一道试题的解法探究
2015-06-18赵春刘永光
赵春 刘永光
题目(2015届湖北省部分重点中学高三起点考试理科第13题)已知函数f(x)=12x2-bx+1(b∈R),若方程f(x)=x在区间(-1,1)上有解,求实数b的取值范围.
点评本题的处理方法一般是利用实根分布的知识解决二次方程在区间上有解的方法,但若只是顾及问题的表面,解完之后缺乏反思,就没有有效挖掘本题所蕴含的一系列数学思想方法,应该说就错失了一次绝佳锻炼思维的机会.为说明问题,下面给出几种思路,供参考:
解法一(分类讨论的思想)由方程f(x)=x12x2-(b+1)x+1=0,记函数h(x)=12x2-(b+1)x+1,考虑h(0)=1>0,对称轴x=b+1的不确定,于是b+1与定义域区间(-1,1)的位置关系生成讨论的标准:①若-1≤b+1≤1即-2≤b≤0时,此时上述方程中Δ=(b+1)2-2<0方程无解,舍去;②若b+1>1即b>0时,要函数h(x)在(-1,1)上有零点,则只须h(1)<0即可,易得b>12;③若b+1<-1即b<-2时,要h(x)在区间(-1,1)上有零点,则只须h(-1)<0即可,易得b<-52.综上:b<-52或b>12.
评析一般的在涉及二次函数在区间上有零点或最值的问题上,通常研究的方法都是利用其对称轴与定义域区间的位置关系生成分类讨论的标准,然后再逐步依据题目的要求将问题予以解决.此种做法易想能做,但解题过程繁杂,能否找到有效回避分类讨论的处理方法呢?
解法二:(正繁则反补集法)考虑到h(0)=1>0,问题的对立面为方程f(x)=x在区间(-1,1)上无解,也即是函数h(x)=12x2-(b+1)x+1在区间(-1,1)上无零点,则只须h(1)≥0
h(-1)≥0-52≤b≤12,则原题有解b的范围为b<-52或b>12.
评析一个数学问题通常都具有两面性,当一方较为繁琐的时候,往往其对立面一般就会稍显简单,上述处理正是有效利用这一点,使解题过程得到了简化.以上两种做法都绕不开利用二次方程在区间上有实根的相关知识来解题的,那么本题能否另辟蹊径呢?
解法三:……