數形結合思想就是根據數與形之間的對應關系,通過數與形的相互轉化來解決數學問題的思想,包含“以形助數”和“以數輔形”兩個方面.
其中“以形助數”是指借助形的生動性和直觀性來闡明數之間的聯系,即以形作為手段,數作為目的.
“以數輔形”是指借助于數的精确性和嚴密性來闡明形的某些屬性,即以數為手段,形作為目的.
【典型例題】
例3.(15南通)關于x的一元二次方程ax2-3x-1=0的兩個不相等的實數根都在-1和0 之間(不包括-1和0),則a的取值範圍是 .
【解析】
【方法一】利用函數圖象“數學結合”解題
解:∵關于x的一元二次方程ax2-3x-1=0的兩個不相等的實數根,
∴Δ=b2-4ac=9+4a>0,∴a>-9\4,
設二次函數y=ax2-3x-1,
∵方程ax2-3x-1=0的兩個不相等的實數根都在-1和0之間,∴x1x2=-1\a>0,
∴a<0,∴二次函數y=ax2-3x-1的圖象如圖所示,
∴當x=-1時,y=a+3-1<0,即a<-2,
∴a的取值範圍是-9\4<a<-2.
故答案為:-9\4<a<-2.
【方法二】用方程的有關的知識解題
【總結】根據一元二次方程與二次函數之間的關系,使用圖象法可以快速解決問題.
【舉一反三】
例4.(14濟甯)“如果二次函數y=ax2+bx+c的圖象與x軸有兩個公共點,那麼一元二次方程ax2+bx+c=0有兩個不相等的實數根.”請根據你對這句話的理解,解決下面問題:若m、n(m<n)是關于x的方程1-(x-a)(x-b)=0的兩根,且a<b,則a、b、m、n的大小關系是.
A.m<a<b<n
B.a<m<n<b
C.a<m<b<n
D.m<a<n<b
【解析】
【方法一】
解:方程可以化簡為x2-(a+b)x+ab-1=0,
【方法二】數形結合思想
解:依題意,得,畫出函數y=(x-a)(x-b)的圖象,如圖所示.
函數圖象為抛物線,開口向上,與x軸兩個交點的橫坐标分别為a,b(a<b).
方程1-(x-a)(x-b)=0轉化為(x-a)(x-b)=1,
方程的兩根是抛物線y=(x-a)(x-b)與直線y=1的兩個交點.
由m<n,可知對稱軸左側交點橫坐标為m,右側為n.
由抛物線開口向上,則在對稱軸左側,y随x增大而減少,則有m<a;
在對稱軸右側,y随x增大而增大,則有b<n.
綜上所述,可知m<a<b<n.
故答案為:m<a<b<n.
【方法三】數形結合思想
解:如圖,畫出二次函數y=(x-a)(x-b)的圖象,
∴該二次函數x軸的兩個交點坐标分别為(a,0)和(b,0)其中a<b,
将二次函數y=(x-a)(x-b)的圖象向下平移1個單位,得到新二次函數的解析式為y1=(x-a)(x-b)-1,
∴這時新二次函數與x軸的交點為(m,0)和(n,0)其中m<n,
易得:m<a<b<n.
故答案為:m<a<b<n.
【方法四】特殊值法
解:依題意得令a=0,b=1,則原方程可化為1-x(x-1)=0,即x2-x-1=0,
【總結】方程問題通常可以轉化為函數問題,利用函數圖象快速判斷答案.
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