6.數(shù)列的遞推公式:如果已知數(shù)列的第一項(或前幾項)及相鄰兩項(或幾項)間關(guān)系可以用一個公式來表示,則這個公式就叫做這個數(shù)列的遞推公式.遞推公式是給出數(shù)列的一種重要方法,其關(guān)健是先求出a1,a2,然后用遞推關(guān)系逐一寫出數(shù)列中的項.![]()
5. 無窮數(shù)列:項數(shù)無限的數(shù)列叫做無窮數(shù)列![]()
4. 有窮數(shù)列:項數(shù)有限的數(shù)列叫做有窮數(shù)列.![]()
3.通項公式:一般地,如果數(shù)列{an}的第n項與序號n之間的關(guān)系可以用一個公式來表示,那么這個公式叫做這個數(shù)列的通項公式.![]()
2.項:數(shù)列中的每一個數(shù)都叫做這個數(shù)列的項,各項依次叫做這個數(shù)列的第1項(或首項),第2項,…,第n項,….![]()
1.數(shù)列:按一定次序排成的一列數(shù)叫做數(shù)列.![]()
在初中幾何中我們曾經(jīng)學(xué)過“點到直線的距離以垂線為最短。”此結(jié)論對于求極小值問題,是一條捷徑。
例6如圖1-1所示,船A從港口P出發(fā)去攔截正以速度υ0沿直線航行的船B 。P與B所在航線的垂直距離為a,A起航時與B船相距為b,b>a 。如果略去A船起動時的加速過程,認(rèn)為它一起航就勻速運動。則A船能攔截到B船的最小速率為多少?
分析與解:分析本題是兩個運動物體求它們之間的相對位置的問題。若以地球為參照系,兩個物體都運動,且運動方向不一致,它們之間的相對位置隨時間變化的關(guān)系比較復(fù)雜,一時不容易做出正確的判斷與解答。但如果把參照系建立在某一運動的物體上,(如B上)由于以誰為參照系,就認(rèn)為誰不動,此題就簡化為一個物體,(如A)在此運動參照系的運動問題了。當(dāng)然解一個物體的運動問題比解兩個物體都運動的問題自然容易多了。
以B為參照系,B不動,在此參照系中A將具有向左的分速度υ0,如圖1-2所示。在此參照系中A只要沿著PB方向就能攔截到B 。應(yīng)用“點到直線的距離以垂線為最短”的結(jié)論。過O點作PB的垂線,交PB于E點,OE即為A船對地的速度的最小值υA,在△AOE中
∵υA=υ0Sinθ 而
∴
,由于靈活運用了幾何知識,使較為復(fù)雜的問題,變?yōu)楹唵蔚膸缀螁栴}了。
例7如圖1-3所示,重為G的物體與水平地面的動摩擦因數(shù)為μ,欲以一個拉力F使物體沿地面勻速前進。問F與水平地面的夾角θ為何值時最省力?這個最小拉力是多大? 分析與解:畫出物體的受力分析圖,如圖1-4所示。物體受到四個力的作用。有重力G、拉力F、地面的支持力N及地面對物體的滑動摩擦力f,其中f=Nμ。這四個力為共點力,合力為零?蓪與f合成為一個力N′,N與f的作用將被N′等效,N′與N、f的關(guān)系滿足平行四邊形法則。再畫出物體受N′、G、F的力的矢量三角形,如圖1-5所示。N′的方向如圖,應(yīng)用“點到直線的距離以垂線為最短”的結(jié)論。過B點作N′的垂線交N′于C點,則BC的長度即表示最小作用力Fmin,由于Fmin與水平面夾角為θ,

∴∠CAB=∠θ Fmin=Gsinθ
由圖1-6可知,
即
θ=arctanμ
幾何法一般用于求極小值問題,其特點是簡單、直觀,把物體運動的較為復(fù)雜的極值問題,轉(zhuǎn)化為簡單的幾何問題去解,便于學(xué)生掌握。
以上求極值的方法是解高中物理題的常用方法。在使用中,還要注意題目中的條件及“界”的范圍。求最大和最小值問題,這類問題往往是物理學(xué)公式結(jié)合必要的數(shù)學(xué)知識才得出結(jié)論,這就要求學(xué)生不僅理解掌握物理概念、規(guī)律,還要具備較好的運用數(shù)學(xué)解決問題的能力。
解決極值問題的關(guān)鍵是扎實掌握高中物理的基本概念,基本規(guī)律,在分析清楚物理過程后,再靈活運用所學(xué)的數(shù)學(xué)知識。
綜上所述,無論采用何種方法解物理極值問題,首先都必須根據(jù)題意,找出符合物理規(guī)律的物理方程或物理圖象,這也是解決物理問題的核心,決不能盲目地將物理問題純數(shù)學(xué)化。
(二)利用“化一”法求三角函數(shù)極值。對于復(fù)雜的三角函數(shù),例如
,要求極值時,先需要把不同名的三角函數(shù)
和
,變成同名的三角函數(shù),這個過程叫做“化一”。
![]()
令
,則有
![]()
y![]()
y![]()
故 y的極大值為
。
例題4 物體放置在水平地面上,物理與地面之間的動摩擦因數(shù)為μ,物體重為G,欲使物體沿水平地面做勻速直線運動,所用的最小拉力F為多大?
該題的已知量只有 μ和G,說明最小拉力的表達(dá)式中最多只含有μ和G,但是,物體沿水平地面做勻速直線運動時,拉力F可由夾角的不同值而有不同的取值。因此,可根據(jù)題意先找到F與夾角有關(guān)的關(guān)系式再作分析。
解:設(shè)拉力 F與水平方向的夾角為θ,根據(jù)題意可列平衡方程式,
即
……①
……②
…………③
由聯(lián)立①②③解得:
![]()
,
其中
,∴ ![]()
四 利用向量求極值
向量就是物理學(xué)中的矢量,當(dāng)物體受三力平衡時,將三矢量首尾相連后,必定構(gòu)成三角形。利用點到直線的垂直線段最短可求極值。
對于例題 4,我們也可用矢量知識求極值。
將摩擦力 f和地面對木塊的彈力N合成一個力F',如圖,F(xiàn)'與豎直方向的夾角為
(為一定值)。這樣木塊可認(rèn)為受到三個力:重力G,桌面對木塊的作用力F'和拉力F的作用。盡管F大小方向均未確定,F(xiàn)'方向一定,但大小未定,但三力首尾相連后必構(gòu)成三角形,如右圖所示。只用當(dāng)F與F'垂直時,即拉力與水平方向成
角時,拉力F最小為 ![]()
而 ![]()
故 ![]()
五 用圖像法求極值
通過分析物理過程遵循的物理規(guī)律,找到變量之間的函數(shù)關(guān)系,做出其圖像,由圖像可求得極值。
例 5 從車站開出的汽車作勻加速運動,它開出一段時間后,突然發(fā)現(xiàn)有乘客未上車,于是立即制動做勻減速運動,結(jié)果汽車從開動到停下來共用20秒,前進了50米。求這過程中汽車達(dá)到的最大速度。
解:設(shè)最大速度為 V m ,即加速階段的末速度為V m 。
畫出其速度時間圖象如右圖所示,圖線與 t軸圍成的面積等于位移。即
![]()
即: ![]()
(一)利用三角函數(shù)的有界性求極值
如果所求物理量表達(dá)式中含有三角函數(shù),可利用三角函數(shù)的有界性求極值。若所求物理量表達(dá)式可化為“
”的形式,可變?yōu)?
,
當(dāng)
時,
有極值
。
例 3如圖所示,底邊恒定為b,當(dāng)斜面與底邊所成夾角θ為多大時,物體沿此光滑斜面由靜止從頂端滑到底端所用時間才最短?
此題的關(guān)鍵是找出物體從斜面頂端滑至底端所用時間與夾角的關(guān)系式 ,這是一道運動學(xué)和動力學(xué)的綜合題,應(yīng)根據(jù)運動學(xué)和動力學(xué)的有關(guān)知識列出物理方程。
解:設(shè)斜面傾角為θ時,斜面長為 S,物體受力如 圖所示,由圖知
…………………①
由勻變速運動規(guī)律得:
…………②
由牛頓第二定律提: mgsinθ=ma…………③
聯(lián)立①②③式解得:
![]()
可見,在 90°≥θ≥0°內(nèi),當(dāng)2θ=90°時,sin2θ有最大值,t有最小值。
即θ =45°時,有最短時間為: ![]()
(二)如果a,b,c為正數(shù),則有
,當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c時,上式取“=”號。
推論:
1.三個正數(shù)的積一定時,三數(shù)相等時,其和最小。
2.三個正數(shù)的和一定時,三數(shù)相等時,其積最大。
例 2一輕繩一端固定在O點,另一端拴一小球,拉起小球使輕繩水平,然后無初速度的釋放,如圖所示,小球在運動至輕繩達(dá)到豎直位置的過程中,小球所受重力的瞬時功率在何處取得最大值?
解:當(dāng)小球運動到繩與豎直方向成θ角的 C時,重力的功率為:
P=mgυcosα=mgυsinθ…………①
小球從水平位置到圖中 C位置時,機械能守恒有:
……………②
解①②可得: ![]()
令 y=cosθsin2θ
![]()
![]()
根據(jù)基本不等式
,定和求積知:
當(dāng)且僅當(dāng)
,y有最大值
![]()
由此我們可以得出結(jié)論:當(dāng)
時,y及功率P有最大值。
三 利用三角函數(shù)求極值
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