数形结合让方程函数化

来源 :初中生世界·九年级 | 被引量 : 0次 | 上传用户:czd1986624
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  题记:著名数学家华罗庚先生说“数形结合千般好,隔裂分离万事休”.
  【引例】二次函数y=ax2 bx的图像如图1,若一元二次方程ax2 bx m=0有实数根,则m的最大值为( ).
  A. -3 B. 3
  C. -6 D. 9
  【常规思路】题说“二次函数y=ax2 bx的图像如图”,理应先看图,由二次函数的图像可知:抛物线的开口向上,顶点纵坐标为-3,由此可得a>0和=-3,即b2=12a,再看题目中有“一元二次方程ax2 bx m=0有实数根”,这话告诉我们Δ=b2-4am≥0,即12a-4am≥0,12-4m≥0,解得m≤3,从而问题得解:m的最大值为3. 故选B.
  【题后反思】答案不是解题的终结,回头再看题目条件:一元二次方程ax2 bx m=0中有ax2 bx,二次函数y=ax2 bx中也有ax2 bx,感觉两者应该有关联,当然上面的解答正是借助关联的式子b2=12a得解的,让我们换个角度思考一下. 我们知道方程研究的是“数”,二次函数的图像是抛物线,研究的是图形的性质,更多地关注“形”,但二者联系起来看,其实方程是函数的特殊情形,一元二次方程是二次函数解析式中y=0的特殊情形,一元二次方程的根的讨论问题对于二次函数来说则是抛物线与x轴的交点问题. 为此,我们把一元二次方程ax2 bx m=0变形为ax2 bx=-m,从函数的角度来看,一元二次方程ax2 bx m=0有实数根就是抛物线y=ax2 bx与直线y=-m有交点. 根据二次函数y=ax2 bx的图像开口向上,有最小值-3,直线y=-m经过(0,-m),平行于x轴,当-m≥-3,即m≤3时抛物线y=ax2 bx与直线y=-m有交点,一元二次方程ax2 bx m=0有实数根,所以m的最大值为3.
  【方法提炼】常规思路是顺其自然的解答,题后反思得到的数形结合的方法直观简单. 数形结合是根据数学问题的条件与结论的内在联系、数量与图形之间的对应关系,既分析问题的代数含义,又揭示其几何意义,把数量关系与空间图形巧妙、和谐地结合起来,并利用“结合点”寻找解题思路,使问题得到圆满解决.
  【应用实例】
  例1 二次函数y=ax2 bx c(a≠0)的图像如图2所示,若ax2 bx c=k(k≠0)有两个不相等的实数根,则k的取值范围是( ).
  A. k<-3 B. k>-3
  C. k<3 D. k>3
  【思路分析】根据二次函数y=ax2 bx c(a≠0)的图像可得二次函数y=ax2 bx c(a≠0)的图像(如图3),由于ax2 bx c=k(k≠0)有两个不相等的实数根,所以k的取值范围是k>3,选择D.
  例2 设一元二次方程(x-1)(x-2)=m(m>0)的两实根分别为α、β,则α、β满足( ).
  A. 1<α<β<2 B. 1<α<2<β
  C. α<1<β<2 D. α<1且β>2
  【思路分析】画出二次函数y=(x-1)(x-2)和直线y=m的草图4,由图像可知α<1且β>2,选择D.
  例3 若x1、x2(x1  A. x1  B. x1  C. x1  D. a  【思路分析】画出二次函数y=(x-a)(x-b)和直线y=1的草图5,由图像可知x1  【思想提炼】数形结合是根据数量与图形之间的对应关系,通过数与形的互相转化来解决问题的一种重要思想方法. “数”和“形”是数学学习的两个基本对象,对于一些问题,单纯地从“数”的角度去分析探求运算会较繁琐冗长,如果能设法从“形”的角度构造直观图形描述刻画问题的条件和结论,能使错综复杂的关系变得清晰,解题思路流畅. 数形结合思想把形的直观性与数的抽象性有机地结合在一起,借助于图形的直观性使复杂的数量关系简单化,我们对数形结合思想方法应该高度地重视. 通过“以形识数,以数解形”把复杂问题简单化,抽象问题具体化,充分利用形的直观性和数的严谨性来思考问题,拓展思路,这就是数形结合的核心价值.
  (作者单位:江苏省东台市实验中学教育集团)
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