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便捷的函数方法

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函数思想和方法重在揭示问题的数量关系的本质特征,重在对问题的变量的动态研究,从变量的运动变化、联系和发展角度进行思维.

在中学数学中,函数思想方法,主要体现在根据问题的需要,构造函数模型,从而将所给问题转化为函数问题,利用函数的性质(如单调性、奇偶性、周期性、图像、最值等)使问题得以解决.下面就利用函数思想方法解决不等式问题举出两例:

例1 设不等式mx2-2x-m+1

从表面看,这是一个含参数m(-2≤m ≤2)的关于x的一元二次不等式问题,实质上,本题通过变形化为关于m的一元一次不等式,且已知它的解集为[-2,2],求参数x的取值范围.用分类讨论思想解法如下:

解 原不等式可化为(x2-1)m

(1)当x2-1=0即x=±1时,式①成立的条件是2x-1>0,所以只有x=1.

(2)当x2-1>0,即x1时,由式①得m< 2x-1 x2-1 .

它对一切 m ≤2都成立的充要条件是 2x-1 x2-1 >2.

由此得不等式组 x2-1>0 2x-1 x2-1 >2 解得1

(3)当x2-1

由式①得,m> 2x-1 x2-1 .

它对一切m ≤2都成立的充要条件是 2x-1 x2-1

由此得不等式组: x2-1

综合(1)(2)(3)得 -1+ 7 2

从以上解法看比较繁琐,利用函数思想可非常容易得出结论:

解 设f(x)=(x2-1)m-2x+1(-2≤m≤2).

当-2≤m≤2时,f(m)=(x2-1)m-2x+1

f(-2)

解得 -1+ 7 2

x的取值范围是 -1+ 7 2 , 1+ 3 2 .

两种解法对照,显而易见,构造函数法要简明得多.

构造函数法,揭示了两个变量之间的本质联系.即函数f(x)=(x2-1)m-2x+1当自变量m在[-2,2]上取值时对应的函数值f(m)都小于零(函数图像在x轴下方).依据一次函数的单调性,只要m取两端点值时函数值f(2)和f(-2)小于零,即满足题意,所以解不等式组

即得出结论.

例2 不等式x3- 1 2 x2-2x+c

这是一个求不等式中参系数问题,我们可通过构造函数,利用函数性质,将不等式转化得出结论.

解 原不等式即为

x3- 1 2 x2-2x

设f(x)= x3- 1 2 x2-2x.

题目即为当x∈[-1,2]时,f(x)= x3- 1 2 x2-2x

f′(x)=3x2-x-2=(x-1)(3x+2).

由f′(x)=0得x=1或x=- 2 3 .

当x变化时,y′,y的变化情况如下表:

使得f(x)= x3- 1 2 x2-2x2解得c2.

c的取值范围是(-∞,-1)∪(2,+∞).

两个例题,从表面看是两个不同题型,但均可采用函数思想解答.因为两个问题都反映两个变量间关系.例1是已知不等式中参系数m的取值范围,求变量x的取值范围,将问题转化为已知函数定义域与函数值域,求待定系数x,不等式化归为关于m的一次函数,利用一次函数单调性得解;例2是给定不等式中变量x的取值范围,求参系数c的取值范围,化归为函数后,求出函数在定义域内的最大值得关于c的不等式,使问题得到解决.

函数思想方法的应用十分广泛,在此只列举了两个含参数的条件不等式.利用函数思想将不等式化归为函数,然后利用函数的单调性,最值来处理,使问题解得简洁、明快、易懂.函数的伟大就在于此.