• 抽象问题具体化|数学策略


    前言

    当我们掌握了相应的数学解题方法后,还需要了解一些基本的数学策略,策略应该高于方法。

    典例剖析

    函数 \(f(2x+1)\) 的周期为 \(\pi\) ,则函数 \(f(x)\) 的周期是 \(2\pi\)

    具体化解释:借助具体函数理解,如令 \(f(2x+1)=\cos(2x+1)\),其周期为 \(\pi\);则 \(f(x)=\cos x\),其周期为 \(2\pi\)

    抽象化解释:更深入一步解释,函数 \(f(2x+1)\)的周期和 \(f(2x)\) 的周期相同,由 \(f(2x)\) 变换得到 \(f(x)\) ,体现在数上,是用 \(\cfrac{x}{2}\) 替换 \(x\)后得到的,体现在形上是纵坐标不变,横坐标扩大为原来的 \(2\) 倍得到的,故周期要变化为原来的 \(2\) 倍。

    【抽象和具体】已知某数列的前\(2n\)项的和为\((2n)^3\),且前\(n\)个偶数项的和为\(n^2(4n+3)\),则它的前\(n\)个奇数项的和为\(\qquad\)

    $A.-3n^2(n+1)$ $B.n^2(4n-3)$ $C.-3n^2$ $D.\cfrac{1}{2}n^3$

    法1:抽象思考,由题目可知,\(S_{2n}\)\(=\)\((2n)^3\),其中的前 \(n\) 个偶数项的和,也就是其所有偶数项的和 \(S_{偶}\)\(=\)\(n^2(4n+3)\),则它的前 \(n\) 个奇数项的和,也就是所有的奇数项的和 \(S_{奇}\)\(=\)\(S_{2n}\)\(-\)\(S_{偶}\)\(=\)\(n^2(4n-3)\)。故选 \(B\)

    法2:抽象化为具体,不妨令 \(n=1\),则 \(S_{2n}=S_2\),只有两项 \(S_2\)\(=\)\(a_1\)\(+\)\(a_2\),此时就容易理解前 \(n\) 个偶数项的和为 \(n^2(4n+3)\),即就是 \(a_2\),它的前 \(n\)个奇数项的和也就是 \(a_1\),也就能容易理解所求即 \((2n)^3-n^2(4n+3)=n^2(4n-3)\),故选 \(B\)

    【抽象问题具体化】从一堆产品(正品与次品都多于\(2\)件)中任取\(2\)件,观察正品件数和次品件数,则下列说法:

    ①“恰好有\(1\)件次品”和“恰好\(2\)件都是次品”是互斥事件;

    ②“至少有\(1\)件正品”和“全是次品”是对立事件;

    ③“至少有\(1\)件正品”和“至少有\(1\)件次品”是互斥事件但不是对立事件;

    ④“至少有\(1\)件次品”和“全是正品”是互斥事件也是对立事件;

    其中正确的有【① ② ④】;

    分析:假设正品有\(A、B、C\)三件,次品有\(D、E、F\)三件[具体化时,数目刚满足题意即可,越少越好],依次得到选项中的各事件;

    在选项①中,“恰好有\(1\)件次品”包括\((A,D)\)\((A,E)\)\((A,F)\)\((B,D)\)\((B,E)\)\((B,F)\)\((C,D)\)\((C,E)\)\((C,F)\)共9个基本事件;“恰好\(2\)件都是次品”包括\((D,E)\)\((D,F)\)\((E,F)\)共3个基本事件,这两个事件是互斥事件,故①正确;

    在选项②中,“至少有\(1\)件正品”包括\((A,B)\)\((A,C)\)\((B,C)\)\((A,D)\)\((A,E)\)\((A,F)\)\((B,D)\)\((B,E)\)\((B,F)\)\((C,D)\)\((C,E)\)\((C,F)\)共12个基本事件;“全是次品”包括\((D,E)\)\((D,F)\)\((E,F)\)共3个基本事件,这两个事件的交集为空集,并集为全集[\(C_6^2=15\)],因此是对立事件,故①正确;

    在选项③中,“至少有\(1\)件正品”包括\((A,B)\)\((A,C)\)\((B,C)\)\((A,D)\)\((A,E)\)\((A,F)\)\((B,D)\)\((B,E)\)\((B,F)\)\((C,D)\)\((C,E)\)\((C,F)\)共12个基本事件;“至少有\(1\)件次品”包括\((A,D)\)\((A,E)\)\((A,F)\)\((B,D)\)\((B,E)\)\((B,F)\)\((C,D)\)\((C,E)\)\((C,F)\)\((D,E)\)\((D,F)\)\((E,F)\)共12个基本事件;这两个事件并不是互斥事件,故③错误;

    在选项④中,“至少有\(1\)件次品”包括\((A,D)\)\((A,E)\)\((A,F)\)\((B,D)\)\((B,E)\)\((B,F)\)\((C,D)\)\((C,E)\)\((C,F)\)\((D,E)\)\((D,F)\)\((E,F)\)共12个基本事件;“全是正品”包括\((A,B)\)\((A,C)\)\((B,C)\)共3个基本事件,这两个事件的交集为空集,并集为全集[\(C_6^2=15\)],故④正确;

    综上所述,填写① ② ④

    解题策略:抽象问题具体化。

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