一道函数题的多视角求解

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  数学教学离不开解题教学,然而解题并不是教学的唯一目的,应当在问题驱动下,巩固学生的数学知识,训练方法,开启心智,驱动思维,促进学生数学思维的发展、数学解题能力的提高.然而目前,教学方法的模式化,教学目标的单一化,教学效果的功利化,都无形地制约和影响学生思维的发展,导致学生思维僵化,“创造”和“变通”的学习能力不强.本文从一道函数题着手谈谈解题视角的多样化,有利于培养学生的良好思维品质,深刻领悟试题的本质.
  例题:已知函数,
  (1)当a=-3时,求函数的极值;
  (2)若函数f(x)的图像与x轴只有一个交点,求的取值范围.
  本题的第一问是主要利用函数的单调性求函数的极值,根据求极值的一般步骤便可以解决.第二问涉及函数图像与轴的交点个数,求有关的参数取值问题.下面通过三种不同的视角对第(2)问作分析与求解,以飨读者.
  视角1:由函数图像与x轴只有一个交点分析可知,该函数若为单调增,则满足题意;若函数不单调,则该函数存在极大值点和极小值点,因此结合函数的单调区间只要极大值小于零或极小值大于零.
  ①当△=4-4a≤0时,即a≥1,f(x)在R上单调增,且f(0)=-a<0,f(3)=2a>0,
  所以f(x)的图像与轴只有一个交点.
  列表如下:
  由上表可知为极大值,为极小值.函数的简图如下:
  要使得函数f(x)的图像与x轴只有一个交点,
  ①同解法1中的①;
  综合①②得a的取值范围是(0,+∞).
  视角3:解法1、2都运用了分类讨论的思想,而对于含参数取值问题的求解,除了分类讨论之外,有时也可以利用分离参数的方法求解,往往将方程(或不等式)中的所含参数与变量分离出来,转化为研究某一具体函数的性质(函数的单调性、图像或值域等)确定参数取值.本题的函数图像与x轴有一个交点,可转化为方程f(x)=0有唯一解,再实行参数分离.
  当x∈(-∞,0)时,h′(x)>0,所以h(x)在(-∞,0)上为增函数.
  当x∈(0,1)或x∈(1,+∞)时,h′(x)<0,所以h(x)在(0,1)和(1,+∞)上为单调减函数.
  作出h(x)的图像,如图1所示.
  点评:解法3利用分离参数的方法,巧借函数的图像,直观地反映出a的取值范围,使问题的解决简单易行.
  变式1:如将本题中的第(2)问变为:“若函数f(x)的图像与轴有两个交点,求a的取值范围.”
  结合解法3的图3可知a=0.
  变式2:如将本题中的第(2)问变为:“若函数f(x)的图像与x轴有三个交点,求的取值范围.”
  同样利用图3易知a<0.
  从以上三种不同的视角进行解题可以看出,视角1合乎情理,体现了思维的直接性,但对学生的运算能力要求较高,需要解两个无理不等式,往往会半途而废,无功而返.视角2在视角1的基础上,寻求突破,灵活利用韦达定理巧妙跨越运算障碍,让人倍感轻松.这一解法凸显了思维的灵活性.视角3采用分离参数,另辟蹊径,将问题转化为某一具体函数进行研究,借助函数的图像,直观明了,问题便迎刃而解,凸显了思维的深刻性.视角3让我们从另一角度剖析了试题的本质,并对试题进行了变式探究,提升了实体的价值,激活了学生的思维,可谓一举多得.
  变换不同的视角解题,不断优化解题思路,梳理出解决本题的最佳方法,可使思维更灵活,对问题理解更深刻,从而提高学生解决综合问题的能力.在平时的学习中,应该多注意这方面的训练,从而在解决这类综合问题时思路开阔,从容应答.
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