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高中数学解题基本方法之配方法

配方法配方法是对数学式子进行一种定向变形(配成“完全平方”)的技巧,通过配方找到已知和未知的联系,从而化繁为简。

何时配方,需要我们适当预测,并且合理运用“裂项”与“添项”、“配”与“凑”的技巧,从而完成配方。

有时也将其称为“凑配法”。

最常见的配方是进行恒等变形,使数学式子出现完全平方。

它主要适用于:已知或者未知中含有二次方程、二次不等式、二次函数、二次代数式的讨论与求解,或者缺xy项的二次曲线的平移变换等问题。

配方法使用的最基本的配方依据是二项完全平方公式(a+b)2=a2+2ab+b2,将这个公式灵活运用,可得到各种基本配方形式,如:a2+b2=(a+b)2-2ab=(a-b)2+2ab;a2+ab+b2=(a+b)2-ab=(a-b)2+3ab=(a+b2)2+(32b)2;a2+b2+c2+ab+bc+ca=12[(a+b)2+(b+c)2+(c+a)2]a2+b2+c2=(a+b+c)2-2(ab+bc+ca)=(a+b-c)2-2(ab-bc-ca)=…结合其它数学知识和性质,相应有另外的一些配方形式,如:1+sin2α=1+2sinαcosα=(sinα+cosα)2;x2+12x=(x+1x)2-2=(x-1x)2+2 ;……等等。

Ⅰ、再现性题组:1. 在正项等比数列{an }中,a1♦a5+2a3♦a5+a3∙a7=25,则 a3+a5=_______。

2. 方程x2+y2-4kx-2y+5k=0表示圆的充要条件是_____。

A. 14<k<1 B. k<14或k>1 C. k∈R D. k=14或k=13. 已知sin4α+cos4α=1,则sinα+cosα的值为______。

A. 1B. -1C. 1或-1D. 04. 函数y=log1(-2x2+5x+3)的单调递增区间是_____。

A. (-∞, 54] B. [54,+∞) C. (-12,54] D. [54,3)5. 已知方程x2+(a-2)x+a-1=0的两根x1、x2,则点P(x1,x2)在圆x2+y2=4上,则实数a=_____。

【简解】 1小题:利用等比数列性质a m p -a m p +=a m 2,将已知等式左边后配方(a 3+a 5)2易求。

答案是:5。

2小题:配方成圆的标准方程形式(x -a)2+(y -b)2=r 2,解r 2>0即可,选B 。

3小题:已知等式经配方成(sin 2α+cos 2α)2-2sin 2αcos 2α=1,求出sin αcos α,然后求出所求式的平方值,再开方求解。

选C 。

4小题:配方后得到对称轴,结合定义域和对数函数及复合函数的单调性求解。

选D 。

5小题:答案3-11。

Ⅱ、示范性题组:例1. 已知长方体的全面积为11,其12条棱的长度之和为24,则这个长方体的一条对角线长为_____。

A. 23 B. 14 C. 5 D. 6【分析】 先转换为数学表达式:设长方体长宽高分别为x,y,z ,则211424()()xy yz xz x y z ++=++=⎧⎨⎩ ,而欲求对角线长x y z 222++,将其配凑成两已知式的组合形式可得。

【解】设长方体长宽高分别为x,y,z ,由已知“长方体的全面积为11,其12条棱的长度之和为24”而得:211424()()xy yz xz x y z ++=++=⎧⎨⎩。

长方体所求对角线长为:x y z 222++=()()x y z xy yz xz ++-++22=6112-=5所以选B 。

【注】本题解答关键是在于将两个已知和一个未知转换为三个数学表示式,观察和分析三个数学式,容易发现使用配方法将三个数学式进行联系,即联系了已知和未知,从而求解。

这也是我们使用配方法的一种解题模式。

例2. 设方程x 2+kx +2=0的两实根为p 、q ,若(p q )2+(q p)2≤7成立,求实数k 的取值范围。

【解】方程x 2+kx +2=0的两实根为p 、q ,由韦达定理得:p +q =-k ,pq =2 , (p q )2+(q p )2=p q pq 442+()=()()p q p q pq 2222222+-=[()]()p q pq p q pq +--2222222=()k 22484--≤7, 解得k ≤-10或k ≥10 。

又 ∵p 、q 为方程x 2+kx +2=0的两实根, ∴ △=k 2-8≥0即k ≥22或k ≤-22 综合起来,k 的取值范围是:-10≤k ≤-22 或者 22≤k ≤10。

【注】 关于实系数一元二次方程问题,总是先考虑根的判别式“Δ”;已知方程有两根时,可以恰当运用韦达定理。

本题由韦达定理得到p +q 、pq 后,观察已知不等式,从其结构特征联想到先通分后配方,表示成p +q 与pq 的组合式。

假如本题不对“△”讨论,结果将出错,即使有些题目可能结果相同,去掉对“△”的讨论,但解答是不严密、不完整的,这一点我们要尤为注意和重视。

例3. 设非零复数a 、b 满足a 2+ab +b 2=0,求(a a b +)1998+(b a b+)1998 。

【分析】 对已知式可以联想:变形为(a b )2+(a b )+1=0,则a b =ω (ω为1的立方虚根);或配方为(a +b)2=ab 。

则代入所求式即得。

【解】由a 2+ab +b 2=0变形得:(a b )2+(a b )+1=0 , 设ω=a b ,则ω2+ω+1=0,可知ω为1的立方虚根,所以:1ω=b a ,ω3=ω3=1。

又由a 2+ab +b 2=0变形得:(a +b)2=ab ,所以 (a a b +)1998+(b a b +)1998=(a ab 2)999+(b ab2)999=(a b )999+(b a )999=ω999+ω999=2 。

【注】 本题通过配方,简化了所求的表达式;巧用1的立方虚根,活用ω的性质,计算表达式中的高次幂。

一系列的变换过程,有较大的灵活性,要求我们善于联想和展开。

【另解】由a 2+ab +b 2=0变形得:(a b )2+(a b )+1=0 ,解出b a =-±132i 后,化成三角形式,代入所求表达式的变形式(a b )999+(b a)999后,完成后面的运算。

此方法用于只是未-±132i 联想到ω时进行解题。

假如本题没有想到以上一系列变换过程时,还可由a 2+ab +b 2=0解出:a =-±132i b ,直接代入所求表达式,进行分式化简后,化成复数的三角形式,利用棣莫佛定理完成最后的计算。

Ⅲ、巩固性题组:1. 函数y =(x -a)2+(x -b)2(a 、b 为常数)的最小值为_____。

A. 8B. ()a b -22C. a b 222+ D.最小值不存在 2. α、β是方程x 2-2ax +a +6=0的两实根,则(α-1)2 +(β-1)2的最小值是_____。

A. -494B. 8C. 18D.不存在3. 已知x 、y ∈R +,且满足x +3y -1=0,则函数t =2x +8y 有_____。

A.最大值22B.最大值22C.最小值22 B.最小值22 4. 椭圆x 2-2ax +3y 2+a 2-6=0的一个焦点在直线x +y +4=0上,则a =_____。

A. 2B. -6C. -2或-6D. 2或65. 化简:218-sin +228+cos 的结果是_____。

A. 2sin4B. 2sin4-4cos4C. -2sin4D. 4cos4-2sin46. 设F 1和F 2为双曲线x 24-y 2=1的两个焦点,点P 在双曲线上且满足∠F 1PF 2=90°,则△F 1PF 2的面积是_________。

7. 若x>-1,则f(x)=x 2+2x +11x +的最小值为___________。

8. 已知π2〈β<α〈34π,cos(α-β)=1213,sin(α+β)=-35,求sin2α的值。

(92年高考题)9. 设二次函数f(x)=Ax 2+Bx +C ,给定m 、n (m<n ),且满足A 2[(m+n)2+ m 2n 2]+2A[B(m+n)-Cmn]+B 2+C 2=0 。

① 解不等式f(x)>0;② 是否存在一个实数t ,使当t ∈(m+t,n-t)时,f(x)<0 ?若不存在,说出理由;若存在,指出t 的取值范围。

10. 设s>1,t>1,m ∈R ,x =log s t +log t s ,y =log s 4t +log t 4s +m(log s 2t +log t 2s), ① 将y 表示为x 的函数y =f(x),并求出f(x)的定义域;若关于x 的方程f(x)=0有且仅有一个实根,求m 的取值范围。

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