二次函数是确定的,但它的定义域区间是随参数t而变化的,我们称这种情况是“定函数在动区间上的最值”。
例5. 如果函数
定义在区间
上,求
的最小值。
解:函数
,其对称轴方程为
,顶点坐标为(1,1),图象开口向上。
如图6所示,若顶点横坐标在区间
左侧时,有
。当
时,函数取得最小值
。
![]()
图6
如图7所示,若顶点横坐标在区间
上时,有
,即
。当
时,函数取得最小值
。
![]()
图7
如图8所示,若顶点横坐标在区间
右侧时,有
,即
。当
时,函数取得最小值
![]()
综上讨论,![]()
![]()
图8
例6. 设函数
的定义域为
,对任意
,求函数
的最小值
的解析式。
解:将二次函数配方得:
![]()
其对称轴方程为
,顶点坐标为
,图象开口向上
若顶点横坐标在区间
左侧,则
,即
。当
时,函数取得最小值
![]()
若顶点横坐标在区间
上,则
,即
。当
时,函数取得最小值
![]()
若顶点横坐标在区间
右侧,则
,即
。当
时,函数取得最小值
![]()
综上讨论,得
二次函数随着参数a的变化而变化,即其图象是运动的,但定义域区间是固定的,我们称这种情况是“动二次函数在定区间上的最值”。
例3. 已知
,且
,求函数
的最值。
解:由已知有
,于是函数
是定义在区间
上的二次函数,将
配方得:
![]()
二次函数
的对称轴方程是![]()
顶点坐标为
,图象开口向上
由
可得
,显然其顶点横坐标在区间
的左侧或左端点上。
函数的最小值是
,最大值是
。
![]()
图3
例4. 已知二次函数
在区间
上的最大值为5,求实数a的值。
解:将二次函数配方得
,其对称轴方程为
,顶点坐标为
,图象开口方向由a决定。很明显,其顶点横坐标在区间
上。
若
,函数图象开口向下,如图4所示,当
时,函数取得最大值5
即![]()
解得![]()
故![]()
![]()
图4
若
时,函数图象开口向上,如图5所示,当
时,函数取得最大值5
即![]()
解得![]()
故![]()
![]()
图5
综上讨论,函数
在区间
上取得最大值5时,![]()
解后反思:例3中,二次函数的对称轴是随参数a变化的,但图象开口方向是固定的;例4中,二次函数的对称轴是固定的,但图象开口方向是随参数a变化的。
二次函数是给定的,给出的定义域区间也是固定的,我们称这种情况是“定二次函数在定区间上的最值”。
例1. 函数
在区间
上的最大值是_________,最小值是_______。
解:函数
是定义在区间
上的二次函数,其对称轴方程是
,顶点坐标为(2,2),且其图象开口向下,显然其顶点横坐标在[0,3]上,如图1所示。函数的最大值为
,最小值为
。
![]()
图1
例2. 已知
,求函数
的最值。
解:由已知
,可得
,即函数
是定义在区间
上的二次函数。将二次函数配方得
,其对称轴方程
,顶点坐标
,且图象开口向上。显然其顶点横坐标不在区间
内,如图2所示。函数
的最小值为
,最大值为
。
![]()
图2
解后反思:已知二次函数
(不妨设
),它的图象是顶点为
、对称轴为
、开口向上的抛物线。由数形结合可得在
上
的最大值或最小值:
(1)当
时,
的最小值是
的最大值是
中的较大者。
(2)当
时
若
,由
在
上是增函数
则
的最小值是
,最大值是![]()
若
,由
在
上是减函数
则
的最大值是
,最小值是![]()
有些数学问题具有一定的迷惑性,如果概念不清,见识不广,就容易混淆,错误地将不同问题混为一谈了。所以通过反思形相似,但质不同的题目,能够提高辨别能力,避免错解的发生,这是一种总结性的反思。
例5. 对不等式
,分别求满足下列条件的实数a的取值范围;
(1)不等式的解集为
;
(2)不等式在
上有解;
(3)不等式在
上恒成立;
(4)不等式的解集是
的子集。
分析:由![]()
当
时,
无解,原不等式解集为空集;当
时,原不等式解集为(0,
)
则(1)必须且只须
时,
且
,故
;
(2)必须且只须
,则
时均适合,即
;
(3)必须且只须
,且
且
,则
,即
;
(4)应有
时,
,此时
或为空集(
时),故![]()
注:上述四个小题常容易混淆,通过反思各种解决方法的不同,弄清了四个不同的概念及相应的解题方案。
总之,解题后注重反思能培养良好的思维品质,既可促进“双基”的掌握,又能加强知识的有效迁移,是提高解题能力的重要途径。
|
年级 |
高中 |
学科 |
数学 |
版本 |
|
期数 |
|
||||||
|
内容标题 |
解题后反思,思什么? |
||||||||||||
|
分类索引号 |
G.622.46 |
分类索引描述 |
辅导与自学 |
||||||||||
|
主题词 |
解题后反思,思什么? |
栏目名称 |
专题辅导 |
||||||||||
|
供稿老师 |
|
审稿老师 |
|
||||||||||
|
录入 |
许咏梅 |
一校 |
胡丹 |
二校 |
|
审核 |
|
||||||
某些看似十分复杂的运算,经过巧妙转换,恒等变形,使运算对象发生转移,起到意想不到的效果。
例7. 求
的值。
解:设![]()
![]()
则![]()
![]()
而
,故![]()
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年级 |
高中 |
学科 |
数学 |
版本 |
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期数 |
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内容标题 |
解题中的“设而不求”综述 |
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分类索引号 |
G.622.46 |
分类索引描述 |
辅导与自学 |
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主题词 |
解题中的“设而不求”综述 |
栏目名称 |
专题辅导 |
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供稿老师 |
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审稿老师 |
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录入 |
许咏梅 |
一校 |
胡丹 |
二校 |
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审核 |
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根据解题需要,可引入一个中间量作为中介,起到过渡作用,使问题得以解决。
例6. 如图3,OA是圆锥底面中心O到母线的垂线,OA绕轴旋转一周所得曲面将圆锥体积分成相等的两部分,求圆锥母线与轴的夹角α。
![]()
图3
解:过点A作SO的垂线,垂足为M,可知
∠MAO=∠AOB=∠OSB=α
设MA=x,OB=r,SO=h
则有![]()
化简可得![]()
又因为![]()
即![]()
所以![]()
于是
,从而![]()
解题过程中,不断变换观察角度,类比方法、联想内容,明确最终目标,经过巧妙构造,活用性质,可直达目标。
例5. 求证![]()
证明:设![]()
则![]()
由
可知:数列
为单调递增数列。
又![]()
则![]()
即![]()
在解析几何问题中,对于有关点的坐标采用设而不求的策略,能促使问题定向,简便化归,起到以简驭繁的解题效果。
例4. 设抛物线
的焦点为F,经过点F的直线交抛物线于A、B两点,点C在抛物线的准线上,且BC//x轴,求证:直线AC经过原点O。
证明:设点A(
,
)、B(
,
),则点C(
,
)
因为AB过焦点F
所以![]()
得![]()
又直线OC的斜率![]()
直线OA的斜率
,则![]()
故A、O、C三点共线,即直线AC经过原点O。
![]()
图2
恰当合理地引入参数,可使解题目标更加明确,已知和欲求之间的联系得以明朗化,使问题能够得到解决。
例3. 已知对任何满足
的实数x、y,如果
恒成立,求实数k的取值范围。
解:设
(
),则
![]()
![]()
令
,得![]()
有些代数问题,通过挖掘题目中隐含的几何背景,设而不求,可转化成几何问题求解。
例2. 设a、b均为正数,且
,求证
。
证明:设
,![]()
则u、v同时满足![]()
其中
表示直线,m为此直线在v轴上的截距
是以原点为圆心,2为半径的圆在第一象限内的一部分圆弧(如图1),显然直线与圆弧相切时,所对应的截距m的值最大。
![]()
图1
由图易得![]()
即![]()
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