由数转形,巧解函数难题

2016-08-11 00:39柯张军
湖北教育·教育教学 2016年7期
关键词:型函数奇函数半圆

柯张军

一、利用函数图像,巧解抽象函数不等式

抽象函数不等式是指没有具体函数解析式的不等式,这类不等式一般利用函数性质求解,画出符合函数性质的草图,观察图形可以直观易解。

如在求解这道题:设[f(x)、g(x)]分别是定义在R上的奇函数和偶函数,当[x<0]时,[f(x)g(x)+][f(x)g(x)>0][且g(-3)=0],求不等式[f(x)g(x)<0]的解集时,可以先设[F(x)]=[f(x)g(x)],因为当[x<0]时,[f(x)g(x)]+[f(x)g(x)]=[[f(x)g(x)]]=[F(x)>0],所以[F(x)][在(-∞,0)]上是增函数,因为[f(x)、g(x)]分别是定义在R上的奇函数和偶函数,所以[F(x)]为奇函数, 又[g(-3)=0],所以[F(-3)=f(-3)g(-3)=0],[f(x)]是奇函数,所以[f(0)=0],故[F(0)=0]。根据以上特点,不妨构造如图1所示的符合题意的函数[F(x)]的图象,由图直接观察出所求解集是[(-∞,-3)?(0,3)]。

解题过程中依题意确定函数性质,构造函数[F(x)],依据性质画出[F(x)]草图,观察图像求解,实现抽象问题具体化,复杂问题简单化。

二、利用函数图像,比较数的大小

比较大小是高考试题中一个重要题型,利用函数图形交点位置来确定大小关系,可以避免求值过程中的复杂计算,如果根据题意构造几个函数,画出图像确定交点位置,就可以很快得解。

如在判断[0.32,log20.3,20.3]三个数的大小顺序时,可将其看成是三个函数[y1=x2,y2=log2x,y3=2x]在[x=0.3]时,所对应的函数值的大小比较。在同一坐标系内作出这三个函数的图像(如图2),从图像可以直观地看出当[x=0.3]时,所对应的三个点[P1],[P2],[P3]的位置,从而可得出结论:[20.3>0.32>log20.3]。

解题过程中三个数的值不易计算,观察数式构造函数,使三个数分别为自变量取同一个值的三个不同的函数值,自然想到三个基本初等函数[y1=x2,y2=log2x,y3=2x],在同一坐标系中画出三个函数图像作图即可得解。

三、构建解析几何模型,解决函数最值问题

将函数问题转化成解析几何中的斜率、截距、距离等问题,利用其几何意义求解。与解析几何有关的常见函数模型有:①距离型函数[(x-a)2+(y-b)2];②斜率型函数[y-ax-b];③截距型函数Ax+By;④单位圆型函数[y=1-(x-a)2+b];⑤双曲线型函数y=[ax+bcx+d]。

如在求函数[y=x2-2x+5+][x2+6x+25]的最小值时,可以先将函数[y=x2-2x+5+x2+6x+25]变形得:[y=(x-1)2+(0-2)2+(x+3)2+(0-4)2],由此很容易联想到两点间距离公式,从而使问题转化为求[x]轴上动点[P(x,0)]到两定点[A(1,2),B(-3,4)]的距离之和,结合图3可知:[P,A',B三点共线即]P点的坐标为[(-13,0)]时,[y]最小,[此时y=213]。

四、利用函数图像,求参数的取值范围

方程根的问题,函数零点问题,图像交点问题,这些问题借助函数图像,往往可以避免繁琐计算,获得简捷的解答。

如在求解这道题:已知方程[1+4-x2] [=kx-2+4]有两个相异实数根,求实数[k]的取值范围时,可以构造函数[y=1+4-x2]与[y=kx-2+4],方程[1+4-x2] [=kx-2+4]有两个相异实数根等价于函数[y=1+4-x2]与[y=kx-2+4]图像有两个交点,函数[y=1+4-x2]即[x2+y-12=4y≥1] ,它表示以(0,1)为圆心,2为半径的上半圆;函数[y=kx-2+4]表示过(2,4)且斜率为[k]的直线。原题的含义是:当直线与半圆有两个相异交点时,该直线的斜率应在什么范围?如图4,直线MB、MC与半圆切于B、C,半圆的两端依次为A(-2,1),B(2,1)。显然,线段AB内任意一点与M的连线与半圆都只有一个公共点,所以[kmax=kMA=4-12+2=34],设直线MC交直线[y=1]于N,令[∠DMC=∠DMB=α],[∠DNM=β],显然将方程根的个数问题转化为直线与圆交点个数问题,利用几何方法求解直观简单。

(作者单位:黄梅县第一中学)

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