文/何平
函數(shù)是初中數(shù)學(xué)的重要內(nèi)容之一,一次函數(shù)、反比例函數(shù)和二次函數(shù)是初中階段函數(shù)的三個重要分支。在解決函數(shù)問題時,我們常因為思考問題不全面或者忽視相關(guān)函數(shù)的概念和圖像性質(zhì)而出現(xiàn)一些錯誤?,F(xiàn)將函數(shù)中易混淆的知識點(diǎn)進(jìn)行辨析,希望同學(xué)們能及時查漏補(bǔ)缺,舉一反三。
例1二次函數(shù)y=(m-1)x2+x+m2-1的圖像經(jīng)過原點(diǎn),則m的值為________。
【錯解】∵二次函數(shù)的圖像經(jīng)過原點(diǎn),∴將x=0,y=0代入可得m2-1=0,于是m=±1。
【錯因剖析】忽視了二次函數(shù)中a≠0,即m-1≠0的條件限制。
【正解】由題意可得m2-1=0 且m-1≠0,解得m=-1。
例2已知函數(shù)y=(m+1)x2-4x+2(m是常數(shù))的圖像與x軸只有一個交點(diǎn),則m=_______。
【錯解】當(dāng)y=0時,(m+1)x2-4x+2=0。
∵函數(shù)的圖像與x軸只有一個交點(diǎn),∴b2-4ac=0,即(-4)2-4×(m+1)×2=0,解得m=1。
【錯因剖析】看到y(tǒng)=(m+1)x2-4x+2(m是常數(shù))這個函數(shù)表達(dá)式,部分同學(xué)會認(rèn)為此函數(shù)一定是二次函數(shù),忽略了當(dāng)二次項系數(shù)為零時,此函數(shù)是一次函數(shù),也符合題意。
【正解】當(dāng)m+1≠0 時,此函數(shù)為二次函數(shù),由上述解法可得m=1;當(dāng)m+1=0時,y=-4x+2 為一次函數(shù),函數(shù)的圖像與x軸只有一個交點(diǎn),即m=-1。綜上可得m=±1。
【總結(jié)】解決此類問題,我們需要結(jié)合函數(shù)的概念來分析。其中,一次函數(shù)y=kx+b與反比例函數(shù)的限制條件都是k≠0,二次函數(shù)y=ax2+bx+c的限制條件是a≠0。例1 忽視了上述限制條件;例2在未說明哪一類函數(shù)的情況下,需要對函數(shù)進(jìn)行分類討論,如果缺少分類的意識,就容易漏解。
例3如圖1,點(diǎn)P在反比例函數(shù)y=圖像的一支上,過點(diǎn)P作PM⊥x軸于點(diǎn)M,點(diǎn)N是y軸上一動點(diǎn),連接PN、MN。已知△PMN的面積為6。
圖1
(1)k的值為( )。
A.6 B.-6 C.12 D.-12
(2)這個函數(shù)的圖像位于哪些象限?y隨x的增大怎樣變化?
(3)若點(diǎn)P(x1,y1)、Q(x2,y2)在這個反比例函數(shù)的圖像上,且x1<x2,試比較y1與y2的大小。
【錯解】(1)選A或B或C;(2)這個函數(shù)的圖像位于第二、四象限,y隨x的增大而增大;(3)y1<y2。
【錯因剖析】(1)錯選A,是誤認(rèn)為k就是△PMN的面積;錯選B,是在A 的基礎(chǔ)上考慮了反比例函數(shù)在第二象限,k是負(fù)數(shù);錯選C,是雖然理解了k與△PMN的面積的關(guān)系,但忽視了反比例函數(shù)在第二象限時,k是負(fù)數(shù)這一要求。
(2)反比例函數(shù)的圖像是雙曲線,此題k=-12,雙曲線的兩支分別在第二、四象限,在每一個象限內(nèi),y隨x的增大而增大。性質(zhì)中,“在每一個象限內(nèi)”容易被忽略,而它不可缺少,否則將出現(xiàn)錯誤。例如,反比例函數(shù),當(dāng)x=-2時,y=6;當(dāng)x=2 時,y=-6,y隨x的增大而減少,這與性質(zhì)不符,原因就是(-2,6)和(2,-6)不在同一象限內(nèi)。
(3)出現(xiàn)錯誤是因為忽視了反比例函數(shù)增減性中“在每一個象限內(nèi)”的要求,對于x1<x2這一條件缺少分類討論,從而導(dǎo)致錯誤。
【正解】(1)∵PM⊥x軸于點(diǎn)M,
∴PM∥y軸。
∴△PMN底邊PM上的高就是平行線間的距離。
又∵△PMN的面積為6,
∴|k|=2×6=12。
又∵圖像在第二象限,∴k=-12。故選D。
(2)∵k=-12,
∴y=-的圖像在第二、四象限,在每一個象限內(nèi),y隨x的增大而增大。
(3)當(dāng)x1<x2<0或0<x1<x2時,則y1<y2;當(dāng)x1<0<x2時,則y2<y1。
例4已知二次函數(shù)y=-x2+bx+c的圖像經(jīng)過點(diǎn)(2,3)、(3,0)。
(1)求這個二次函數(shù)的表達(dá)式;
(2)當(dāng)-1<x<2 時,y的取值范圍為________。
【錯解】(1)略。
(2)由(1)得y=-x2+2x+3。當(dāng)x=-1時,y=0;當(dāng)x=2時,y=3,∴0<y<3。
【錯因剖析】上述解法在已知自變量的取值范圍時,采用臨界值代入計算,忽視了二次函數(shù)的對稱性、增減性和頂點(diǎn)坐標(biāo)的性質(zhì)。
【正解】(1)易得y=-x2+2x+3;(2)畫出y=-x2+2x+3 的圖像,如圖2 所示,頂點(diǎn)坐標(biāo)是(1,4),觀察圖像可知當(dāng)-1<x<2時,y的取值范圍為0<y≤4。
圖2
【總結(jié)】函數(shù)主要研究其圖像、性質(zhì)和應(yīng)用,在給定自變量x的取值范圍時,求y的取值范圍,先代入臨界值計算,然后根據(jù)函數(shù)圖像的增減性進(jìn)行判斷,其中反比例函數(shù)要考慮所在的象限,二次函數(shù)要考慮頂點(diǎn)坐標(biāo),避免產(chǎn)生錯誤。
例5如圖3,將二次函數(shù)y=(x+1)2-4 的圖像在x軸下方的部分沿x軸翻折,圖像的其余部分不變,即得到y(tǒng)=|(x+1)2-4 |的圖像。根據(jù)圖像,若關(guān)于x的方程 |(x+1)2-4|=k有四個不相等的實數(shù)根,則k的取值范圍是________。
圖3
【錯解】∵二次函數(shù)頂點(diǎn)坐標(biāo)是(-1,4),∴k<4。
【錯因剖析】只分析了二次函數(shù)的頂點(diǎn)坐標(biāo),而對于問題中方程“有四個不相等的實數(shù)根”沒有正確理解。應(yīng)利用數(shù)形結(jié)合的思想從函數(shù)的視角去分析,將方程問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)圖像的交點(diǎn)問題。
【正解】由題意得y=| (x+1)2-4 |的圖像與y=k的圖像有四個交點(diǎn),由函數(shù)圖像可知,0<k<4。
【總結(jié)】熟練掌握函數(shù)圖像及其性質(zhì),利用兩個函數(shù)的交點(diǎn)和圖像的直觀性解決方程和不等式相關(guān)聯(lián)的問題。