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三次函数极值点特征分析

2021-09-10姜勇钢

数理化解题研究·高中版 2021年2期
关键词:策略方法

姜勇钢

摘 要:习题教学在高中数学的常态教学过程中,是一种策略,更是一种智慧,教师要将“教”的智慧转变为学生“学”的智慧,就是教师教育艺术的关键所在.在常态化的教学过程中,我们教师首先要深入挖掘题目的本质和内涵,结合学生已有的知识与技能,帮助学生一层层揭秘,并借此举一反三,由一题推一类,以此达成方法与技能上的提升.

关键词:三次函数;极值;方法;策略

中图分类号:G632文献标识码:A文章编号:1008-0333(2021)04-0013-02

笔者借助本文,通过一道三次函数为原型题目的分析、解答、求解、归类等,将一题的多种方法一一呈现,并通过题目的分析引领学生去深入分析、感悟题目,学会在对比中感悟,在感悟中应用,在应用中提升,在长期的教学引领下,实现减负高效的数学学习环境.

一、例题呈现

已知f(x)=x3+ax2+bx(a,b∈R),若函数f(x)有两个极值点x1,x2,x1<x2,且存在x0满足x1+2x0=3x2,令函数g(x)=f(x)-f(x0),试判断g(x)的零点个数并证明.

方法一 (直接代数运算)求导得

f ′(x)=3x2+2ax+b,

所以x1,x2是方程

3x2+2ax+b=0

的两个根,根据韦达定理得

a=-32(x1+x2),b=3x1x2,

又由题意得

x0=32x2-12x1,

所以g(x)=f(x)-f(x0)

=(x-x0)x2+x0x+x20+a(x+x0)+b

=(x-x0)[x2+(32x2-12x1)x+(32x2-12x1)2

-32(x1+x2)(x+32x2-12x1)+3x1x2]

=(x-x0)[x2-2x1x+(94x22-32x2x1+14x21)

-32(-12x21+32x22+x1x2)+3x1x2]

=(x-x0)(x2-2x1x+x21)

=(x-x0)(x-x1)2

显然它有两个零点,分别为x1和x0.

方法二 (平移代换)将f(x)的解析式作如下变形:

f(x)=x3+ax2+b=(x+a3)3+(a23+b)(x+a3)-4a327-ab3,

记t=x+a3,φ(t)=t3+At,其中A=a23+b,B=-4a327-ab3,则f(x)=φ(t)+B,

所以t1=x1+a3,t2=x2+a3是φ(t)的极值点.①

由题意得x1+a3+2(x0+a3)=3(x2+a3),即对应的t0,t1,t2也满足t1+2t0=3t2.②

而g(x)=f(x)-f(x0)=φ(t)+B-φ(t0)+B=φ(t)-φ(t0).③

所以原题等价于下列命题:

已知φ(t)=t3+At,若函数φ(t)有两个极值点t1,t2,t1<t2,且存在t0满足t1+2t0=3t2,令函数h(t)=φ(t)-φ(t0),试判断h(t)的零点个数并证明.

易知t1+t2=0,A=3t1t2=-3t21,

t0=32t2-12t1=-2t1,

所以h(t)=φ(t)-φ(t0)=(t-t0)(t2+t0t+t20+A)=(t-t0)(t2-2t1t+4t21-3t21)=(t-t0)(t-t1)2

显然有两个零点t0,t1.

二、方法总结

方法总结,并引领学生进行全面的解读和反思,这是全面提升这道题目的价值所在,也是提升学生解题能力的关键所在,在这……

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