数学破题36计 数学破题36计第24计 杠杆开门 以轻拨重

第24计 杠杆开门  以轻拨重

●计名释义

派大力士扛千斤鼎,靠的是力;用四两砣拨千斤鼎用的是智.杠杆原理,以轻拨重,要考虑两个因素:一是支力;二是支点.支力,从解题人的学科知识中寻找;支点,从解题人的思想方法中寻找.

其实,智的体现,集中于支点的寻找,找得越巧越省力.

支点中的点在哪里,本书开场就是“点到成功”,可以去问问“芝麻”.数学中的好点多着呢!重合点,对称点,极限点,中心点,定比分点,……,要有尽有.关键是,你面临的那个具体问题,你看中了哪个亮点!

●典例示范

【例1】  正四面体的高线长为4,求其外接球的体积.

【分析】   说曹操,曹操就到.刚刚拿出来杠杆,要“扛”的东西就来了.线段AB的重心在其中点M点.如果A,B处各放1个质点,则其点M会聚了2个质点.正三角形ABC的重心在它的中线CM上,C点放1个质点,中点M处有2个质点,故重心G会聚了3个质点,按杠杆原理,CG=2GM.

至于正四面体中心在哪里?这还用得算吗?

【解答】   设正四面体的顶点为V,底面中心为G,四面体中心为O. 由杠杆原理,O在GV的第1个四等分点上,即VO=3OG.

数学破题36计 数学破题36计第24计  杠杆开门  以轻拨重

因此,正四面体的外半径R=h=3.

故正四面体体积为πR3=36π.

【点评】   如果派大力士去解此题,他将是:①先解2个直角三角形求得“斜高”;②用列方程求外半径.精力过剩者,这当然是一种乐趣.

 

【例2】           直线l左移3个单位,再上移1个单位时,恰回到原来的位置,这直线的

斜率是                                                             (     )

A.              B.-3              C.              D.3

【思考】   本题的破题之口在哪儿呢?取特殊点.将支点选在原点O(0,0)左移3个单位,上移1个单位得M(-3,1).

于是k+l=kOM=.选A.

【点评】   两点确定一条直线,而斜率相等的一切不同直线都平行,这就是本题解法的依据,或“道理”.试问:什么样的直线平行移动后,可以不经过原点呢?既如此,取特殊点原点,以达到杠杆开门,以轻拨重之目的,即是最实惠的选择.

【例3】  (04·上海卷)若函数f (x)的图象可由函数y=lg(x+1)的图象绕坐标原点O逆时针旋转得到,则f (x)=                                               (      )

A.10-x-1          B.10x-1           C.1-10-x           D.1-10x

【解答】   本题的杠杆在哪儿?取特殊点.在y=lg(x+1)的图象上取一点A(9,1),将OA绕原点逆时针旋转90°得B(-1,9),代入各选项,仅A适合,∴选A.

【点评】   函数的图象都是点的集合,以点的旋转取代图形的旋转,已经够特殊的了,而在无穷无尽的点中,敏锐的找到A(9,1),(经过旋转则得B(-1,9))这样绝妙的特征点,从而轻而易举地找出正确的答案,这难道不痛快淋漓的吗?

【例4】  如图(1)所示,在多面体ABCDEF中,已知面ABCD是边长为3的正方形,EF∥AB,EF=,EF与面AC的距离为2,则该多面体的体积是          (     )

 

 

 

 

 

 

 

 

                                  例4题图

 

A.              B.5              C.6              D. 

【思考】   用特殊图形.如图(2)所示,使ED⊥平面ABCD,且使ED=2.连AF、DF.则EF⊥面ADE.

∵VF—ADE=·EF·S△ADE=×3×2=.

VF—ABCD=·DE·S□ABCD=·2·32=6.∴V多面体=+6=.选D.

【点评】   本题正是1999年难倒大批考生的全国高考题.多数考生感到难的原因是直接对原图进行割补,因而计算繁杂.其实,在不影响题设这个大前提的条件下,让图形特殊、再特殊,使之能用最简单的方式求其体积,你还要讲道理吗?君不见:等底等高的一切锥体等积,历经了几千年考验的祖暅原理,难道还不算经典道理吗?   

●对应训练

1.动点A在双曲线=1上,B、C为双曲线的左、右焦点,△ABC中∠A、∠B、∠C的对边a,b,c满足a=10,c-b=6,则tancot的值是   (      )

A.              B.              C.                D.1

2.已知0<x<y<a<1,则有   (      )

A.log a(xy)<0        B.0<log a(xy)<1         C.1<log a(xy)<2      D.log a(xy)>2

3.设{an}是公比为a,首项为b的等比数列,Sn是前n项和,对任意的n∈N+,点(Sn,

Sn+1)  (      )

A.在直线y=ax-b上                B.在直线y=bx+a上

C.在直线y=bx-a上                  D.在直线y=ax+b上

4.函数y=x+sin |x|,x∈[-π,π]的大致图像是  (     )

 

 

 

 

 

 

 

                              第4题图

 

●参考答案

1.A   取特殊图形.BC=10双曲线

焦点为B(-5,0),C(5,0)

c-b=62m=6,

∴m=3,n=4,双曲线方程为:=1,

离心率e=.

取特殊位置AC⊥BC,则有A,

∴AC=,从而AB=,

cos B=,sin B=,而C=90°.           第1题解图

∴tan cot =·cot 45°=.

2.D   取特殊值.x=,y=,a=,满足0<x<y<a<1.

则log a(xy)=log=5.否定A、B、C.

3.D   取特殊值.取a=2,b=1,则Sn==2n-1.各选项依次为:

A.y=2x-1          B.y=x+2            C.y=x-2          D.y=2x+1

取点(S2,S3)=(3,7),代入各选项,仅D适合.

4.C   取图形上的特殊点.令x=-,则y=-+1,点应位于直线y=x上方,排除A、B、D.

 

 

 

  

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