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浅谈近年高考中换元法在函数中的应用

2018-07-08王豫平

试题与研究·教学论坛 2018年3期
关键词:解决问题模型

王豫平

一、复合函数问题

在解决复合函数f[h(x)]=g(x)求f(x)时,如果将h(x)的表达式直接代入f(x),就会造成自变量过于庞大和复杂,通常利用换元法令t=g(x)从中解出x的值,代入g(x)进行换元,这样就把原式化为初等函数模型,再利用函数模型性质从而解决问题。

例1 (2015山东理数)设函数f(x)=3x-1,x<12x,x≥1,则满足f(f(a))=2f (a)的a的取值范围()

A.■,1 B.[0,1]

C.■,+∞ D.[1,+∞)

分析:函数f(x)是分段函数,要解决该问题则需要分别讨论不同的定义区间,如果直接解决该问题,那么自变量就会变得很复杂,从而增加了解题的难度。但是这时用换元法令t=f(x),从而把问题转换为一般的分段函数模型就好解决多了。

解:令t=f(a),则原式可化为f(t)=2t

当t<1时,3t-1=2t

设g(t)=3t-1-2t,则g′(t)=3-2tln2

当t<1时,g′(t)>0

所以g(t)在(-∞,1)上是增函数,即有

g(t)

则方程3t-1=2t无解

当t≥1时,2t=2t

由f(t)≥1,即3a-1≥1

解得a≥■且a<1

或a≥1,2a≥1

解得a≥0,即a≥1

综上可得a≥■,所以C答案正确。

二、三角函数问题

解决三角函数问题无疑需要各个知识点的正确连接,通常要把相关知识点合理运用。把一个角用其他两角代换,或把一个三角函数式用与其等价的三角函数式代换等,从而将其化简减少变元的个数。如果分开讨论变元很麻烦时,不妨利用换元法将其化为初等函数模型解决问题。

例2 (2016江苏数学)在锐角三角形ABC中,若sinA=2sinBsinC,则tanAtanBtanC的最小值是______。

分析:在三角形ABC中∠A+∠B+∠C=π,从而tanA=-tan(B+C),所以原式可化为关于tanB,tanC两个变量的式子,如果分开讨论tanB,tanC的值域再确定tanAtanBtanC的最值则很麻烦,但是由于tanB,tanC都是大于0的,不妨利用换元法令t=tanB·tanC,把问题转换为关于t的一元二次函数模型求最值问题,就简单多了。

解:由sinA=sin(π-A)=sin(B+C)=sinB·cosC+cosB·sinC

sinA=2sinBsinC

可得sinBcosC=cosBsinC=2sinBsinC①

因为三角形ABC为锐角三角形,所以有

cosB>0,cosC>0

在……

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