2014高考数学三轮复习 第二篇 数学思想应用---函数与方程思想专题讲解

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2014高考数学三轮复习 第二篇 数学思想应用---函数与方程思想专题讲解

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函数与方程的思想
函数思想是一种通过构造函数从而应用函数性质解题的思想方法,它的应用非常广泛。深刻理解函数的具体特性,是应用函数思想解题的基础,恰当的构造函数和妙用函数性质是解题的关键;方程的思想是对方程概念的本质认识,就是分析数学中的变量间的等量关系,从而建立方程或方程组或构造方程,通过解方程(组),或运用方程性质去分析转化问题,从而使问题解决。函数与方程是两个不同的概念,但它们之间有着密切的联系,方程f(x)=0的解就是函数y=f(x)的图像与x轴的交点的横坐标,函数y=f(x)也可以看作二元方程f(x)-y=0,通过方程进行研究。
一、运用函数与方程、不等式相互转化的观点解决函数、方程、不等式问题
问题1、已知函数 且,(1)求f(x)的定义域;(2)判断f(x)的奇偶性,并予以证明;(3)当时,求使f(x)>0的x的取值范围。
这是大纲人教版高一课本上一道参考例题,解答过程此处不再重复。类似的看下面问题。
演变1、已知函数f(x)=logm,(1)若f(x)的定义域为[α,β],(β>α>0),判断f(x)在定义域上的单调性,并加以说明;(2)当0<m<1时,使f(x)的值域为[logm[m(β–1)],logm[m(α–1)]]的定义域区间为[α,β](β>α>0)是否存在?请说明理由。
∴, 即,
,即α,β为方程mx2+(2m–1)x–3(m–1)=0的大于3的两个根,
∴ , ∴0<m<,故当0<m<时,满足题意条件的定义域区间[α,β]存在。
点评:本题包含了函数的性质,方程思想的应用,函数单调性的定义判断法,单调性的应用,方程根的分布,不等式组解法,体现了函数与方程、不等式之间的相互转化关系。
演变2、设,,是函数的反函数图象上不同的三点,若有且只有一个实数x使得成等差数列,求实数a的取值范围。
解:由已知可得,,又成等差数列,,故问题转化为方程只有一个实根的条件,即。
当,即,亦即时,,满足满足条件。
(2)当,即时,。,即满足条件,
故有,解得。又当时,P,Q,R三点重合,,所以所求实数a的取值范围或。
点评:运用方程的观点解决问题要注意从问题的结构入手,抓住一个关键变量,将等式看成关于这个主变量(常称主元)的方程,然后具体研究这个方程。
演变3、已知f(x)=lg,且f(1)=0,当x>0时,总有f(x)-f()=lgx。?
(1)求f(x)的解析式;(2)若方程f(x)=lg(m+x)的解集是,求实数m的取值范围。
原方程f(x)=lg(m+x)可化为 ,即,
令g(x)=-x==。
①当x>0时,+(1+x)≥2(x=-1时取等号),∴g(x)≤3-2;?
②当x<-1时,(-)+[-(x+1)]≥2(x=--1时取等号),∴g(x)≥3+2 ,?
故方程g(x)=m的解集为时,m的取值范围为(3-2,3+2)。
点评: (1)联立方程,运用方程思想求解参数,是求参数常用的基本方法。?
(2)将m的取值看作函数g(x),运用函数思想求值域是确定参数m的取值范围的关键,其次要注意求补集思想的运用。一般地,函数g(x)的值域为D,则方程g(x)=m有解的充要条件是m∈D,解集是的充要条件是m∈CRD。
二、构造函数或方程解决有关问题。
问题2、画函数图象。
这是大纲人教版高一课本上一道复习参考题,图象如图1。
演变4、讨论方程的解的个数。
解:设,,作出函数图象,如图2,两图象交点个数即方程解的个数。故当或时,方程有两解;当时,方程有三解;当时,方程有四解。
演变5、已知二次函数(0<θ≤)。若二次方程恰有两个不相等的实根和,求实数a的取值范围.?
解: 设x=2sinθ,则f(x)=ax2+2x-2a-1, 由0<θ≤,
则-1≤2sinθ≤2,即-1≤x≤2,则问题转化为二次方程ax2+2x-2a-1=0,
在区间[-1,2]上恰有两个不相等的实根,由y=f(x)的图象(如图3所示),
得等价不等式组:
,解得实数a的取值范围为?[-3,]。
点评:本题将问题转化为二次方程根的分布问题,根据图象得出等价的不等式组,
体现了函数与方程的转化,同时也体现了数与形的转化,直观明了.
演变6、已知整系数二次方程在中有两个不同的解,求最小正整数m。
解:设,有两根,则f(x)可表示为,而f(x)为整系数函数,
故 ……………………(1),
………………(2),
由得 …………(3),
而 …………(4),同理…………(5)。
点评:题中除未知数外含三个字母,且均为整数,按常规列出:,再根据,进行分析,但这种解法十分麻烦。本题解法思路开拓,不生搬硬套,这是现行高考的基本要求。
演变7、对于函数f(x),若存在x0∈R,使f(x0)=x0成立,则称x0为f(x)的不动点。已知函数f(x)=ax2+(b+1)x+(b–1)(a≠0)。(1)若a=1,b=–2时,求f(x)的不动点;(2)若对任意实数b,函数f(x)恒有两个相异的不动点,求a的取值范围;(3)在(2)的条件下,若y=f(x)图象上A、B两点的横坐标是函数f(x)的不动点,且A、B关于直线y=kx+对称,求b的最小值。
解 (1)当a=1,b=–2时,f(x)=x2–x–3,由题意可知x=x2–x–3,得x1=–1,x2=3,故当a=1,b=–2时,f(x)的两个不动点为–1,3。
(2)∵f(x)=ax2+(b+1)x+(b–1)(a≠0)恒有两个不动点,∴x=ax2+(b+1)x+(b–1),即ax2+bx+(b–1)=0恒有两相异实根,∴Δ=b2–4ab+4a>0(b∈R)恒成立。 于是Δ′=(4a)2–16a<0,解得0<a<1,故当b∈R,f(x)恒有两个相异的不动点时,0<a<1。
(3)由题意A、B两点应在直线y=x上,设A(x1,x1),B(x2,x2),又∵A、B关于y=kx+对称,
∴k=–1 设AB的中点为M(x′,y′),∵x1,x2是方程ax2+bx+(b–1)=0的两个根,∴x′=y′=。又点M在直线上,有,即。
∵a>0,∴2a+≥2,当且仅当2a=,即a=∈(0,1)时取等号,故b≥–,得b最小值–。
点评:本题体现了将曲线交点或函数值域等问题转化为方程问题解决。
演变8、已知抛物线,(1)设点A的坐标,求曲线上距点A最近的点P的坐标及相应的距离|PA|;(2) 设点A的坐标为(a,0),,求曲线上点到点A距离的最小值d,写出d=f(a)的函数表达式。
解:(1) 设点P坐标(x,y),则,,所以,
,因此,当x=0时,, 此时,y=0。所以 ,点P坐标为(0,0)。
点评;这是一道圆锥曲线与二次函数最值相结合的题型。对于圆锥曲线上的一些动点,在其变化过程中会引入一些相互联系、相互制约的量,从而使一些线段的长度及a,b,c之间构成函数关系,从而利用函数关系来解决。解这类问题往往先设出曲线上点的坐标,将问题转化为函数最值问题。

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