形,使得这个三角形至少有一内角不大于45°?请证明你的结论. (江苏省竞赛题)
思路点拨 结论是以疑问形式出现的,不妨先假定是肯定的,然后推理.若推出矛盾,则说明结论是否定的;若推不 出矛盾,则可考虑去证明结论是肯定的.
【例5】 能够找到这样的四个正整数,使得它们中任两个数的积与2002的和都是完全平方数吗?若能够,请举出一例;若不能够,请说明理由.
思路点拨 先假设存在正整数 , , , 满足 ( , =1,2,3,4,m为正整数).运用完全平方数性质、奇偶性分析、分类讨论综合推理,若推出矛盾,则原假设不成立.
注:反证法是从待证命题的结论的反面出发,进行推理,通过导出矛盾来判断待证命题成立的方法,其证明的基本步骤是:否定待证命题的结论、推理导出矛盾、肯定原命题的结论.
宜用反证法的三题特征是:
(1)结论涉及无限;
(2)结论涉及唯一性;
(3)结论为否定形式;
(4)结论涉及“至多,至少”;
(5)结论以疑问形式出现等.
学力训练
1.由小到大排列各分数: , , , , , 是 .
2.分解因式 = .
3.解关于 的方程: ( ≥ )得 = .
4. 的结果是 .
5.若关于 的三个方程, , , 中至少有一个方程有实根,则m的取值范围是 .
6.有 甲、乙两堆小球,如果第一次从甲堆拿出和乙堆同样多的小球放到乙堆,第二 次从乙堆拿出和甲堆剩下的同样多的小球放到甲堆,如此挪动4次后,甲、乙两堆小球恰好都是16个,那么,甲、乙两堆最初各有 多少个小球?
7.求这样的正整数 ,使得方程 至少有一个整数解.
8.某班参加运动会的19名运动员的运动服号码恰是1~19号,这些运动员随意地站成一个圆圈,则一定有顺次相邻的3名运动员,他们运动服号码之和不小于32,请说明理由.
9.如正整数 和 之和是 ,则 可变为 ,问能不能用这种方法数次,将22 变成2001?
10.证明:如果整系数二次方程 a ( )有有理根,那么 , , 中至少有一个是偶数.