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摘 要:“数形结合”是一种数学思想方法,包含“以形助数”和“以数辅形”两个方面.本篇概括了六条培养学生数形结合的解题策略.各题给出了解题思路,未画图形,旨在说明解题策略..
关键词:数形结合 函数 零点 方程 最值 不等式
通过数与形的相互转化来解决数学问题的一种重要的数学思想,也是一种常用的数学方法。巧妙地应用数形结合思想解题,往往会使抽象问题直观化,复杂问题简单化,达到优化解题途径的目的.从“数”的严谨性和“形”的直观性两方面思考问题,拓展了解题思路,可起到事半功倍的效果。
运用数形结合思想的几种常见解题策略
(1)、构建函数模型并结合图像求参数的范围.
例1、若不等式︱x-2a︱≥x+a-1对x∈R恒成立,求a的取值范围?
解析:在同一坐标系中做出y=︱x-2a︱和y=x+a-1的图像,依题意知应有2a≤2-2a,故a≤
例2、(2009.山东)若函数f(x)=a-x-a(a>0,且a≠1)有两个零点,则实数a的取值范围是_?
解析:函数f(x)的零点的个数就是函数y=a与函数y=x+a交点的个数,由函数图像可知a>1时两函数图像有两个交点,01.
(2)、构建函数模型并结合图像研究方程的解或图像交点.
例3、(2011.全国新课标)已知函数y=f(x)的周期为2,当x∈[-1,1]时,f(x)=,那么函数y=f(x)的图像与函数y=∣lgx∣的图像的交点共有几个?
解析:本题考查函数的图像和性质,一般涉及函数图像的交点个数或方程根的个数问题,都可用图像求解,做出两个函数图像,由图像可知有10个交点.
, (x≥2), 例4、(2011.北京)已知函数f(x)= 若关于x的
(x-1), (x﹤2),
方程f(x)=k有两个不同的实根,则实数k的取值范围是_?
解析:本题考查利用函数图像讨论方程根的个数问题,做出函数图像,由图像可得答案是(0,1).
(3)、构建函数模型并结合图像研究量与量之间的大小关系或解不等式.
︱lgx︱,(0 例5、(2010.全国新课标)已知函数f(x)=
-x+6, (x>10)
若a,b,c互不相等,且f(a)=f(b)=f(c),则abc的取值范围是_?
解析:做出函数图像,不妨设a 例6、求不等式lg(-x) 解析:这是一个超越不等式,不能用代数法求解,做出函数f(x)= lg(-x)和g(x)= x+1的图像,观察在x∈(-1,0)上,g(x) >f(x).
(4)、构建函数模型并结合其几何意义研究函数最值问题和证明不等式.
x+y≤6
例7、(2011.全国大纲)若变量x,y满足约束条件 x-3y≤-2,则z=2x+3y
X≥1
的最小值为多少?
解析:由不等式组表示的可行域可知当直线z=2x+3y过直线x=1与x-3y=-2的交点(1,1)时取得最小值,所以最小值为5.
例8、若0 解析:在单位圆中,借助三角函数线及弧长,数形结合易知sinx (5)、构建解析几何的斜率、截距、距离等模型研究最值问题.
例9、设抛物线y=8x的准线与x轴交于Q,若过点Q的直线b与抛物线有公共点,则直线b的斜率的取值范围是_?
解析:因为抛物线的准线方程是x=-2,所以Q(-2,0),显然直线b的斜率存在,设b的方程为y=k(x+2),代入y=8x得y-y+16=0(k≠0).由⊿≥0,得k≤1,又k=0即x轴显然与y=8x有公共点,综上得k∈[-1,1].
例10、求y=+的最小值.
解析;原函数可化为y=, 因此问题等价于在x轴上求一点P(x,0),使它到两定点A(0,1)和B(2,2)距离之和的最小值.由于点B关于x轴的对称点坐标为C (2,-2),连结AC,则∣AC∣为所求.由两点间的距离公式得∣AC∣=,故所求最小值為.
例11、若5x+12y=60,求的最小值.
解析、由于5x+12y=60是一条直线,而表示点到原点的距离,因此问题等价于在直线5x+12y=60上求一点,使它与原点的距离最小,故问题转化为求原点到直线5x+12y=60的最小距离,从而d=.
(6)、研究图形的形状、位置关系和性质等.
例12 、(2011.广东)设圆C与圆+=1外切,与直线y=0相切,则圆C的圆心轨迹为什么图形?
解析:根据条件,由图像可知,圆心C到点(0,3)和C到直线y=-1的距离相等,所以C的轨迹是以(0,3)为焦点,y=-1为准线的抛物线.
数形结合的思想方法应用非常广泛,在此我仅介绍了常见的几种题型和几种解题策略,运用数形结合思想,不仅直观易发现解题途径,而且能避免复杂的计算和推理,大大简化了解题过程,这在解选择题、填空题中更显其越性,所以我们要注意培养这种思想意识,要争取胸中有图,见数想图,以开拓自己的思维视野.
参考文献:
1.周良树、杨素《高中数学学考必备用书》,湖南大学出版社2007.5
2.杜志建《高考冲刺讲义.数学》,新疆青少年出版社,2008.12
关键词:数形结合 函数 零点 方程 最值 不等式
通过数与形的相互转化来解决数学问题的一种重要的数学思想,也是一种常用的数学方法。巧妙地应用数形结合思想解题,往往会使抽象问题直观化,复杂问题简单化,达到优化解题途径的目的.从“数”的严谨性和“形”的直观性两方面思考问题,拓展了解题思路,可起到事半功倍的效果。
运用数形结合思想的几种常见解题策略
(1)、构建函数模型并结合图像求参数的范围.
例1、若不等式︱x-2a︱≥x+a-1对x∈R恒成立,求a的取值范围?
解析:在同一坐标系中做出y=︱x-2a︱和y=x+a-1的图像,依题意知应有2a≤2-2a,故a≤
例2、(2009.山东)若函数f(x)=a-x-a(a>0,且a≠1)有两个零点,则实数a的取值范围是_?
解析:函数f(x)的零点的个数就是函数y=a与函数y=x+a交点的个数,由函数图像可知a>1时两函数图像有两个交点,01.
(2)、构建函数模型并结合图像研究方程的解或图像交点.
例3、(2011.全国新课标)已知函数y=f(x)的周期为2,当x∈[-1,1]时,f(x)=,那么函数y=f(x)的图像与函数y=∣lgx∣的图像的交点共有几个?
解析:本题考查函数的图像和性质,一般涉及函数图像的交点个数或方程根的个数问题,都可用图像求解,做出两个函数图像,由图像可知有10个交点.
, (x≥2), 例4、(2011.北京)已知函数f(x)= 若关于x的
(x-1), (x﹤2),
方程f(x)=k有两个不同的实根,则实数k的取值范围是_?
解析:本题考查利用函数图像讨论方程根的个数问题,做出函数图像,由图像可得答案是(0,1).
(3)、构建函数模型并结合图像研究量与量之间的大小关系或解不等式.
︱lgx︱,(0
-x+6, (x>10)
若a,b,c互不相等,且f(a)=f(b)=f(c),则abc的取值范围是_?
解析:做出函数图像,不妨设a 例6、求不等式lg(-x)
(4)、构建函数模型并结合其几何意义研究函数最值问题和证明不等式.
x+y≤6
例7、(2011.全国大纲)若变量x,y满足约束条件 x-3y≤-2,则z=2x+3y
X≥1
的最小值为多少?
解析:由不等式组表示的可行域可知当直线z=2x+3y过直线x=1与x-3y=-2的交点(1,1)时取得最小值,所以最小值为5.
例8、若0
例9、设抛物线y=8x的准线与x轴交于Q,若过点Q的直线b与抛物线有公共点,则直线b的斜率的取值范围是_?
解析:因为抛物线的准线方程是x=-2,所以Q(-2,0),显然直线b的斜率存在,设b的方程为y=k(x+2),代入y=8x得y-y+16=0(k≠0).由⊿≥0,得k≤1,又k=0即x轴显然与y=8x有公共点,综上得k∈[-1,1].
例10、求y=+的最小值.
解析;原函数可化为y=, 因此问题等价于在x轴上求一点P(x,0),使它到两定点A(0,1)和B(2,2)距离之和的最小值.由于点B关于x轴的对称点坐标为C (2,-2),连结AC,则∣AC∣为所求.由两点间的距离公式得∣AC∣=,故所求最小值為.
例11、若5x+12y=60,求的最小值.
解析、由于5x+12y=60是一条直线,而表示点到原点的距离,因此问题等价于在直线5x+12y=60上求一点,使它与原点的距离最小,故问题转化为求原点到直线5x+12y=60的最小距离,从而d=.
(6)、研究图形的形状、位置关系和性质等.
例12 、(2011.广东)设圆C与圆+=1外切,与直线y=0相切,则圆C的圆心轨迹为什么图形?
解析:根据条件,由图像可知,圆心C到点(0,3)和C到直线y=-1的距离相等,所以C的轨迹是以(0,3)为焦点,y=-1为准线的抛物线.
数形结合的思想方法应用非常广泛,在此我仅介绍了常见的几种题型和几种解题策略,运用数形结合思想,不仅直观易发现解题途径,而且能避免复杂的计算和推理,大大简化了解题过程,这在解选择题、填空题中更显其越性,所以我们要注意培养这种思想意识,要争取胸中有图,见数想图,以开拓自己的思维视野.
参考文献:
1.周良树、杨素《高中数学学考必备用书》,湖南大学出版社2007.5
2.杜志建《高考冲刺讲义.数学》,新疆青少年出版社,2008.12