摘要:涉及雙變?cè)鷶?shù)式的最值(或取值范圍)問題,命題設(shè)置場(chǎng)景豐富多彩,變化多樣,可以有效考查考生的“四基”與“四能”,成為高考數(shù)學(xué)命題中比較常見的一類基本考查類型.借助一道模擬題中最值的設(shè)置,通過函數(shù)、不等式等場(chǎng)景巧妙創(chuàng)設(shè),借助變量最值的求解,從不同思維視角切入,發(fā)散數(shù)學(xué)思維,進(jìn)行“一題多解”,指導(dǎo)數(shù)學(xué)教學(xué)與解題研究.
關(guān)鍵詞:函數(shù);最值;基本不等式;換元
涉及雙變?cè)鷶?shù)式的最值(或范圍)問題,是基于不等式、函數(shù)與方程等基礎(chǔ)知識(shí),以更加豐富多彩的應(yīng)用場(chǎng)景來創(chuàng)設(shè),進(jìn)而來合理確定相應(yīng)的代數(shù)式的最值(或范圍).此類問題往往交匯與整合不等式、函數(shù)與方程、三角函數(shù)、函數(shù)與導(dǎo)數(shù)等相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí),借助合理的邏輯推理以及正確的數(shù)學(xué)運(yùn)算等來達(dá)到考查與應(yīng)用的目的,一直備受關(guān)注,成為各類數(shù)學(xué)試卷命題中的一個(gè)重點(diǎn)與熱點(diǎn)問題.
1 問題呈現(xiàn)
問題 設(shè)函數(shù)f(x)=x3-x,任意正實(shí)數(shù)a,b滿足f(a)+f(b)=-2b,若a2+μb2≤1,則實(shí)數(shù)μ的最大值為______.
此題以三次函數(shù)為問題背景,利用滿足條件的函數(shù)關(guān)系式所構(gòu)建的方程來創(chuàng)設(shè)條件,結(jié)合含參不等式恒成立,進(jìn)而來確定對(duì)應(yīng)參數(shù)的最值問題.借助三次函數(shù)背景正確構(gòu)建雙變?cè)猘,b之間滿足的條件關(guān)系,并分離參數(shù)構(gòu)建相應(yīng)參數(shù)所滿足的不等式,其實(shí)質(zhì)還是雙變?cè)鷶?shù)式的最值(或取值范圍)問題.
結(jié)合問題的場(chǎng)景與應(yīng)用,合理通過含參不等式的恒等變換與轉(zhuǎn)化,進(jìn)而構(gòu)建對(duì)應(yīng)的雙變?cè)鷶?shù)式,從配湊思維、比值換元思維以及三角換元思維等方式切入,利用基本不等式、函數(shù)與導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用、二次方程有根的判別式法等技巧方法來應(yīng)用,挖掘問題的實(shí)質(zhì),開拓問題的解題思路,實(shí)現(xiàn)問題的突破與解決.
點(diǎn)評(píng):三角換元思維往往是對(duì)于一些具有特殊關(guān)系的雙變?cè)鷶?shù)式關(guān)系應(yīng)用的一種換元思維與技巧方法,引入三角變量,將代數(shù)問題轉(zhuǎn)化為三角函數(shù)問題,進(jìn)而利用三角函數(shù)及其相關(guān)知識(shí)來確定代數(shù)式的最值(或范圍),也是解決雙變?cè)鷶?shù)式的最值(或范圍)問題中比較常用的一種技巧思維.三角換元應(yīng)用中要注意換元的目標(biāo),以及換元中角的取值限制等條件,綜合利用三角恒等變換公式,并借助三角函數(shù)的有界性等來分析與應(yīng)用.
3 變式拓展
涉及此類基于函數(shù)場(chǎng)景下雙變?cè)鷶?shù)式的最值(或取值范圍)問題,創(chuàng)設(shè)場(chǎng)景精彩多變,技巧應(yīng)用方式多樣,合理變式拓展,綜合創(chuàng)新應(yīng)用.
變式 已知函數(shù)f(x)=x3+ex-e-x+1,若實(shí)數(shù)a,b滿足f(3a2-3)+f(b2-1)=2,則a2+b2的最大值為______.(3)
4 教學(xué)啟示
函數(shù)與方程、不等式等場(chǎng)景條件下的雙變量代數(shù)式的最值(或范圍)及其綜合應(yīng)用問題等,是巧妙融合函數(shù)與導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用,交匯函數(shù)與方程,利用不等式等綜合知識(shí)的一個(gè)基本考點(diǎn).此類問題難度往往都比較大,很好地融合函數(shù)與方程、函數(shù)與導(dǎo)數(shù)、不等式、三角函數(shù)等相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí),以雙變量代數(shù)式的最值(或范圍)的求法與應(yīng)用為場(chǎng)景,融入其他一些相關(guān)的知識(shí)與應(yīng)用,成為高考考查的一個(gè)基本方向與命題趨勢(shì),在課堂教學(xué)與復(fù)習(xí)備考過程中要加以重視.
基于此,在新教材、新課程、新高考的“三新”背景下,依托一些“在知識(shí)點(diǎn)交匯處命題”的創(chuàng)新設(shè)置與綜合應(yīng)用,全面考查考生數(shù)學(xué)“四基”與“四能”等方面的落實(shí)情況,充分體現(xiàn)高考數(shù)學(xué)試題更加注重?cái)?shù)學(xué)思維品質(zhì)、數(shù)學(xué)關(guān)鍵能力以及數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)等方面的滲透與考查,更加關(guān)注數(shù)學(xué)中的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.