■洪高翔

把所研究的問題根據(jù)題目的特點(diǎn)和要求,分成若干類,轉(zhuǎn)化成若干個(gè)小問題來解決,這種按不同情況分類,再逐一研究解決問題的數(shù)學(xué)思想,稱為分類討論思想。下面就分類討論思想在解題中的應(yīng)用,進(jìn)行舉例分析,供大家學(xué)習(xí)與提高。

一、對(duì)函數(shù)自變量的分類討論

例1 已知函數(shù)f(x)對(duì)任意x∈R,都有,當(dāng)x∈[0,2]時(shí),f(x)=-x2+2x,則函數(shù)f(x)在[-2,6]上的值域?yàn)? )。

C.[-2,0] D.[-2,4]

綜上可得,函數(shù)f(x)在[-2,6]上的值域?yàn)閇-2,4]。應(yīng)選D。

評(píng)注:解決分段函數(shù)的策略就是“分段函數(shù),分段解決”。

二、對(duì)指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)的底數(shù)分類討論

例2 設(shè)a>0,且a≠1,函數(shù)y=a2x+2ax-1在[-1,1]上的最大值是14,則實(shí)數(shù)a的值為____。

解:令t=ax(a>0,且a≠1),則原函數(shù)可化為f(t)=t2+2t-1=(t+1)2-2(t>0)。

評(píng)注:指數(shù)函數(shù)y=ax與對(duì)數(shù)函數(shù)y=logax的底數(shù)a滿足的條件是a>0且a≠1。

三、對(duì)二次函數(shù)的對(duì)稱軸分類討論

例3 若函數(shù)f(x)=x2-2x-2ax+2,x∈[1,2],則f(x)的最小值為_____。

解:函數(shù)f(x)=x2-2x-2ax+2的對(duì)稱軸方程為x=a+1。

當(dāng)a+1≤1,即a≤0 時(shí),f(1)=1-2a為最小值;當(dāng)12,即a>1時(shí),f(2)=2-4a為最小值。

綜上可得,函數(shù)f(x)的最小值為

評(píng)注:二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a≠0)的對(duì)稱軸方程為(即頂點(diǎn)的橫坐標(biāo))。本題需要考慮在區(qū)間[1,2]上,或在區(qū)間[1,2]外的情況。

四、對(duì)函數(shù)的值域分類討論

例 4 已 知 函 數(shù)f(x) =若函數(shù)g(x)=f[f(x)]-a有三個(gè)不同的零點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是_____。

解:設(shè)t=f(x),令f[f(x)]-a=0,則a=f(t)。在同一坐標(biāo)系內(nèi),作出y=a,y=f(t)的圖像(如圖1)。

圖1

由圖可知,當(dāng)a≥-1 時(shí),y=a與y=f(t)的圖像有兩個(gè)交點(diǎn),設(shè)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為t1,t2(不妨設(shè)t2>t1),則t1<-1,t2≥-1。

當(dāng)t1<-1時(shí),t1=f(x),即t1=f(t)有一解;當(dāng)t2≥-1時(shí),t2=f(x),即t2=f(t)有兩解。

綜上可得,當(dāng)a≥-1,即a∈[-1,+∞)時(shí),函數(shù)g(x)=f[f(x)]-a有三個(gè)不同的零點(diǎn)。

評(píng)注:題中t=f(x)的意義是函數(shù)f(x)的值域。在復(fù)合函數(shù)中,內(nèi)層函數(shù)的值域是外層函數(shù)的定義域。

五、對(duì)參數(shù)的分類討論

例5 (1)已知角α的終邊過點(diǎn)P(-3a,4a)(a≠0),則2sinα+cosα的值為_____。

評(píng)注:(1)中的參數(shù)a是實(shí)數(shù),a的取值范圍決定角α的終邊所在的象限;(2)中的參數(shù)k是整數(shù),需要分奇數(shù)與偶數(shù)討論。