例1、
不等式 ![]()
错误解法 ![]()
错误分析 当
时,真数
且
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。
正确解法 ![]()
例2、
求过点
的直线,使它与抛物线
仅有一个交点。
错误解法 设所求的过点
的直线为
,则它与抛物线的交点为
,消去
得:![]()
整理得
![]()
直线与抛物线仅有一个交点,
解得
所求直线为![]()
错误分析 此处解法共有三处错误:
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。
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。
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
即
轴,它正好与抛物线
相切。
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。
设所求的过点
的直线为![]()
则
,
令
解得
所求直线为![]()
综上,满足条件的直线为:
![]()
(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。
例3、
实数
,使方程
至少有一个实根。
错误解法
方程至少有一个实根,
或![]()
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。
正确解法 设
是方程的实数根,则
由于
都是实数,
解得
![]()
例4 已知双曲线的右准线为
,右焦点
,离心率
,求双曲线方程。
错解1 ![]()
故所求的双曲线方程为
错解2 由焦点
知![]()
![]()
故所求的双曲线方程为
![]()
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。
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
整理得
![]()
正解2 依题意,设双曲线的中心为![]()
则
解得 ![]()
所以 ![]()
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:
如果
成立,那么
成立,即
,则称
是
的充分条件。
如果
成立,那么
成立,即
,则称
是
的必要条件。
如果
,则称
是
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。
例5 解不等式![]()
错误解法 要使原不等式成立,只需
解得![]()
错误分析 不等式
成立的充分必要条件是:
或 ![]()
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
![]()
或![]()
,或![]()
原不等式的解集为 ![]()
例6(轨迹问题)求与
轴相切于右侧,并与
⊙
也相切的圆的圆心
的轨迹方程。
错误解法 如图3-2-1所示,
已知⊙C的方程为![]()
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
,即![]()
化简得
![]()
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![]()
。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。
例7 设等比数列
的全
项和为
.若
,求数列的公比
.
错误解法 ![]()
错误分析 在错解中,由![]()
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。
正确解法 若
,则有![]()
但
,即得
与题设矛盾,故
.
又依题意 ![]()
可得
![]()
即![]()
因为
,所以
所以![]()
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。
例8 (如图3-2-2),具有公共
轴的两个直角坐标平面
和
所成的二面角
等于
.已知
内的曲线
的方程是
,求曲线
在
内的射影的曲线方程。
错误解法 依题意,可知曲线
是抛物线,
在
内的焦点坐标是![]()
因为二面角
等于
,
且
所以![]()
设焦点
在
内的射影是
,那么,
位于
轴上,
从而![]()
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。
所以曲线
在
内的射影的曲线方程是![]()
错误分析 上述解答错误的主要原因是,凭直观误认为![]()
![]()
![]()
。
正确解法 在
内,设点
是曲线上任意一点
(如图3-2-3)过点
作
,垂足为
,
过
作
轴,垂足为
连接
,
则
轴。所以
是二面角
的平面角,依题意,![]()
.
在![]()
又知
轴(或
与
重合),
轴(或
与
重合),设
,
则 ![]()
因为点
在曲线
上,所以![]()
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。
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。
错误解法 依题意可设椭圆方程为![]()
则
,
所以
,即 ![]()
设椭圆上的点
到点
的距离为
,
则 ![]()
所以当
时,
有最大值,从而
也有最大值。
所以
,由此解得:![]()
于是所求椭圆的方程为![]()
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:
若
,则当
时,
(从而
)有最大值。
于是
从而解得![]()
所以必有
,此时当
时,
(从而
)有最大值,
所以
,解得![]()
于是所求椭圆的方程为![]()
例10 求
的最小值
错解1 ![]()
错解2 ![]()
错误分析 在解法1中,
的充要条件是![]()
即
这是自相矛盾的。![]()
在解法2中,
的充要条件是
这是不可能的。
正确解法1 ![]()
其中,当![]()
![]()
正 确 解 法2 取正常数
,易得
其中“
”取“=”的充要条件是
因此,当![]()
![]()