一种重要变形──“两边取”

时间:2022-10-18 03:35:54

四川苍溪中学628400

摘要:在解数学题的过程中, 合理运用“两边取”的方法,对一个等式或不等式变形,往往是一个关键步骤,变得恰当可使问题峰回路转,柳暗花明.

关键词:两边取;整体思维;变形;转化

在解数学题的过程中,往往需对一个等式或不等式施行“两边取”的变形技巧. “两边取”是一种整体处理、整体配凑的方法,它注重研究问题的整体形式、整体结构,顺应目标,避繁就简. 变形中巧用“两边取”,犹如添加了“催化剂”,可使解题顺畅.

[⇩]两边取极限

例1 已知数列{xn}满足x2=,xn=(xn-1+xn-2),其中n≥3且n∈N. 若xn=2,则x1等于()

A. B. 3C. 4D. 5

解析 由xn=(xn-1+xn-2)

得xn+xn-1=xn-1+xn-2,

递推得

xn+xn-1=x2+x1=x1 ①

又xn=2,①式两边取极限, 得x1=3. 故选B.

[⇩]两边取倒数

例2 已知数列{an}满足a1=1,an+1=,求数列{an}的通项公式.

解析 由题设知数列{an}为正项数列.

将an+1=两边取倒数得=+,

所以数列

是以=1为首项,为公差的等差数列,

所以=, 故an=.

[⇩]两边取对数

例3 已知数列{an}满足a1=3,an+1=a,求数列{an}的通项公式.

解析 由题设知an>1.

将an+1=a两边取对数得lgan+1=2lgan,即=2,

所以数列{lgan}是首项为lg3,公比为2的等比数列,

故lgan=2n-1×lg3=lg3, 所以an=3.

[⇩]两边取特值

例4 若(x+1)2008=a0+a1x+a2x2+…+a2008x2008,则a0+a4+a8+…+a2008=()

A. 21004 B. 22007

C. 21003-22006 D. 21003+22006

解析 令x=1,得a0+a1+a2+a3+a4+…+a2008=22008①

令x=-1得a0-a1+a2-a3+…+a2 008=0②

由①②得a0+a2+a4+…+a2008=22 007 ③

令x=i,得(a0-a2+a4-a6+…+a2008)+(a1-a3+a5-a7+…-a2007)i=21004,

所以a0-a2+a4-a6+…+a2 008=21004④

由③④得a0+a4+a8+…+a2008=21003+22006. 所以答案为D.

[⇩]两边取导数

例5 已知n∈N*,求和C+2C+3C+…+nC.

解析 将(1+x)n=1+Cx+Cx2+…+Cxn两边求导得

n(1+x)n-1=C+2Cx+3Cx2+…+nCxn-1.

令x=1,得C+2C+3C+…+nC=n・2n-1.

例6 若(x2+1)(x-2)9=a0+a1(x-1)+a2(x-1)2+…+a11(x-1)11,则

(a1+3a3+…+11a11)2-(2a2+4a4+…+10a10)2=. (用数字作答)

解析 由(x2+1)(x-2)9=a0+a1(x-1)+a2(x-1)2+…+a11(x-1)11,两边求导得

2x(x-2)9+9(x2+1)(x-2)8=a1+2a2(x-1)+3a3(x-1)2+…+11a11(x-1)10,

令x=2,得a1+2a2+3a3+…+10a10+11a11=0,所以答案为0.

[⇩]两边取共轭

例7 设z∈C,解方程z-2|z|=-7+4i.

解析 由已知得z=2|z|-7+4i,两边取共轭得z=2|z|-7-4i.

两式相乘得|z|2=(2|z|-7)2+16.

解得|z|=5或|z|=,从而求得z=3+4i或z=+4i.

[⇩]两边取函数

例8 已知定义在(-1,1)上的函数f(x)满足f

=1,且对x,y∈(-1,1)时,有f(x)-f(y)=f

.

(1)判断f(x)在(-1,1)上的奇偶性,并证明之;

(2)令x1=,xn+1=,求数列{f(xn)}的通项公式.

解析 (1)令x=y=0,得f(0)=0. 又令x=0,得f(0)-f(y)=f(-y),

即f(-y)=-f(y),故f(x)在(-1,1)上为奇函数.

(2)因为数列{xn}满足x1=,xn+1=

将xn+1=两边取函数得

f(xn+1)=f

=f(xn)-f(-xn)=2f(x),

故f(xn)=2n-1.

[⇩]两边乘方

例9 已知数列{an}满足a1=1,an=(n≥2),求数列{an}的通项公式.

解析 已知递推式两边同时立方得a-a=3(n≥2).

所以数列{a}是首项为1,公差为3的等差数列,

所以a=a+(n-1)×3=3n-2,故an=.

例10 设数列{an}满足a1=2,an+1=an+(n=1,2,3,…).

求证:an>对一切正整数n成立.

证明当n≥2时,an=an-1+①

将①式两边平方,并整理得a-a=2+,

所以a=a+(a-a)+(a-a)+…+(a-a)=a+2(n-1)++…+>22+2(n-1)=2n+2>2n+1.

又a1=2>,所以an>(n∈N*).

[⇩]两边取模

例11 如图1,已知▱ABCD中,顶点A(0,0),B(4,-3),点P内分所成的比为2,当点D在以A为圆心,3为半径的圆上运动时,求点P的轨迹.

[P][C][B][x][y][A][D]

图1

解析 视坐标平面为复平面. 设点B,C,D,P对应的复数分别为zB,zC,zD,zP,则|zD|=3.

由题设得zB=4-3i,zP=zC,zC=zD+zB,

所以zD=zP-(4-3i),所以zD=zP-

-2i,

两边取模得zP-

-2i=2,

可见,点P的轨迹为以

,-2为圆心,2为半径的圆.

例12 如图2,已知圆C的方程为(x-2)2+y2=1,在圆C上任取一点Q,以OQ为边逆时针作正OQR,求点R的轨迹方程.

[R][y][O][2][x][Q]

图2

解析 视坐标平面为复平面.

设Q,R对应的复数分别为zQ,zR,则zQ-2=1.

由题设得zR=zQcos

+isin

所以zR-2

cos+isin

=

cos+isin

(z-2),

两边取模得zR-(

1+i)=1,

即点R的轨迹方程为(x-1)2+(y-)2=1.

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