(云南省麗江市華坪縣第一中學 云南華坪 674800)
非典型二次函數(shù)求值域是高中數(shù)學的高頻考點,因其在試卷中通常以非典型的形式出現(xiàn),使它成為了近年高考的熱點。由于其非典型形式眾多,且可以與很多高中數(shù)學知識點例如向量、三角函數(shù)等結合起來,很具有迷惑性。事實上只要理解并總結它的幾種非典型形式,透過現(xiàn)象認識本質,可以把它轉化為我們熟悉的知識進行計算求解。
1.一般二次函數(shù)當α>0時圖像為開口向上的拋物線,對稱軸自變量x距離對稱軸遠函數(shù)值大,反之小,值域為y≥(4α c -b2)/4αc;當 α<0時圖像為開口向下的拋物線,對稱軸自變量x距離對稱軸遠函數(shù)值小,反之大,值域為
例1、已知二次函數(shù)f(x)=-x2+4x+9,求f(x)在-2≤x≤3的值域。
解:此二次函數(shù)的圖像開口向下,對稱軸x=2。由于2和-2距離對稱軸x=2分別最近、最遠,故在2和-2處分別取得最大值、最小值,值域為-3≤y≤13。
例2、已知二次函數(shù)f(x)=x2-2αx+b,求f(x)在閉區(qū)間[-1,1]上的值域。
解:分析:此二次函數(shù)的圖像開口向上、對稱軸x=α。確定不了區(qū)間[-1,1]上的點到對稱軸x=α的距離哪個遠哪個近,故要討論區(qū)間[-1,1]相對對稱軸x=α的位置以定遠近。
當α<-1時,區(qū)間[-1,1]在對對稱軸x=α 的右邊,值域為[1+2α+b,1-2α+b]
當α>1時,區(qū)間[-1,1]在對對稱軸x=α 的左邊,值域為[1-2α+b,1+2α+b]
當-1≤α≤1時,對稱軸x=α 在區(qū)間[-1,1]上,顯然α距離對稱軸近,但確定不了哪個端點距離對稱軸遠,故需以區(qū)間[-1,1]的中點為界再分兩種情況討論:即當-1≤α≤0時值域為[-α2+b,1-2α+b];當0<α≤1 時值域為[-α2+b,1+2α+b]。
解法與2類似:主要討論區(qū)間與對稱軸的位置以定遠近,此處不再詳表。
分析:此類型題難度一般,無外乎弄清二次函數(shù)圖像的開口方向、定義域上的點與對稱軸距離的遠近。唯一的難點是動區(qū)間或動對稱軸,但討論的本質還是區(qū)間與對稱軸的位置關系,以便確定遠近進一步確定函數(shù)值的大小。
例1、求函數(shù)的值域。
解:分析:函數(shù)解析式的兩項的冪指數(shù)分別為和1,存在2倍關系,故可通過換元得到典型的二次函數(shù)。令則那么函數(shù)變換為典型的二次函數(shù)
y=-t+t2+1+1=t2-t+2值域為
例1、求函數(shù)y=cos2x+sinx-1的值域,
解:分析:由余弦的倍角公式可知cos2x可用正弦的平方或余弦的平方表示,故可通過換元得到典型的二次函數(shù)。令sinx=t∈[-1,1],那么函數(shù)變換為典型的二次函數(shù)y=1-2sin2x+sinx-1=-2t2+t值域為
例2、求函數(shù) y=sinx+cosx-3cosx·sinx+1的值域。
解:分析:由三角函數(shù)關系式sinx+cosx,sinx-cosx,sinx·cosx可已知一個表示另外兩個,故可通過換元得到典型的二次函數(shù)。令sinx+cosx=t ,那么函數(shù)變換為典型的二次函數(shù)
例1、求函數(shù)在閉區(qū)間[0,1]的值域。
解:分析:由指數(shù)的運算性質可知函數(shù)的前兩項明顯存在平方關系,故可通過換元得到典型的二次函數(shù)。令那么函數(shù)變換為典型的二次函數(shù)值域為
例2、求函數(shù)的值域。
解:分析:由指數(shù)的運算性質可知,由此聯(lián)想是否也存在平方關系,分析得故可通過換元得到典型的二次函數(shù)。令則那么函數(shù)變換為典型的二次函數(shù)y=t2+t+5值域為
分析:該類型題難度較大,首先綜合性強,對高中數(shù)學各模塊的知識、公式要求熟練掌握;其次是從形式上看具有蒙蔽性,要能通過各種表象看到二次函數(shù)的本質。這就要求我們在平時的教學過程中常總結,多歸納。最后只要深入理解并掌握了二次函數(shù)幾種非常見的形式,都可以通過換元轉化為我們熟知的典型二次函數(shù)進行求解。
本文主要研究了二次函數(shù)在閉區(qū)間上值域問題。分類總結了典型與非典型二次函數(shù)在閉區(qū)間上求值域的方法。二次函數(shù)求值域之所以能成為高中數(shù)學的重難點并迅速演變?yōu)楦呖嫉臒狳c,與學生學習二次函數(shù)的時間比較分散有很大關系,學生在初中學習了二次函數(shù)的基本知識(頂點、對稱軸、開口方向等),高一初始學習了二次函數(shù)的定義域、值域。然而二次函數(shù)在閉區(qū)間上的值域考查方式通常和高中數(shù)學其它章節(jié)的知識點結合起來,以非典型的二次函數(shù)出現(xiàn),綜合性較強增加了求解難度。這就要求我們教師上課時要有整體視野,講到相應的會與二次函數(shù)結合的比如向量、三角函數(shù)等知識點時,要把相應的新知識與二次函數(shù)的結合方式,求解方法講透徹。在高中課程結束進行一輪復習時,再把所有的非典型二次函數(shù)進行一次總結、講練,相信只要我們教師不斷提高自己的業(yè)務水平,提升把控教材的視野,很多重難點、高頻考點都會有所突破,更容易被學生掌握。
[1]人教A版普通高中數(shù)學教材 必修一 人民教育出版社
[2]薜金星 高中數(shù)學基礎知識手冊 北京教育出版社