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函数思想和方法重在揭示问题的数量关系的本质特征,重在对问题的变量的动态研究,从变量的运动变化、联系和发展角度进行思维.
在中学数学中,函数思想方法,主要体现在根据问题的需要,构造函数模型,从而将所给问题转化为函数问题,利用函数的性质(如单调性、奇偶性、周期性、图像、最值等)使问题得以解决.下面就利用函数思想方法解决不等式问题举出两例:
例1 设不等式mx2-2x-m 1<0对于满足 m ≤2的一切m的值都成立,求x的取值范围.
从表面看,这是一个含参数m(-2≤m ≤2)的关于x的一元二次不等式问题,实质上,本题通过变形化为关于m的一元一次不等式,且已知它的解集为[-2,2],求参数x的取值范围.用分类讨论思想解法如下:
解 原不等式可化为(x2-1)m<2x-1 ①
(1)当x2-1=0即x=±1时,式①成立的条件是2x-1>0,所以只有x=1.
(2)当x2-1>0,即x<-1或x>1时,由式①得m< 2x-1 x2-1 .
它对一切 m ≤2都成立的充要条件是 2x-1 x2-1 >2.
由此得不等式组 x2-1>0 2x-1 x2-1 >2 解得1 (3)当x2-1<0,即-1 由式①得,m> 2x-1 x2-1 .
它对一切m ≤2都成立的充要条件是 2x-1 x2-1 <-2.
由此得不等式组: x2-1<0, 2x-1 x2-1 <-2. 解得 -1 7 2 综合(1)(2)(3)得 -1 7 2 从以上解法看比较繁琐,利用函数思想可非常容易得出结论:
解 设f(x)=(x2-1)m-2x 1(-2≤m≤2).
当-2≤m≤2时,f(m)=(x2-1)m-2x 1<0恒成立,依一次函数的单调性,当且仅当
f(-2)<0,f(2)<0. 即 2x2 2x-3>0,2x2-2x-1<0.
解得 -1 7 2 ∴x的取值范围是 -1 7 2 , 1 3 2 .
两种解法对照,显而易见,构造函数法要简明得多.
构造函数法,揭示了两个变量之间的本质联系.即函数f(x)=(x2-1)m-2x 1当自变量m在[-2,2]上取值时对应的函数值f(m)都小于零(函数图像在x轴下方).依据一次函数的单调性,只要m取两端点值时函数值f(2)和f(-2)小于零,即满足题意,所以解不等式组
即得出结论.
例2 不等式x3- 1 2 x2-2x c 这是一个求不等式中参系数问题,我们可通过构造函数,利用函数性质,将不等式转化得出结论.
解 原不等式即为
x3- 1 2 x2-2x 设f(x)= x3- 1 2 x2-2x.
题目即为当x∈[-1,2]时,f(x)= x3- 1 2 x2-2x f′(x)=3x2-x-2=(x-1)(3x 2).
由f′(x)=0得x=1或x=- 2 3 .
当x变化时,y′,y的变化情况如下表:
使得f(x)= x3- 1 2 x2-2x2解得c<-1或c>2.
∴c的取值范围是(-∞,-1)∪(2, ∞).
两个例题,从表面看是两个不同题型,但均可采用函数思想解答.因为两个问题都反映两个变量间关系.例1是已知不等式中参系数m的取值范围,求变量x的取值范围,将问题转化为已知函数定义域与函数值域,求待定系数x,不等式化归为关于m的一次函数,利用一次函数单调性得解;例2是给定不等式中变量x的取值范围,求参系数c的取值范围,化归为函数后,求出函数在定义域内的最大值得关于c的不等式,使问题得到解决.
函数思想方法的应用十分广泛,在此只列举了两个含参数的条件不等式.利用函数思想将不等式化归为函数,然后利用函数的单调性,最值来处理,使问题解得简洁、明快、易懂.函数的伟大就在于此.
在中学数学中,函数思想方法,主要体现在根据问题的需要,构造函数模型,从而将所给问题转化为函数问题,利用函数的性质(如单调性、奇偶性、周期性、图像、最值等)使问题得以解决.下面就利用函数思想方法解决不等式问题举出两例:
例1 设不等式mx2-2x-m 1<0对于满足 m ≤2的一切m的值都成立,求x的取值范围.
从表面看,这是一个含参数m(-2≤m ≤2)的关于x的一元二次不等式问题,实质上,本题通过变形化为关于m的一元一次不等式,且已知它的解集为[-2,2],求参数x的取值范围.用分类讨论思想解法如下:
解 原不等式可化为(x2-1)m<2x-1 ①
(1)当x2-1=0即x=±1时,式①成立的条件是2x-1>0,所以只有x=1.
(2)当x2-1>0,即x<-1或x>1时,由式①得m< 2x-1 x2-1 .
它对一切 m ≤2都成立的充要条件是 2x-1 x2-1 >2.
由此得不等式组 x2-1>0 2x-1 x2-1 >2 解得1
它对一切m ≤2都成立的充要条件是 2x-1 x2-1 <-2.
由此得不等式组: x2-1<0, 2x-1 x2-1 <-2. 解得 -1 7 2
解 设f(x)=(x2-1)m-2x 1(-2≤m≤2).
当-2≤m≤2时,f(m)=(x2-1)m-2x 1<0恒成立,依一次函数的单调性,当且仅当
f(-2)<0,f(2)<0. 即 2x2 2x-3>0,2x2-2x-1<0.
解得 -1 7 2
两种解法对照,显而易见,构造函数法要简明得多.
构造函数法,揭示了两个变量之间的本质联系.即函数f(x)=(x2-1)m-2x 1当自变量m在[-2,2]上取值时对应的函数值f(m)都小于零(函数图像在x轴下方).依据一次函数的单调性,只要m取两端点值时函数值f(2)和f(-2)小于零,即满足题意,所以解不等式组
即得出结论.
例2 不等式x3- 1 2 x2-2x c
解 原不等式即为
x3- 1 2 x2-2x
题目即为当x∈[-1,2]时,f(x)= x3- 1 2 x2-2x
由f′(x)=0得x=1或x=- 2 3 .
当x变化时,y′,y的变化情况如下表:
使得f(x)= x3- 1 2 x2-2x
∴c的取值范围是(-∞,-1)∪(2, ∞).
两个例题,从表面看是两个不同题型,但均可采用函数思想解答.因为两个问题都反映两个变量间关系.例1是已知不等式中参系数m的取值范围,求变量x的取值范围,将问题转化为已知函数定义域与函数值域,求待定系数x,不等式化归为关于m的一次函数,利用一次函数单调性得解;例2是给定不等式中变量x的取值范围,求参系数c的取值范围,化归为函数后,求出函数在定义域内的最大值得关于c的不等式,使问题得到解决.
函数思想方法的应用十分广泛,在此只列举了两个含参数的条件不等式.利用函数思想将不等式化归为函数,然后利用函数的单调性,最值来处理,使问题解得简洁、明快、易懂.函数的伟大就在于此.