以小破大 突破二次函数的“重围”

来源 :数学学习与研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wljb1213
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  [摘要]在浙江高考卷中,二次函数往往作为压轴题,而对于函数的考查,比较侧重以二次函数为依托,考查二次函数及其方程、不等式的综合运用,本文以此为线索,从几个小问题入手,厘清二次函数与方程、不等式在具体问题中的联系及转化关系,并提出二次函数综合题的相应解题策略。
  [关键词]二次函数;以小破大;解题策略
  问题1 已知函数f(x)=ax2 2ax 4(a>0)。若x1  解法1 因对称轴方程为x=-1,由已知条件知,则x1,x2不可能都在-1的左边,否则与条件矛盾,所以只能在右边或一左一右。
  第一种情况,若x1,x2都在-1的右边,则根据二次函数的单调性,就有f(x1)  第二种情况,若x1,x2在-1的一左一右,则只能是x1在-1的左边,而x2在-1的右边,设x1与-1的距离为L,设x2与-1的距离为N,L-N=x1-x2<0,所以L  解法2 (特殊值法)取x1=-2,x2=2,对照称轴方程为x=-1,显然f(x1)  变式 已知函数f(x)=ax2 2ax 4(0  解析 取a=1,即转化为上一题。
  比函数值大小的解题策略:
  其一,根据已知条件确定对称轴,并求出相应的对称轴方程。函数的单调性、极值及函数值大小等与对称轴密切相关。在闭区间内,二次函数的最值问题通过该函数的单调性可以确定,而该函数的单调性,又根据其对称轴位置(在区间的右边、左边,还是区间内)及开口方向来确定。如果无法确定对称轴位置和开口方向,则要进行分类讨论。
  其二,可以采用特值法,即特殊值代入。可以将题目中的某一个未知量设为较特殊的值,以降低解题难度。该方法在选择题中比较适用。注意在代入特殊值时,切不可以偏概全,要力求全面、恰当。
  其三,转化法。可以将“比较函数值大小”这类问题转化为针对对两个或几个自变量间关系的研究问题,继而转换成对变量和对称轴之间距离的研究。
  此外,分类讨论非常重要。要做到不重复、不漏掉任何情况。对区间固定、对称轴不确定的题型,可以先进行配方,接着根据对称轴的位置与定义域区间的关系来讨论。对区间不固定、对称轴确定的题型,可以先求出函数的开口方向、对称轴,进而分析在不同期间内的最值状况。对区间不固定、对称轴也不确定的题型,可以先找出该函数对称轴满足的条件,进而确定对称轴方程,在分析定义域区间和对称轴的关系。
  问题2 若不等式x2 ax 1≥0对一切x∈0,12成立,则a的最小值为( )。
  A。0 B。-2 C。ba D。-3
  解法1 (转换变量)取f(a)=x·a x2 1,只需f(0)≥0,且f12≥0,得到a≥-52。
  解法2 (分离变量)a≥-x2-1x=-x 1x,同时y=x 1x在x∈0,12的范围内的最小值为52,a的最小值为-52。
  变式 若对任意的n(n为正整数),n2 (a-2)n 1 a>0恒成立,求a的取值范围。
  略解:分离变量。
  提示 要求无论a取何值,该式恒大于0,即在最低点该式大于0。而该式开口向上,可知最低点即为二次函数的顶点。
  求变量范围的解题策略:
  其一,如果在变量所处范围内有两个端点,则可以将二次函数转化成一次函数(即进行变量转换)或分离变量。
  其二,如果在变量所处范围内有一个端点,可以考虑分离变量。
  问题3 设f(x)=3ax2 2bx c,若a b c=0,f(0)>0,f(1)>0,求证:
  (1)a>0且-2  (2)函数f(x)在(0,1)内有几个零点?说明你的理由。
  解析 (1)由已知,有c>0,3a 2b c>0,由条件a b c=0,消去b,得a>c>0。
  由条件a b c=0,消去c,得a b<0,2a b>0,又已有a>0,所以-2  (2)抛物线f(x)=3ax2 2bx c的顶点坐标为-b3a,3ac-b23a,把-20,f(1)<0,而f-b3a=-a2 c2-ac3a<0,由零点存在定理可知,所以函数f(x)在0,-b3a与-b3a,1内分别有一个零点,所以函数f(x)在(0,1)内有2个零点。
  变式 设f(x)=3ax2 2bx c,若a b c=0,f(0)·f(1)=0,求证:
  (Ⅰ)方程f(x)=0有实根;
  (Ⅱ)-2  (Ⅲ)设x1,x2是方程f(x)=0的两个实根,求|x1-x2|的范围。
  解析 (Ⅰ)若a=0,b=-c,则f(0)·f(1)=c(3a 2b c)=-c2≤0,这与已知矛盾,所以a≠0。
  方程的判别式:
  Δ=4(a2 c2-ac)=4a-12c2 34c2>0,
  所以方程f(x)=0有实根。
  (Ⅱ)由f(0)·f(1)=0,得c(3a 2b c)>0,由条件a b c=0,消去b,得到(a b)(2a b)>0,两边同除以a2,得-2  (Ⅲ)(x1-x2)2=(x1 x2)2-4x1x2=49ba 322 13。
  因为-2  其一,根据定义和判别式判断根(两个不相等实根,一个实根还是没有实根)。注意二次项的系数不能为0。
  其二,x1-x2=Δa。
  其三,可以使用消元法、换元法等转化方法,以求确定变量的范围。
  反思和总结:
  其一,要弄清根和定义的概念与关系。
  其二,要注意二次函数值与自变量间的变化对应关系。函数问题,研究的是动态变化,理解函数值和自变量间的变化对应关系对解题而言至关重要。
  其三,通过数学建模思想,数形结合方便解题。对某些应用型较强的问题,典型如汽车通过桥洞问题,根据图形的直观性、丰富性特征,可以有效降低解题难度。
  其四,介绍一些简单的解决二次函数问题的知识点。
  二次函数公式:y=ax2 bx c(其中系数a、b、c均为常数,且a≠0)。
  当a
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