李建華
摘要:高考中對函數(shù)問題的綜合考查常以壓軸題出現(xiàn),綜合考查學(xué)生的數(shù)學(xué)思想和數(shù)學(xué)能力,但又不外乎考查函數(shù)單調(diào)性、極值、函數(shù)零點和最值、不等式恒成立及證明函數(shù)不等式問題等常見題型,在這些題型中卻又經(jīng)常會涉及雙變量或多變量函數(shù)問題,對于這類問題,考生往往不知如何入手,有些考生做過相關(guān)練習(xí),但只要條件一變,又會無從下手,針對此,特精心挑選了幾個典型例題進行講解、歸納、對比,從中歸納出兩種有效的常用解題策略及途徑。
關(guān)鍵詞:輪換;同構(gòu);非同構(gòu);構(gòu)造
中圖分類號:G4 文獻標(biāo)識碼:A ?文章編號:1003-9082(2020)07-00-01
函數(shù)是整個高中數(shù)學(xué)的核心,貫穿于整個高中數(shù)學(xué)教材,也是高考重點考查的知識點之一,既有主觀題,也有客觀題,客觀題更是以壓軸題的形式出現(xiàn),通過對函數(shù)知識的考查來考查學(xué)生的數(shù)學(xué)思想和數(shù)學(xué)能力。但主要題型還是函數(shù)單調(diào)性、極值、零點和最值,不等式恒成立和證明不等式問題,對于這些問題中的常見題型,學(xué)生一般都掌握得不錯,但對于雙變量或多變量問題,學(xué)生大都能聽懂但不能掌握,特挑選以下例題做一分析對比總結(jié),希望對考生有所幫助。
題型一、同構(gòu)式變形構(gòu)造新函數(shù).就是將不同的變量放入了同一個關(guān)系式,但可將這個關(guān)系式視為一個函數(shù),關(guān)系式與變量大小之間的關(guān)系靠函數(shù)的單調(diào)性進行聯(lián)結(jié),實現(xiàn)了將不等式問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)單調(diào)性問題。
例1;已知函數(shù),x∈(0,+∞),當(dāng)x1
A.(-∞,e) B.(-∞,e] C. D.
分析:此題顯然是常見的不等式恒成立求參數(shù)的取值范圍問題,一般是要分離參數(shù)轉(zhuǎn)化為求函數(shù)最值問題,或利用不等式轉(zhuǎn)化為函數(shù)單調(diào)性問題。由所給條件結(jié)構(gòu)形式,很明顯含有雙變量,且屬于輪換對稱式,只需將其進行同構(gòu)變形,轉(zhuǎn)化為單調(diào)性問題來解決,我們會看到,其最終目的是轉(zhuǎn)化為單變量(常見)函數(shù)問題。由0
反饋練習(xí);已知。
(1)討論的單調(diào)性;
(2)設(shè),求證:
x1x2∈(0,+∞),。
留給讀者解決,提示:觀察所證不等式為雙變量且為輪換對稱式,又x1,x2任取,進而可定序x2>x1,再由第(1)問單調(diào)性可去掉絕對值符號,實現(xiàn)同構(gòu)變形。
但有些雙變量、甚至更多變量問題,其所給條件或結(jié)論表面上是否屬于輪換對稱式就非常不明顯,這就給學(xué)生解決問題帶來了障礙,事實上,高考對函數(shù)的綜合考查,無論是雙變量或更多變量問題最終還是要轉(zhuǎn)化為單變量函數(shù)問題來解決,轉(zhuǎn)化的手段基本就是同構(gòu)變形構(gòu)造新函數(shù),或者是利用條件和結(jié)論變形消元構(gòu)造新函數(shù),從而轉(zhuǎn)化為常見函數(shù)問題來達到解題目的。
例2;已知函數(shù)。
(1)當(dāng)a=-2時,求曲線在點處的切線方程;
(2)若有兩個極值點x1,x2且x1
分析:(1)省略;
(2)該題含有雙變量及一個參數(shù),但所證結(jié)論結(jié)構(gòu)上顯然不是輪換對稱式,故不能直接進行同構(gòu)變形,這就使許多學(xué)生看似似曾相識,卻又無從下手。若從條件式結(jié)構(gòu)看,就知道要對所證結(jié)論先進行變形,從而找到解題突破口,具體如下:
∵x1,x2是得兩個極值點,且x1
∴有,∴,
從而,再往后就有了解題思路了,要證x1x2>e2,兩邊取自然對數(shù),即證,亦即證明
即可,此式結(jié)構(gòu)顯然是雙變量輪換對稱式,可進行同構(gòu)變形構(gòu)造新函數(shù)來解決,即不等式左邊分子分母同除以x1得,令,則有,亦即,令,則在t>1時恒成立,即g(t)在(1,+∞)上單調(diào)遞增,∴g(t)>g(1)=0恒成立,從而原命題x1x2>e2成立。
題型二、非同構(gòu)消元變形構(gòu)造新函數(shù)。
例3;已知函數(shù),其導(dǎo)函數(shù)的最大值為0。
(1)求實數(shù)的值;
(2)若,證明:x1+x2>2。
分析:對于問題(2),無論從條件還是結(jié)論的結(jié)構(gòu)形式,雖然涉及雙變量,但顯然無法進行同構(gòu)變形,那么對于多變量函數(shù)問題,那就必須消元構(gòu)造新的函數(shù),這就是在這里要重點強調(diào)的對于這類問題的另一種解題途徑。特別地,若是雙變量不等式問題,可充分利用函數(shù)單調(diào)性來消元。
反饋練習(xí) 讀者可自行練習(xí)2016年新課標(biāo)卷Ⅰ、2018年新課標(biāo)卷Ⅰ第21題,體會雙變量消元構(gòu)造新函數(shù)的思想方法。
至此,你會發(fā)現(xiàn),對于復(fù)雜的多變量函數(shù)問題的解決方法基本就是上述兩種途徑,只要多加練習(xí)體會,還是可以掌握的。