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函数性质应用中的“数学素养”

2022-05-23李明

中学生数理化·高三版 2022年5期
关键词:元法奇偶性单调

李明

函数性质是整个高中数学的核心内容,是高中数学的主线,所有知识均可与函数建立联系,都可围绕这一主线展开,函数的单调性、奇偶性和周期性更是高考考查的重中之重,常与方程、不等式等知识结合起来考查,本文探究函数性质应用中的“数学素养”。

一、抽象函数性质探究中的“思维方法”

例1(2021年江苏省苏州市高新区第一中学高三月考)已知定义在R上的函数f(x)满足:对任意x,yER,都有f(x+y)= f(x)+f(y),且当x>0时,f(x)>0。

(1)求f(0)的值,并证明f(x)为奇函数;

(2)判断函数f(x)的单调性,并证明;

(3)若f(k·2)+f(4+1-8-2)>0 对任意xE[—1,2]恒成立,求实数k的取值范围。

解析:

体验:对于抽象函數的有关问题,其求解的思维方法是:合理运用对应法则和题设条件,多次赋值探究奇偶性;依据定义、题设及法则证明其单调性;利用奇偶性和单调性转化为函数不等式,通过不等式恒成立求参数的取值范围;常用变量分离法、换元法、构造函数法等求最值。主要考查同学们的数学运算、构建函数模型及逻辑推理等能力。

二、函数对称性应用中的“整体思维”

例2(2021年湖南省衡阳市雁峰区校级月考)已知函数f(x)=

(1)求证:存在定点M,使得函数f(x)的图像上任意一点P关于点M对称的点Q也在函数f(x)的图像上,并求出点M的坐标;

(2)

解析:

体验:当函数f(x)满足f(x+a)+f(b—x)=c时,函数y=f(x)的图像关于点(a+2b,2/2)对称;利用“函数的对称中心的特征,采用倒序相加法整体思维”可简化求解函数值构成的数列的求和问题。对于函数不等式的证明,可用分析综合法转化为函数值的大小关系,构造新函数研究单调性进行求证。凸显函数性质应用中的逻辑推理、整体思维、构建函数模型等素养。

三、最值探究中的“换元法和分类讨论”

例3(2022届东北育才学校科学高中部高三第一次模拟)已知函数f(x)=4cos2(2/2+π/4)sin x+(sin x+cos x)· (sinx-cosx)+1。

(1)

解析:

体验:三角公式士sin xcos x= (cosx±sinx)2-1,揭示了二次函数关系,同时给出了“平方沟通的三角变换方法”,奠定了换元法化归构造外层为二次函数在区间上的最值,借助对称轴和区间分类研究最值问题。形如y=asinx+bsinx+k,可先设sinx=t,转化为关于t的二次函数求值域;形如y=asinxcosx+b(sinx± cosx)+c,可先设t=sinx士cosx,转化为关于t的二次函数求值域。利用换元法处理三角函数的最值时,注意确定新元范围,如令t=sinx,tE[-1,1];t=sinx+cosx,tE[-2,2]等。

四、复合函数开放探索研究中的“推理验证”

例4(2021年江苏省淮安市洪泽区高三月考)现有如下三个条件:在①f(x)+f(-x)=0;②f(x)-f(-x)=0; ③f(—2)=—f(2)。从这三个条件中选择一个,补充在下面问题中,并给出解答。

已知函数f(x)=log2(?x2+a+x)(aER)满足。

解析:

体验:复合函数研究中的开放探索,按照题设要求合理选择条件,一一进行推理验证,推理验证过程中涉及奇偶函数的特征、对数运算及复合函数的最值探究。

(责任编辑王福华)9AFAE1D0-7AB8-4345-885D-2AFDB6DE90A2

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