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三次函数的四式两值

2018-10-24廖爱国

中学数学杂志(高中版) 2018年4期
关键词:性质分析数学

三次函数在各地高考中都有非常多的考查,它是考查导数很好的素材,其导函数为二次函数,所以本文类比二次函数一般的形式,通过归纳总结后,得到三次函数表达式的四种形式,即一般式、三根式、对称中心式、极值点式,并利用这些形式分析三次函数中的两值,即极值和最值,这样使问题分析更加深刻和透彻.

1三次函数性质类比

类比二次函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0)的表达式与性质,我们可以得到:

性质1三次函数一般式:f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0);

三次函数三根式:f(x)=ax-x1x-x2x-x3(a≠0)

一方面,三次函数是中心对称图形,其对称中心为(-b3a,f(-b3a));另一方面,对三次函数的一般式可以作如下化简:

f(x)=ax3+bx2+cx+d=a(x+b3a)3+3ac-b23ax+27a2d-b327a2

=a(x+b3a)3+3ac-b23a(x+b3a)+2b3-9abc+27a2d27a2.

因此,类比二次函数的顶点式,给出如下表示形式:

性质2三次函数对称中心式:f(x)=a(x+b3a)3+t(x+b3a)+f(-b3a).

性质3三次函数极值点式:f(x)=a(x-x1)2(x-n)+k或f(x)=a(x-x2)2(x-m)+e(x1,x2为其两个极值点).

由性质3我们可以得到如下重要结论:

推论如果三次函数有两个极值点x1、x2(其中x1

那么x1,x0,x2三个数将区间[m,n]四等分.(其中m,n为性质3中的字母且m

证明由性质3,设f(x)=a(x-x1)2(x-n)+k,则f′(x)=a(x-x1)(3x-2n-x1).

[TS(][JZ]图1[TS)]

令f′(x)=0,得f(x)的极值点为x1,2n+x13.

所以x2=2n+x13,即n-x2=x2-x12,又f(x)

关于点(x0,f(x0))中心对称,得x1,x0,x2三个数将区间[m,n]四等分,即证.

2三次函数性质应用

利用上面类比得到的三次函数的“四式”性质,笔者发现在解决三次函数问题时十分有用,对研究三次函数的极值与最值问题也带来很大的方便.

2.1三次函数“四式”应用

例1(2014年浙江卷理科第6题文科第7题)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c,且

0

A.c≤3 B.39

分析1三根式设f(-1)=f(-2)=f(-3)=t∈0,3,则-3,-2,-1为方程f(x)-t=0的三个根,因此,由三次函数的三根式可表示为:f(x)-t=(x+1)(x+2)(x+3),

所以f(x)=(x+1)(x+2)(x+3)+t=x3+ax2+bx+c.从而f(0)=6+t=c∈6,9,因此选C.

分析2对称中心式由三次函数的对称性可知f(x)=x3+ax2+bx+c关于点(-2,f(-2))成……

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