深挖概念,攻克二次函数难关 观察———写作的源泉 “问题探究法”在高考复习中的尝试
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第212期 总第4225期 2011年05月10日 星期二
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深挖概念,攻克二次函数难关
来源:沭阳县修远中学 作者:丁少华 发布日期:2011-05-27 10:25:10

     初中教材已经对二次函数做了较详细的研究,但是初中学生基础薄弱,接受能力又有限,这部份内容的学习多是机械的,很难从本质上加以理解。进入高中以后,尤其是高三复习阶段,要对他们的基本概念和基本性质灵活应用,对二次函数还需要再深入学习。
     一、进一步深入理解函数概念
     初中阶段已经讲述了函数的定义,进入高中后在学习集合的基础上又学习了映射,接着重新学习函数概念,主要是用映射观点来阐明函数,这时就可以用学生已经有一定了解的函数,特别是二次函数为例来加深认识函数的概念。二次函数是从一个集合A(定义域)到集合B(值域)上的映射:A→B,使得集合B中的元素y=ax2+bx+c(a≠0)与集合A的元素x对应,记为(x)= ax2+ bx+c(a≠0)这里ax2+bx+c表示对应法则,又表示定义域中的元素x在值域中的象,从而使学生对函数的概念有一个较明确的认识,在学生掌握函数值的记号后,可以让学生进一步处理如下问题:
     类型I:已知(x)= 2x2+x+2,求(x+1)。
这里不能把(x+1)理解为x=x+1时的函数值,只能理解为自变量为x+1的函数值。
     类型Ⅱ:设(x+1)=x2-4x+1,求(x)。
这个问题理解为,已知对应法则下,定义域中的元素x+1的象是x2-4x+1,求定义域中元素x的象,其本质是求对应法则。
     一般有两种方法:
(1)把所给表达式表示成x+1的多项式。
(x+1)=x2-4x+1=(x+1)2-6(x+1)+6,再用x代x+1得(x)=x2-6x+6
(2) 变量代换:它的适应性强,对一般函数都可适用。
令t=x+1,则x=t-1 
(t)=(t-1)2-4(t-1)+1=t2-6t+6
从而(x)= x2-6x+6
     二、二次函数的单调性、最值与图象
     在高中阶阶段学习单调性时,必须让学生对二次函数y=ax2+bx+c在区间(-∞,-b2a ]及[-b2a ,+∞) 上的单调性的结论用定义进行严格的论证,使它建立在严密理论的基础上,与此同时,进一步充分利用函数图象的直观性,给学生配以适当的练习,使学生逐步自觉地利用图象学习二次函数有关的一些函数单调性。
     类型Ⅲ:画出下列函数的图象,并通过图象研究其单调性。
(1)y=x2+2|x-1|-1
(2)y=|x2-1|
(3)y= x2+2|x|-1
     这里要使学生注意这些函数与二次函数的差异和联系。掌握把含有绝对值记号的函数用分段函数去表示,然后画出其图象。
     类型Ⅳ:设(x)=x2-2x-1在区间[t,t+1]上的最小值是g(t),求g(t)并画出 y=g(t)的图象。
解:(x)=x2-2x-1=(x-1)2-2,在x=1时取最小值-2
当1∈[t,t+1]即0≤t≤1,g(t)=-2
当t>1时,g(t)=(t)=t2-2t-1
当t<0时,g(t)=(t+1)=t2-2
t2-2,(t<0)
g(t)= -2,(0≤t≤1)
t2-2t-1,(t>1)
     首先要使学生弄清楚题意,一般地,一个二次函数在实数集合R上或是只有最小值或是只有最大值,但当定义域发生变化时,取最大或最小值的情况也随之变化,为了巩固和熟悉这方面知识,可以再给学生补充一些练习。
     三、二次函数的知识,可以准确反映学生的数学思维
     类型Ⅴ:设二次函数(x)=ax2+bx+c(a>0)方程(x)-x=0的两个根x1,x2满足0<x1<x2<1。
(Ⅰ)当x∈(0,x1)时,证明x<(x)<x1。
(Ⅱ)设函数(x)的图象关于直线x=x0对称,证明x0< x2。
      解题思路:本题要证明的是x<(x)<x1和x0<x2 ,由题中所提供的信息可以联想到:①(x)=x,说明抛物线与直线y=x在第一象限内有两个不同的交点;②方程(x)-x=0可变为ax2+(b-1)x+1=0,它的两根为x1,x2,可得到x1,x2与a、b、c之间的关系式。因此解题思路明显有三条:1.图象法;2.利用一元二次方程根与系数关系;3.利用一元二次方程的求根公式,辅之以不等式的推导。现以思路2为例解决这道题:
(Ⅰ)先证明x<(x),令(x)=(x)-x,因为x1,x2是方程(x)-x=0的根,(x)=ax2+bx+c,所以(x)=a(x-x1)(x-x2)
因为0<x1<x2,所以,当x∈(0,x1)时, x-x1<0,x-x2<0得(x-x1)(x-x2)>0,又a>0,因此(x) >0,即(x)-x>0。
至此,证得x<(x)。
根据韦达定理,有x1x2=ca
∵ 0<x1<x2<a ,c=ax1x2<x=(x1),又c=0
∴ 0< x1,根据二次函数的性质,曲线y=(x)是开口向上的抛物线,因此,函数y=(x)在闭区间[0,x1]上的最大值在边界点x=0或x=x1处达到,而且不可能在区间的内部达到,由于x1 > 0,所以当x∈(0,x1)时
(x)<(x1)=x1,
 即x<(x)<x1
(Ⅱ) ∵(x)=ax2+bx+c(a>0)
 函数(x)的图象的对称轴为直线x=-b2a,且是唯一的一条对称轴,依题意,得x0=-b2a,因为x1,x2是二次方程ax2+(b-1)x+c=0的根,根据违达定理得x1+x2=-b-a
∵ x2-a <0
∴ x0=-b2a=x1+x2-a<x2,即x0=x2
     二次函数,它有丰富的内涵和外延。作为最基本的幂函数,可以以它为代表来研究函数的性质,可以建立起函数、方程、不等式之间的联系,可以偏拟出层出不穷、灵活多变的数学问题,考查学生的数学基础知识和综合数学素质,特别是能从解答的深入程度中,区分出学生运用数学知识和思想方法解决数学问题的能力。二次函数的内容涉及很广,希望各位同仁在高中数学教学中也多关注这方面知识,使我们对它的研究更深入。

 

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