李樹逵
函數(shù)把客觀世界的數(shù)量關(guān)系和空間形式反映得淋漓盡致,我們通過函數(shù)的表示,圖像表達,解析式建構(gòu),可以清晰地認識到函數(shù)既是抽象的,又是具體的。我們在解決問題時,主動利用函數(shù)思想方,參變量一元化,表達式的一元化都為我們的研究帶來方便。
在研究數(shù)學問題時,化歸和轉(zhuǎn)化時刻伴隨我們,一元化的想法時刻影響著我們解決問題的思路。
例1、已知函數(shù)f(x)=x3-x
(1)求曲線y=f(x)在點M(t, f ( t ))處的切線方程
(2)設(shè)a>0,如果過點(a,b)可作曲線y=f(x)的三條切線,證明:-a
解析:
(1)f‘ (x)=3x2-1,曲線y=f(x)在點m(t,f(t))處的切線方程為y-f(t)=f (t)(x-t)。
即y=(3t2-1)x-2t3
(2)如果有一條切線過點(a,b),則存在t,使得b=(3t2-1)a-2t3
若過點(a,b)可作曲線y=f(x)的三條切線,則方程2t3-3at2+a+b=0有三個相異的實數(shù)根。
記g(t)=2t3-3at2+a+b則g‘ (t)=6t2-6at=6t(t-a)
當t變化時,g (t),g(t)變化情況如下表:
t (-∞,0) 0 (0,a) a (a,+∞)
g‘ (t) + 0 — 0 +
g(t) 增函數(shù) 極大值a+b 減函數(shù) 極小值 增函數(shù)
由g(t)的單調(diào)性可知,當極大值a+b<0或極小值b-f (a)>0時。方程g(t)=0最多有一個實數(shù);當a+b=0時,方程g(t)=0具有兩相異實根t=0或t=;當t-f (a)=0時,方程g(t)=0具有相異二實根
綜上,如果過(a,b)可作曲線y=f (x)的三條切線,g(t)=0有三個相異實數(shù)根。則
函數(shù)問題非常重要,常常體現(xiàn)在主動把一些問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)問題,在解決這些問題的過程中,導數(shù)是非常重要的工具。切線問題,單調(diào)性問題,極值(最值)問題,利用導數(shù)能非常方便的解決,函數(shù)主要應(yīng)用于不等式和方程中,等與不等是我們一直關(guān)注的問題,基本值是用整體討論個體,用全局討論局部,用共性討論個性的應(yīng)用,是演繹推理的典范。
數(shù)學的應(yīng)用在于審時度勢,胸有全局。東一榔頭,西一斧頭的解決方程可能得益于一時,但終究不是通法。
例2、已知函數(shù)
(1)討論函數(shù)f(x)的單調(diào)性;
(2)證明:若
解析:(1)f(x)的定義域為(0,+∞)
①若a-1<1而1 f ' (x)>0。故f(x)在(a-1,1)上為減函數(shù),在(0,a-1)和(1,+∞)上為增函數(shù). ②當a-1=1即,僅當x=1時f ' (x)=0故f(x)在(0,+∞)上為增函數(shù) ③當a-1>1而a>2時,同理可得f (x)在(1,a-1)上為減函數(shù),在(0,1)和(a-1,+∞)上為增函數(shù) (2)考慮函數(shù) ,由于10而g(x)在(0,+∞)上單調(diào)增從而當0 當 在導數(shù)學習過程中,我們體會到了規(guī)則步驟的必要性,更重要的是導數(shù)的思想和價值;任何事物的變化率都可以用導數(shù)來描述,用導數(shù)方法研究函數(shù)性質(zhì)與初等方程比較,更一般有效。