在解答本題的過程中,筆者經(jīng)過反復(fù)嘗試,最后把問題情境轉(zhuǎn)化為:設(shè)一個機器小人初始位置在下圖的網(wǎng)格A(1,0)處,每一次移動由兩部分構(gòu) 筆者解答完該題后,感覺到該題似曾相識,后查閱資料,發(fā)現(xiàn)2011年北京高考題(理工)與其有神似。
(Ⅲ)對任意給定的整數(shù)n(n≥2),是否存在首項為0的E數(shù)列An,使得S(An)=0?如果存在,寫出一個滿足條件的E數(shù)列An;如果不存在,說明理由。
解:按上題中的情境思考
機器小人從A(1,0)經(jīng)4次移動到B(5,0)且滿足S(A5)>0,則4次縱向移動中,機器小人不要移動到x軸下方即可,故0,1,2,1,0是一具有滿足條件的E數(shù)列A5。
(Ⅱ)機器小人從C(1,12)經(jīng)1999次移動后到達D(2000,2011),由于D點的縱坐標(biāo)與C點的縱坐標(biāo)也相差1999,故機器小人每次移動縱向必需縱坐標(biāo)為12+1999=2011,即an=2011。
綜上所述,故E數(shù)列An是遞增數(shù)列的充要條件是an=2011。
(Ⅲ)機器小人從A(1,0)出發(fā),經(jīng)n-1次移動到達E(n,an),使得S(An)=0。先研究使得S(An)=0時n(n≥2)的最小值:
當(dāng)n=2時,機器小人移動一次的位置只能是(2,1)或(2,-1),即a2只能取1或-1,故S(A2)=1或S(A2)=-1,不合題意;
當(dāng)n=3時,機器小人移動二次的位置只能是(3,2),(3,-2)或(3,0),即a3只能取2、-2或0,故S(A3)≠0;
當(dāng)n=4時,若機器小人的3次移動中,先向上移動1個單位,到達位置(2,1),再向下移動1個單位,到達位置(3,0),再向下移動1個單位,到達位置(4,-1),即a2=1,a3=0,a4=-1,此時S(A4)=0+1+0+(-1)=0;
當(dāng)n=5時,機器小人在n=4的移動基礎(chǔ)上,再向上移動1個單位,到達位置(5,0),即a2=1,a3=0,a4=-1,a5=0,此時S(A5)=0+1+0+(-1)+0=0。
當(dāng)n>5時,機器小人后續(xù)移動若能重復(fù)n=4或n=5的情形,就能產(chǎn)生滿足條件的E數(shù)列,否則E數(shù)列不存在。
故:
當(dāng)n=4m+2或n=4m+3(m∈N)時,此時不存在E數(shù)列An,使得a1=0,S(An)=0。
像這種創(chuàng)設(shè)問題的新情境,進行問題解決,也就是等價轉(zhuǎn)化思想,是高中數(shù)學(xué)的基本思想方法之一,好的情境能幫助我們較清楚地認(rèn)識問題,較易找到解決問題的策略與方法。下面再舉一例:
例.(2012年合肥市第二次教學(xué)質(zhì)量檢測)中小學(xué)校車安全引起社會的關(guān)注,為了徹底消除校車安全隱患,某市購進了50臺完全相同的校車,準(zhǔn) 解:先取10臺車發(fā)放給10所學(xué)校,每校1臺;把剩余的40臺車視為40個完全相同的小球,排在一條直線上,兩小球之間產(chǎn)生一個空隙,共有39個空隙,在這39個空隙中插入9塊擋板,把小球分成10份,也就代表一種分發(fā)方案。故擋板插入的方法數(shù)就是校車發(fā)放方案種數(shù),選D。