函数思想在高中数学中的应用
2022-11-30安徽
安徽 石 舢
函数是高中数学中的一大主线,函数思想在非函数章节中有着广泛的应用,利用函数思想解决相关问题有时会轻松很多.本文介绍了函数思想在高中数学中部分内容上的应用,以期帮助学生巧妙地解决相关数学问题.
1.在不等式中的应用
函数思想在不等式中有着广泛的应用,除了在求不等式解集上的应用外,在不等式恒成立问题中也有着重要体现,而恒成立问题一般是求参数的取值范围,在试题中分两种情况存在:在R上求参数取值范围和在给定区间上求参数取值范围,不妨先分析前一种情况,如例1.
【例1】若不等式kx2+kx-1<0对一切实数x恒成立,则k的取值范围为.
【分析】我们不妨令f(x)=kx2+kx-1,那么问题转化为对∀x∈R,都有f(x)<0,求k的取值范围.此时,函数f(x)较为简单,学生并不陌生,可直接对f(x)进行考查,这时我们需要对k进行分类讨论,易知当k=0时满足题意,当k≠0时,不等式中的恒成立问题便是直接对二次函数进行考查了,我们只需要确保二次函数图象开口向下且与x轴没有交点即可,像这样的不等式恒成立问题,我们利用到了分类讨论思想、函数思想和数形结合思想很容易求解.
【分析】有时我们考查的函数较为复杂,亦或是由于含有参数的原因,需要分类讨论的情况较多,这时直接构造函数进行分析时可能较为烦琐,如果参数可分离,将剩余部分看成一个整体,设成相应函数,再进行分析,可能会有意想不到的效果.下面看看用该方法解例1.
(1)当x2+x=0时,k∈R.
【分析】在例1中,我们发现方法2比方法1较为烦琐,其原因在于x2+x的符号需要进行讨论,倘若对于kf(x)>a(a≠0),知道f(x)的符号,那么采用方法2较为容易,而这种情况在给定区间上求参数取值范围较为常见,因为区间给定,f(x)的取值范围就知道了,不妨看看例2.
【解析】由(a-a2)x2+x-a+a2≤0⟹(a-a2)(x2-1)≤-x,
像上述不等式的问题,我们很容易联想到函数,利用函数解决问题.
2.在比较大小中的应用
【例3】已知实数a,b,c满足b+c=6-4a+3a2,c-b=4-4a+a2,则a,b,c大小关系是( )
A.c≥b>aB.a>c≥b
C.c>b>aD.a>c>b
【分析】两个实数大小的比较,可用作差法或是作商法.通过观察发现b+c和c-b都是关于a的表达式,易联想到作差法比较a,b,c的大小,且若b和c能够表示成a的表达式,则可将a-b或b-a,c-b或b-c,a-c或c-a看成是关于a的函数,然后进行分析.
【解析】由题意可知,b+c=6-4a+3a2①;c-b=4-4a+a2②.
①-②得,b=a2+1,故b-a=a2-a+1(将b-a看成是关于a的二次函数,易知函数开口向上,且Δ=1-4<0),故b-a>0,即b>a.
c-b=4-4a+a2=a2-4a+4(将c-b看成是关于a的二次函数,易知开口向上,且Δ=16-16=0),故c-b≥0,即c≥b.
故c≥b>a,故选A.