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函數和方程不等式

科技 更新时间:2024-12-19 11:27:23

前面講了《函數與方程思想深度剖析,明白了,解題猶如神助》,本篇就函數方程思想再做細緻探究。

函數和方程不等式(函數方程思想在解題中應用之函數)1

函數與方程的思想基本概念

我們知道函數與方程是中學數學的重要概念,它們之間有着密切的練習。函數與方程的思想是中學數學的基本思想,也是高考考察重點的7種思想方法的首座。主要依據題意構造恰當的函數或建立相應的方程來解決問題,是曆來高考的重點和熱點。

(1)函數思想,是用運動和變化的觀點,分析和研究數學中的數量關系,建立函數關系或構造函數,運用函數的圖像和性質去分析問題、轉化問題,從而使問題獲得解決。函數思想是對函數概念的本質認識,用于指導解題,即善于利用函數知識或函數觀點觀察、分析和解決問題。

的解就是函數

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的圖像與

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軸的交點的橫坐标(零點);函數

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也可以看作二元方程

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;通過方程進行研究,方程

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有解,當且僅當

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屬于函數

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的值域;

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的圖像的交點問題,就是研究方程

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的實數解的問題,函數與方程的這種相互轉化關系十分重要。

函數與方程的思想在解題中的應用

(1)函數與不等式的相互轉化,對函數

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,當

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時,就化為不等式

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,借助于函數的圖像和性質可解決有關問題,而研究函數的性質也離不開不等式;

(2)數列的通項與前n項和是自變量為正整數的函數,用函數的觀點去處理數列問題十分重要;

(3)解析幾何中的許多問題,需要通過解二元方程組才能解決.這都涉及二次方程與二次函數的有關理論;

(4)立體幾何中有關線段、角、面積、體積的計算,經常需要運用列方程或建立函數表達式的方法加以解決,建立空間直角坐标系後,立體幾何與函數的關系更加密切。

本篇就函數方程不等式三者之間相互轉化做深入探究:

例1. 關于

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的方程

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恒有解,求

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的取值範圍.

解析:(法一)設

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原方程有解即方程

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有正根,

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解得

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(法二)設

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①當

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.

綜上可得,

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解題策略:

對于多元方程(含參數)通常有兩類辦法:

一是換元,将問題轉化為二次方程,利用根與系數的關系或判别式,或者利用三角函數的有界性加以解決;

二是分離變量構造函數,把方程有解轉化為求函數的值域,再根據函數的圖像和性質來解決。

例2.對于滿足

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的一切實數,不等式

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恒成立,試求

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的取值範圍.

分析:習慣上把

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當作自變量,記函數

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,于是問題轉化為: 當

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時,

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恒成立,求

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的取值範圍.解決這個等價的問題需要應用二次函數以及二次方程的區間根原理,可想而知,這是相當複雜的.

解:設函數

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,顯然

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,則

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的一次函數,要使

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恒成立,當且僅當

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,且

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時,解得

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的取值範圍是

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解題策略:

本題看上去是一個不等式問題,但是經過等價轉化,把它化歸為關于

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的一次函數,利用一次函數的單調性求解,解題的關鍵是轉換變量角色。

例3.設函數

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,且存在

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使得

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成立

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(1)若

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(2)若直線

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的圖像交與M,N兩點,且M,N兩點的連線被直線

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平分,求出

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的最大值.

分析:對于⑴小題,由題設條件易得

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,由方程根的意義可構造一個根為

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的一元二次方程,再借助韋達定理發現

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與對稱軸的關系。最後運用二次函數的單調性可判斷出

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;第⑵小題可先建立

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的函數關系式,再運用均值不等式可求得

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的最大值。

解析:⑴由題意

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的圖像的對稱軸為

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,代入直線方程,

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當且僅當

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解題策略:

若沒有方程的思想意識,則不能從

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中觀察出m,n是某一個一元二次方程的兩根,從而也就無法得出

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這樣有用的關系式,使解答陷入困境。因此,由根的意義或韋達定理構造一元二次方程是最常見的思路,不可忽視。

通過以上範例,我們清晰的看到函數-方程-不等式他們内在之間擁有這千絲萬縷的聯系,我們在解題的過程中不可孤立的看待每一個問題,要學會:

1.借助有關函數的性質,一是用來解決有關求值、解(證)不等式、解方程以及讨論參數的取值範圍等問題,二是在問題的研究中,可以通過建立函數關系式或構造中間函數來求解;

2.許多數學問題中,一般都含有常量、變量或參數,這些參變量中必有一個處于突出的主導地位,把這個參變量稱為主元,構造出關于主元的方程,主元思想有利于回避多元的困擾,解方程的實質就是分離參變量。

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