解題時,由條件到結論的正向思考是常用的思考方法,但有些問題按照這種順推的思維方式很難得到解決,即正面解決有困難.此時不妨改變思維方向,從反面入手,往往能事半功倍,這就是“正難則反”.
一、排除法
例1.已知y=log(2-ax)在[0,1]上是x的減函數,則a的取值范圍是( )
A. (0,1) B. (1,2) C. (0,2) D. (2,+∞)
分析:本題是關于復合函數單調性的綜合題,由于設問角度新穎別致,因而正面求解較為困難.我們可以從選擇項入手.
若a∈(0,1),則y=logx和y=2-ax都是減函數,由復合函數性質可知y=log(2-ax)是增函數,與題設矛盾,故可排除A,C.
若a∈(2,+∞),取a=10,則y=log(2-10x)在[0,1]上有時無意義,從而排除D,故選B.
例2.不等式組x>0>?搖的解集是( )
A. {x|0<x<2} B. x|0<x<
C. {x|0<x<} D. {x|0<x<3}
分析:若直接解不等式組,則耗費大量的時間仍難得其解時,內心的焦慮慌亂很可能導致考試的潰敗.觀察選項可知2<<<3,將x=2與x=代入第二個不等式檢驗,得x=2適合,而x=不適合,故應選C.
二、補集法
例3.四面體的頂點和各棱中點共10個點,在其中取4個不共面的點,不同的取法共有( )
A. 150種 B. 147種 C. 144種 D. 141種
分析:本題直接解較難,宜從反面入手,先找出取四點能共面的不同取法種數,然后用補集得出結果.該10個點取四個能共面的點可分三類,其中每個面上6個點中任取4點能共面,即有4C種,又每條棱上三點和對棱中點共面,即有6種,又對棱中點共面有3種情況,所以從這10點中取4個不共面的點,不同取法有C-4C-6-3=141種,故選D.
例4.試求常數m的范圍,使曲線y=x的所有弦都不能被y=m(x-3)垂直平分.
分析:“不能”的反面是“能”,被直線垂直平分的弦的兩端點關于此直線對稱,問題轉化為“拋物線上存在兩點關于直線y=m(x-3)對稱,求m的取值范圍”,再求出m的取值集合的補集即為原問題的解.
解:拋物線上兩點(x,x),(x,x)關于直線y=m(x-3)對稱,滿足=m(-3)=-
所以x+x=m(x+x-6)x+x=-
消去x,得:2x+x++6m+1=0
∵x∈R
∴△=()-8(+6m+1)>0
∴(2m+1)(6m-2m+1)<0
∴m<-
即當m<-時,拋物線上存在兩點關于直線y=m(x-3)對稱,而原題要求所有弦都不能被直線垂直平分,則所求m的范圍為m≥.
三、反面入手的分析法
例5.設二次函數f(x)=ax+bx+c(a>0),方程f(x)-x=0的兩個根x,x滿足0<x<x<,
(Ⅰ)當x∈(0,x)時,證明:x<f(x)<x;
(Ⅱ)設函數f(x)的圖像關于直線x=x對稱,證明:x<.
分析:本題從條件出發,總覺得無從入手,不妨從結論出發,尋找結論成立的充分條件.
證明:(Ⅰ)欲證:x<f(x)<x
只需證:0<f(x)-x<x-x
即證:0<a(x-x)(x-x)<x-x
兩邊同除以正數a(x-x)
只需證:0<x-x<
而這可由已知條件0<x<x<x<推得,所以結論成立.
(Ⅱ)欲證:x<
只需證:x-<0
由于x=-,x+x=-
因此只需證:--(--x)<0
即證:(x-)<0
而這由已知條件可知,顯然成立,所以命題得證.
四、反證法
例6.設f(x)=x+ax+b,求證:|f(1)|、|f(2)|、|f(3)|中至少有一個不小于.
分析:由這一例題的結論可知這是一個證明不等式的問題,因用其他常規方法證明有困難,所以采用反證法加以證明.
證明:假設|f(1)|<、|f(2)|<、|f(3)|<,則有-<1+a+b<-<4+2a+b<-<9+3a+b<
于是有-<a+b<--<2a+b<--<3a+b<-
由前兩式,得:-4<a<-2
由后兩式,得:-6<a<-4
這兩式顯然互相矛盾,所以假設不成立,所以原命題正確.
注意:凡是遇到“至少”“至多”“唯一”或含有否定詞的命題證明時,多用反證法.