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数形结合思想在解答函数和不等式问题中的应用

2023-07-14刘涛

语数外学习·高中版中旬 2023年5期
关键词:代数图象数形

刘涛

数形结合思想是结合代数关系式与几何图形来解题的思想.数形结合思想是解答高中数学问题的重要思想,在解题中应用广泛.运用数形结合思想解题,需深入挖掘代数关系式的几何意义,画出相应的几何图形;或根据几何图形及其位置关系建立代数关系式,通过代数运算解答问题.下面结合实例,谈一谈如何运用数形结合思想解答函数与不等式问题.

一、解答函数问题

函数的解析式与图象是函数的两种重要表示方式.因此在解答函数问题时,可以运用数形结合思想,根据函数的解析式画出相应的函数图象,根据函数的图象写出相应的函数解析式,从代数和几何两个角度寻找解题的思路.

例1.如果实数x,y满足(x-2)?+y?=3,  那么 的最大值是(  ).

解:

我们将(x-2)?+y?=3看作一个圆,将看作点(x,y)与原点连线的斜率,这样便把问题转化为直线与圆的位置关系问题,通过分析直线与圆的位置关系,将数形结合起来,快速求得问题的答案.

例2.如果函数f(x)=x?+2(a-1)x+2在区间(-,4)上是减函数,那么实数a 的取值范围是( ).

A.a≥-3     B.a≤-3     C.a≤5     D.a≥3

解:先根据函数的解析式画出 f(x)的图象,如图2.由图可知在对称轴x=-(a-1) 左侧的函数图象单调递减,要使 f(x)在(-x,4)上是减函数,需使4≤-(a-1),  解得a≤-3.

根据函数的解析式画出相应的函数图象,便可通38 过分析函数图象的增减性,确定函数的单调区间,进而快速确定a 的取值范围.由此可见,利用数形结合思想,可使问题变得更加直观、简单.

二、解答不等式问题

利用数形结合思想解答不等式问题,往往需将代数式与几何图形关联起来,如将、(x-a)?+(y-bβ  与两点间的距离、将ax 与直线的方程、将x?与抛物线等关联起来,进行数形互化,可顺利求得问题的答案.

例3.

解:

将y=√5-4x-x?  变形可得(x+2)?+y?=9,  该式表示半径为3,圆心为(-2,0)的圆的上半部分,而y=x  可视为过原点的直线.画出几何图形,即可找到使√5-4x-x?≥x  成立的点的集合.运用数形结合思想,可大大简化运算的过程.

运用数形结合思想解题,不一定要画出精准的图形,对于一些较简单的问题,只需画出大致的图形即可.但對于一些较为复杂的问题,往往要画出比较准确的图形,才能顺利求得问题的答案.

(作者单位:山东省青岛平度市职业教育中心学校)

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