王永鋒
摘 要:函數與方程思想是一種重要的數學思想,在高考中所占的比例一直很大,很多函數的問題用方程解決,很多方程的問題利用相應函數的有關性質來解決,都可以達到化繁為簡的目的。
關鍵詞:高中數學;函數與方程;相互轉化
函數與方程是兩個不同的概念,但它們之間又有著密切的聯系。對于函數y=f(x),當y=0時,就得到相應的方程f(x)=0,也可以把函數y=f(x)看作二元方程f(x)-y=0,函數y=f(x)的圖象與x軸交點的橫坐標就是方程f(x)=0的實數根。方程f(x)=0的實數根就是函數y=f(x)的零點。因此,方程思想與函數思想可以相互轉化,以下結合具體例題談談本人對這一部分內容的理解。
一、函數問題轉化為方程問題求解
例1.如果函數y=的最大值是4,最小值是-1,求實數a,b的值。
解析:函數的定義域為R,由函數的最大值為4可知,存在實數x使得=4,即方程4x2-ax+4-b=0有實數根,所以?駐1=a2-16(4-b)≥0,又因為4是函數的最大值,所以對任意的x,≤4恒成立,即4x2-ax+4-b≥0恒成立,所以?駐2=a2-16(4-b)≥0,所以 a2-16(4-b)=0①。由函數的最小值是-1可知,存在實數x使得=-1,即方程x2+ax+b+1=0有實根,所以?駐2=a2-4(b+1)≥0,又因為-1是函數的最小值,所以對任意的x,≥-1恒成立,即x2+ax+b+1≥0恒成立,所以?駐2=a2-4(b+1)≤0,所以a2-4(b+1)=0②,由①②解得a=4b=3或a=-4b=3。
二、方程問題轉化為函數問題求解
例2.若a>2,求方程x3-ax2+1=0在(0,2)的實根個數。
解析:設f(x)=x3-ax2+1,則f'(x)=x2-2ax=x(x-2a),∵0
∴f'(x)<0,∴f(x)在(0,2)上是減函數,又∵f(0)=1>0,f(2)=-4a+1=-4a<0,所以f(x)在(0,2)上只有一個零點。所以方程x3-ax2+1=0在(0,2)只有一個實根。
評析:本題是一道求方程根的問題,我們構造函數,考慮這個函數的零點的個數,應用導數的方法判斷這個函數在(0,2)上的單調性,并結合零點存在性定理,便可得出結論。
三、方程思想與函數思想綜合應用
例3.若拋物線y=-2x2+kx-3和端點分別為A(0,4),B(4,0)的線段AB有兩個不同的交點,求實數k的取值范圍。
解析:線段AB的方程為+=1(0≤x≤4),即y=4-x(0≤x≤4)
將上式代入y=-2x2+kx-3得2x2-(k+1)x+7=0(0≤x≤4)
令f(x)=2x2-(k+1)x+7,因為拋物線與線段AB有兩個不同的交點。
所以方程2x2-(k+1)x+7=0在[0,4]上有兩個不等的實數根。
所以應該有?駐=(k+1)2-4×2×7>00<<4f(0)=7>0f(4)=32-4(k+1)+7≥0
解得2-1 故k的取值范圍是(2-1,]。 評析:本題先將函數圖象有交點問題轉化為方程有解的問題,再將方程有解的問題轉化為二次函數根的分布問題,結合圖象,從判別式、對稱軸、函數值的大小等方面考慮使結論成立的所有約束條件,建立不等式再求解得到所求范圍。本題在求解過程中遵循了“函數→方程→函數”的轉化過程,由此可見,方程與函數聯系緊密,做題時注意兩者的靈活轉化。 總之,函數與方程的思想是重要的數學思想,應用非常廣泛,主要依據題意,構造恰當的函數或建立相應的方程來解決問題,遇到題目時,注意轉化角度,改變思維,可以使復雜問題簡單化。 參考文獻: [1]羅建宇.函數與方程的思想在解題中的應用[J].中學數學研究,2008(2). [2]王太青.函數與方程思想解題的體會[J].滄州師范專科學校學報,2009(3). ?誗編輯 魯翠紅