例1、            不等式 

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错误解法 

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错误分析  当时,真数在所求的范围内(因 ),说明解法错误。原因是没有弄清对数定义。此题忽视了“对数的真数大于零”这一条件造成解法错误,表现出思维的不严密性。

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正确解法  

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例2、            求过点的直线,使它与抛物线仅有一个交点。

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错误解法  设所求的过点的直线为,则它与抛物线的交点为

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,消去得:

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整理得  直线与抛物线仅有一个交点,

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解得所求直线为

错误分析  此处解法共有三处错误:

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第一,设所求直线为时,没有考虑与斜率不存在的情形,实际上就是承认了该直线的斜率是存在的,且不为零,这是不严密的。

第二,题中要求直线与抛物线只有一个交点,它包含相交和相切两种情况,而上述解法没有考虑相切的情况,只考虑相交的情况。原因是对于直线与抛物线“相切”和“只有一个交点”的关系理解不透。

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第三,将直线方程与抛物线方程联立后得一个一元二次方程,要考虑它的判别式,所以它的二次项系数不能为零,即而上述解法没作考虑,表现出思维不严密。

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正确解法  当所求直线斜率不存在时,即直线垂直轴,因为过点,所以轴,它正好与抛物线相切。

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当所求直线斜率为零时,直线为平行轴,它正好与抛物线只有一个交点。

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设所求的过点的直线为

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    解得所求直线为

综上,满足条件的直线为:

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(2)      判断的训练

造成判断错误的原因很多,我们在学习中,应重视如下几个方面。

①注意定理、公式成立的条件

数学上的定理和公式都是在一定条件下成立的。如果忽视了成立的条件,解题中难免出现错误。

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例3、            实数,使方程至少有一个实根。

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错误解法  方程至少有一个实根,

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错误分析  实数集合是复数集合的真子集,所以在实数范围内成立的公式、定理,在复数范围内不一定成立,必须经过严格推广后方可使用。一元二次方程根的判别式是对实系数一元二次方程而言的,而此题目盲目地把它推广到复系数一元二次方程中,造成解法错误。

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正确解法  设是方程的实数根,则

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由于都是实数,

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解得 

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例4  已知双曲线的右准线为,右焦点,离心率,求双曲线方程。

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错解1 

故所求的双曲线方程为

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错解2  由焦点

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故所求的双曲线方程为

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错解分析  这两个解法都是误认为双曲线的中心在原点,而题中并没有告诉中心在原点这个条件。由于判断错误,而造成解法错误。随意增加、遗漏题设条件,都会产生错误解法。

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正解1  设为双曲线上任意一点,因为双曲线的右准线为,右焦点,离心率,由双曲线的定义知

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整理得                      

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正解2  依题意,设双曲线的中心为

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则       解得 

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所以 

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故所求双曲线方程为 

②注意充分条件、必要条件和充分必要条件在解题中的运用

我们知道:

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如果成立,那么成立,即,则称的充分条件。

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如果成立,那么成立,即,则称的必要条件。

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如果,则称的充分必要条件。

充分条件和必要条件中我们的学习中经常遇到。像讨论方程组的解,求满足条件的点的轨迹等等。但充分条件和必要条件中解题中的作用不同,稍用疏忽,就会出错。

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例5  解不等式

错误解法  要使原不等式成立,只需

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    解得

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错误分析  不等式成立的充分必要条件是:

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原不等式的解法只考虑了一种情况,而忽视了另一种情况,所考虑的情况只是原不等式成立的充分条件,而不是充分必要条件,其错误解法的实质,是把充分条件当成了充分必要条件。

正确解法  要使原不等式成立,则

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原不等式的解集为

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例6(轨迹问题)求与轴相切于右侧,并与

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也相切的圆的圆心

的轨迹方程。

错误解法  如图3-2-1所示,

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已知⊙C的方程为

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设点为所求轨迹上任意一点,并且⊙P与轴相切于M点,

与⊙C相切于N点。根据已知条件得

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化简得     

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错误分析  本题只考虑了所求轨迹的纯粹性(即所求的轨迹上的点都满足条件),而没有考虑所求轨迹的完备性(即满足条件的点都在所求的轨迹上)。事实上,符合题目条件的点的坐标并不都满足所求的方程。从动圆与已知圆内切,可以发现以轴正半轴上任一点为圆心,此点到原点的距离为半径(不等于3)的圆也符合条件,所以也是所求的方程。即动圆圆心的轨迹方程是

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。因此,在求轨迹时,一定要完整的、细致地、周密地分析问题,这样,才能保证所求轨迹的纯粹性和完备性。

③防止以偏概全的错误

以偏概全是指思考不全面,遗漏特殊情况,致使解答不完全,不能给出问题的全部答案,从而表现出思维的不严密性。

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例7  设等比数列的全项和为.若,求数列的公比.

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错误解法 

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错误分析  在错解中,由

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时,应有在等比数列中,是显然的,但公比完全可能为1,因此,在解题时应先讨论公比的情况,再在的情况下,对式子进行整理变形。

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正确解法  若,则有

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,即得与题设矛盾,故.

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又依题意 

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可得        

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因为,所以所以

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所以     

说明  此题为1996年全国高考文史类数学试题第(21)题,不少考生的解法同错误解法,根据评分标准而痛失2分。

④避免直观代替论证

我们知道直观图形常常为我们解题带来方便。但是,如果完全以图形的直观联系为依据来进行推理,这就会使思维出现不严密现象。

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例8  (如图3-2-2),具有公共轴的两个直角坐标平面所成的二面角等于.已知内的曲线的方程是,求曲线内的射影的曲线方程。

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错误解法  依题意,可知曲线是抛物线,

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内的焦点坐标是

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因为二面角等于

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所以

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设焦点内的射影是,那么,位于轴上,

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所以所以点是所求射影的焦点。依题意,射影是一条抛物线,开口向右,顶点在原点。

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所以曲线内的射影的曲线方程是

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错误分析  上述解答错误的主要原因是,凭直观误认为

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正确解法  在内,设点是曲线上任意一点

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(如图3-2-3)过点,垂足为

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轴,垂足为连接

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轴。所以是二面角

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的平面角,依题意,.

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又知轴(或重合),

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轴(或重合),设

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则   

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因为点在曲线上,所以

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即所求射影的方程为  

(3)   推理的训练

数学推理是由已知的数学命题得出新命题的基本思维形式,它是数学求解的核心。以已知的真实数学命题,即定义、公理、定理、性质等为依据,选择恰当的解题方法,达到解题目标,得出结论的一系列推理过程。在推理过程中,必须注意所使用的命题之间的相互关系(充分性、必要性、充要性等),做到思考缜密、推理严密。

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例9  设椭圆的中心是坐标原点,长轴在轴上,离心率,已知点到这个椭圆上的最远距离是,求这个椭圆的方程。

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错误解法  依题意可设椭圆方程为

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则   

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所以    ,即 

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设椭圆上的点到点的距离为

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则   

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所以当时,有最大值,从而也有最大值。

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所以    ,由此解得:

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于是所求椭圆的方程为

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错解分析  尽管上面解法的最后结果是正确的,但这种解法却是错误的。结果正确只是碰巧而已。由当时,有最大值,这步推理是错误的,没有考虑到的取值范围。事实上,由于点在椭圆上,所以有,因此在求的最大值时,应分类讨论。即:

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,则当时,(从而)有最大值。

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于是从而解得

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所以必有,此时当时,(从而)有最大值,

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所以,解得

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于是所求椭圆的方程为

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例10  求的最小值

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错解1 

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错解2 

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错误分析  在解法1中,的充要条件是

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这是自相矛盾的。

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在解法2中,的充要条件是

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这是不可能的。

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正确解法1

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其中,当

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正 确 解 法2 取正常数,易得

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其中“”取“=”的充要条件是

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因此,当

 

 

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