第4講 函數(shù)與方程的思想方法
一、知識整合
1.函數(shù)的思想,是用運(yùn)動(dòng)和變化的觀點(diǎn),分析和研究數(shù)學(xué)中的數(shù)量關(guān)系,建立函數(shù)關(guān)系或構(gòu)造函數(shù),運(yùn)用函數(shù)的圖像和性質(zhì)去分析問題、轉(zhuǎn)化問題,從而使問題獲得解決。函數(shù)思想是對函數(shù)概念的本質(zhì)認(rèn)識,用于指導(dǎo)解題就是善于利用函數(shù)知識或函數(shù)觀點(diǎn)觀察、分析和解決問題。
2.方程的思想,就是分析數(shù)學(xué)問題中變量間的等量關(guān)系,建立方程或方程組,或者構(gòu)造方程,通過解方程或方程組,或者運(yùn)用方程的性質(zhì)去分析、轉(zhuǎn)化問題,使問題獲得解決。方程的數(shù)學(xué)是對方程概念的本質(zhì)認(rèn)識,用于指導(dǎo)解題就是善于利用方程或方程組的觀點(diǎn)觀察處理問題。方程思想是動(dòng)中求靜,研究運(yùn)動(dòng)中的等量關(guān)系.
3.(1) 函數(shù)和方程是密切相關(guān)的,對于函數(shù)y=f(x),當(dāng)y=0時(shí),就轉(zhuǎn)化為方程f(x)=0,也可以把函數(shù)式y(tǒng)=f(x)看做二元方程y-f(x)=0。函數(shù)問題(例如求反函數(shù),求函數(shù)的值域等)可以轉(zhuǎn)化為方程問題來求解,方程問題也可以轉(zhuǎn)化為函數(shù)問題來求解,如解方程f(x)=0,就是求函數(shù)y=f(x)的零點(diǎn)。
(2) 函數(shù)與不等式也可以相互轉(zhuǎn)化,對于函數(shù)y=f(x),當(dāng)y>0時(shí),就轉(zhuǎn)化為不等式f(x)>0,借助于函數(shù)圖像與性質(zhì)解決有關(guān)問題,而研究函數(shù)的性質(zhì),也離不開解不等式。
(3) 數(shù)列的通項(xiàng)或前n項(xiàng)和是自變量為正整數(shù)的函數(shù),用函數(shù)的觀點(diǎn)處理數(shù)列問題十分重要。
(4) 函數(shù)f(x)=(n∈N*)與二項(xiàng)式定理是密切相關(guān)的,利用這個(gè)函數(shù)用賦值法和比較系數(shù)法可以解決很多二項(xiàng)式定理的問題。
(5) 解析幾何中的許多問題,例如直線和二次曲線的位置關(guān)系問題,需要通過解二元方程組才能解決,涉及到二次方程與二次函數(shù)的有關(guān)理論。
(6) 立體幾何中有關(guān)線段、角、面積、體積的計(jì)算,經(jīng)常需要運(yùn)用布列方程或建立函數(shù)表達(dá)式的方法加以解決。
Ⅰ.運(yùn)用函數(shù)與方程、表達(dá)式相互轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)解決函數(shù)、方程、表達(dá)式問題。
例1 已知,(a、b、c∈R),則有( )
(A) (B) (C) (D)
解析 法一:依題設(shè)有 a?5-b?+c=0
∴是實(shí)系數(shù)一元二次方程的一個(gè)實(shí)根;
∴△=≥0 ∴ 故選(B)
法二:去分母,移項(xiàng),兩邊平方得:
≥10ac+2?5a?c=20ac
∴ 故選(B)
點(diǎn)評解法一通過簡單轉(zhuǎn)化,敏銳地抓住了數(shù)與式的特點(diǎn),運(yùn)用方程的思想使問題得到解決;解法二轉(zhuǎn)化為b2是a、c的函數(shù),運(yùn)用重要不等式,思路清晰,水到渠成。
練習(xí)1 已知關(guān)于的方程 -(2 m-8)x +-16 = 0的兩個(gè)實(shí)根 、 滿足 <<,則實(shí)數(shù)m的取值范圍_______________。
答案:;
(A) (B)
(C) (D)
答案:A.
3 求使不等式≤?對大于1的任意x、y恒成立的a的取值范圍。
Ⅱ:構(gòu)造函數(shù)或方程解決有關(guān)問題:
例2 已知,t∈[,8],對于f(t)值域內(nèi)的所有實(shí)數(shù)m,不等式恒成立,求x的取值范圍。
解析∵t∈[,8],∴f(t)∈[,3]
原題轉(zhuǎn)化為:>0恒成立,為m的一次函數(shù)(這里思維的轉(zhuǎn)化很重要)
當(dāng)x=2時(shí),不等式不成立。
∴x≠2。令g(m)=,m∈[,3]
問題轉(zhuǎn)化為g(m)在m∈[,3]上恒對于0,則:;
解得:x>2或x<-1
評析 首先明確本題是求x的取值范圍,這里注意另一個(gè)變量m,不等式的左邊恰是m的一次函數(shù),因此依據(jù)一次函數(shù)的特性得到解決。在多個(gè)字母變量的問題中,選準(zhǔn)“主元”往往是解題的關(guān)鍵。
例3 為了更好的了解鯨的生活習(xí)性,某動(dòng)物保護(hù)組織在受傷的鯨身上裝了電子監(jiān)測裝置,從海洋放歸點(diǎn)A處,如圖(1)所示,把它放回大海,并沿海岸線由西向東不停地對它進(jìn)行了長達(dá)40分鐘的跟蹤觀測,每隔10分鐘踩點(diǎn)測得數(shù)據(jù)如下表(設(shè)鯨沿海面游動(dòng)),然后又在觀測站B處對鯨進(jìn)行生活習(xí)性的詳細(xì)觀測,已知AB=15km,觀測站B的觀測半徑為5km。
觀測時(shí)刻
t(分鐘)
跟蹤觀測點(diǎn)到放歸
點(diǎn)的距離a(km)
鯨位于跟蹤觀測點(diǎn)正北
10
1
二、例題解析
0.999
20
2
1.413
30
3
1.732
40
4
2.001
(1)據(jù)表中信息:①計(jì)算出鯨沿海岸線方向運(yùn)動(dòng)的速度;②試寫出a、b近似地滿足的關(guān)系式并
畫出鯨的運(yùn)動(dòng)路線草圖;
解析(1)由表中的信息可知:
①鯨沿海岸線方向運(yùn)動(dòng)的速度為:(km/分鐘)
②a、b近似地滿足的關(guān)系式為:運(yùn)動(dòng)路線如圖
(2)以A為原點(diǎn),海岸線AB為x軸建立直角坐標(biāo)系,設(shè)鯨所在
位置點(diǎn)P(x,y),由①、②得:,又B(15,0),
依題意:觀測站B的觀測范圍是:
≤5 (y≥0) 又
∴≤25 解得:11.30≤x≤17.70
由①得:∴該鯨經(jīng)過t==113分鐘可進(jìn)入前方觀測站B的觀測范圍
持續(xù)時(shí)間:=64分鐘
∴該鯨與B站的距離d==
當(dāng)d最小時(shí)為最佳觀測時(shí)刻,這時(shí)x==14.5,t=145分鐘。
練習(xí)4.已知關(guān)于的方程-2= 0有實(shí)數(shù)解,求實(shí)數(shù)的取值范圍。
(答案:0≤≤4-)
Ⅲ:運(yùn)用函數(shù)與方程的思想解決數(shù)列問題
例4設(shè)等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,已知,>0,<0,
(1)求公差d的取值范圍;
(2)指出、、…,中哪一個(gè)最大,并說明理由。
解析(1)由得:,
∵=>0 =<0
∴<d<-3
(2)
∵d<0,是關(guān)于n 的二次函數(shù),對稱軸方程為:x=
∵<d<-3 ∴6<< ∴當(dāng)n=6時(shí),最大。
三、強(qiáng)化練習(xí)
1.展開式中的系數(shù)為____________.
2.已知方程的四個(gè)根組成一個(gè)首項(xiàng)為的等差數(shù)列,則( )
A 1 B C D
3.設(shè)雙曲線的焦點(diǎn)在軸上,兩條漸近線為,則該雙曲線的離心率( )
A 5 B C D
4.已知銳角三角形ABC中,。
Ⅰ.求證;
Ⅱ.設(shè),求AB邊上的高。
5.甲、乙、丙三臺機(jī)床各自獨(dú)立地加工同一種零件,已知甲機(jī)床加工的零件是一等品而乙機(jī)床加工的零件不是一等品的概率為,乙機(jī)床加工的零件是一等品而丙機(jī)床加工的零件不是一等品的概率為,甲、丙兩臺機(jī)床加工的零件都是一等品的概率為。
Ⅰ.分別求甲、乙、丙三臺機(jī)床各自加工的零件是一等品的概率;
Ⅱ.從甲、乙、丙加工的零件中各取一個(gè)進(jìn)行檢驗(yàn),求至少有一個(gè)是一等品的概率。
6.設(shè),,曲線在點(diǎn)處切線的傾斜角的取值范圍為,則點(diǎn)P到曲線對稱軸距離的取值范圍是( 。
7.設(shè)雙曲線C:與直線相交于兩個(gè)不同的點(diǎn)A、B。
Ⅰ.求雙曲線C的離心率的取值范圍;
Ⅱ.設(shè)直線與軸的交點(diǎn)為P,且,求的值。
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