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二次函数中的数学思想

2009-09-18易小聪

教师·上 2009年5期
关键词:交点抛物线解析

易小聪

数学思想是数学解题的“灵魂”,总结概括数学思想有利于透彻地理解所学知识,提高独立分析问题和解决问题的能力。二次函数中隐含着许多重要的数学思想,需要我们去挖掘和运用。归纳起来主要有以下几种。

一、数形结合思想

数形结合思想就是把数、式与图形结合起来考虑,用几何图形直观地反映和描述数量关系,用代数方法来分析几何图形中蕴含的数量关系,从而使问题巧妙快速解决。解决这类题,首先,要注意学会观察,提高图形信息的识别能力,其次,要学会分析和推理,作出正确的判断。

例1,下图都是而此函数y=ax2+bx+a2-1 的图像,若b>0 ,则a 的值等于 ( D )

解析:∵b>0,而抛物线(a)(b)中b<0

∴抛物线不可能是(a)(b),

又∵(c)(d)中对称轴x=-■<0

∴只有(c)f符合

又∵a2-1=0

∴a=1或a=-1(舍去)

∴a的值只能为1,选D

二、函数方程思想

函数方程思想是将数学问题转化为方程(组),通过解方程(组)或运用方程的性质来分析,转化问题,使问题得以解决,函数与方程思想是密切相关的。

例2:已知抛物线y=x2 +(2k+1)x-k2+k

(1)求证:此抛物线与X轴有两个不同的交点。

(2)当k=0 时,求此抛物线与坐标轴的交点坐标。

解析:(1)与X轴有两个不同的交点,证明方程 ×2+(2k+1)x-k2+k=0有两个不相等的实数根即可。

(2)通过解方程,求值即可。

解:(1)∵b2-4ac=(2k+1)2-4x(-k2+k)=8k2+1>0

∴方程x2+(2k+1)x-k2+k=0有两个不相等的实数根。

∴抛物线与 X轴有两个不同的交点。

(2)当k=0 时,原抛物线为y=x2+x

由x=0 得y=02+0=0

x2+x=0得x1=0,x2=-1

∴此抛物线与 y轴的交点坐标为(0,0),与 X轴的交点坐标为(0,0),(-1,0)。

三、整体思想

整体思想就是根据问题的整体结构特征,把一组数或一个代数式或几个图形视为一个整体,去观察、分析、探究问题的一种方法,从而使问题得以简捷巧妙的解决。

例3:如图,矩形ABCD 的长AB=4cm ,宽AD=2cm , op⊥AB是 的中点, ,两半圆的直径分别为OA 与OB ,抛物线的顶点是O ,关于OP 对称且经过 C、D 两点,求图中阴影部分面积?

解析:由抛物线顶点是O ,关于 OP对称且经过 C、 D两点,根据抛物线、矩形的对称性可知,S阴=S半圆

∴s=s=1/2π g=π/2 (cm)

注:解此题的关键是运用对称性,把两个不规则的阴影部分视为一个整体。

四、分类讨论思想

所谓分类讨论思想,就是将要研究的数学对象按照一定的标准划分为若干类不同的情形,然后再逐步进行研究和求解的一种数学解题思想。对于因存在一些不确定因素,解答无法用统一的方法或者结论不能以统一表述的数学问题,我们往往将问题划分为若干类来解决。

例4:抛物线 y=x2+2x+k与x轴交点的个数为()

A.0个

B.1个

C.2个

D.不能确定

解析:求抛物线与 X轴交点的个数由△ 决定 b2-4ac=4-4k, k为未知数,需讨论

① k=1时,4-4k=0 ,抛物线与x 轴有一个交点

② k>1时,4-4k>0,抛物线与x 轴有两个交点

③ k>1时,4-4k<0 ,抛物线与 x轴无交点

∴应选择D

五、转化思想

转化思想是解决数学问题的一种重要思想,在解题过程中,我们往往不是对问题进行正面的直接的攻破,而是把问题进行变形、转化,把复杂的、生疏的问题转化为简洁的、熟悉的,或已经解决了的,或容易解决的问题,从而使问题得到解决,这就是转化思想。

现实生活中的“拱桥类”问题通常转化为二次函数来解决。

例5:已知一条双向公路隧道,其横断面由抛物线和矩形ABCD的三边组成,隧道最大高度为4.9米,AB=10米,BC=2.4米,有一辆高为4米,宽为2米,装有集装箱的汽车通过隧道,问:如果不考虑其它因素,汽车的右侧离开隧道石壁多少米才不至于碰到隧道顶部?

解析:建立恰当的平面直角坐标系可求解。

解:以CD所在直线为 轴,CD中点为原点,建立直角坐标系,则抛物线顶点P在 轴上,所以P(0,2.5),C(5,0),D(-5,0)

设抛物线为y=ax2+k,k即抛物线与y轴交点纵坐标,

∴k=2.5

∴a(5)2+2.5=0

a=-1/10

∴y=-1/10x2+2.5

当汽车高为4米时,在抛物线隧道中对应是纵坐标为 =4-2.4=1.6

∴1.6=- 1/10x2+2.5

解得 x=±3

故汽车要通过隧道,右侧至少要离开隧道石壁3米才不至于碰到隧道顶部。

从以上各题可看出,二次函数中,数学思想无处不在,这就要求我们在知识传播过程中适时加以渗透,将有助于学生领会和把握新知识,有助于提高解题能力,有助于培养和发展思维能力。

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