巧用“粗”直线解决一类零点个数问题
2021-11-03朱亮亮


[摘 要] 文章研究了夹在两条直线之间的条形区域表示的“粗”直线在解决交点(零点或解)的个数问题上的应用,并在此基础上锻炼学生的创造性思维.
[关键词] “粗”直线;条形区域;零点个数
有道小学趣味题:画一条直线,把图形(如图1)分成两个三角形.
答案出乎意料,是画一条很粗的直线(如图2). 结果似乎很滑稽,与其说是数学题,不如说是脑筋急转弯,但想法确实很新奇,突破了思维定式.
其实在平时教学中经常会遇到一些所谓的“粗”直线,本文通过研究教学过程中遇到的类似问题来一起感受“粗”直线的魅力!
例1:若不等式0≤x2-ax+a≤1有唯一解,则a的值为________.
表面上平淡无奇,不过就是两个一元二次不等式的交集问题,实际上仔细思考,此题可以化归为一条“粗”直线0≤y≤1和函数y=x2-ax+a的交点个数问题. 当“粗”直线的上沿与二次函数相切时,恰有一个交点,即不等式有唯一解. 如图3所示.
略解:x2-ax+a=1有且只有一个根,x2-ax+a-1=0,Δ=a2-4(a-1)=0,解得a=2.
例2:(2011江苏卷第14题)设集合A=
(x,y)
≤(x-2)2+y2≤m2,x,y∈R
,B={(x,y)
2m≤x+y≤2m+1,x,y∈R},若A∩B≠,则实数m的取值范围是____.
为保证A∩B≠,则首先保证A和B都不空,集合A中≤m2,则m≤0或m≥,集合B不空.
通过分析,可以发现集合B表示夹在直线l:x+y=2m+1和直线l:x+y=2m之间的条形区域,它的图像可以看成是一条“粗”直线.
下面就m≤0或m≥分两种情况来观察:
①m≥,集合A中的不等式表示的图像可以看成是一个圆环,如图4;
②m≤0,集合A中的不等式表示的图像可以看成是一个圆面,如图5.
因为A∩B≠,所以无论是圆环或是圆面,都只需要保证:
圆心到“粗”直线的上沿y=-x+2m+1的距离d≤大圆半径
m
;
或圆心到“粗”直线的下沿y=-x+2m的距离……
