与函数单调性相关的四类同构的解积分_函数的单调性论文

与函数单调性有关的四种异题同构类型的解法整合,本文主要内容关键词为:同构论文,调性论文,解法论文,四种论文,函数论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

一、问题的提出

导数的引入,使研究函数单调性和最值的方法更加丰富.近几年的高考题中经常出现以下四种类型的问题:

类型Ⅰ 已知函数y=f(x)在x∈A时单调,求其中参数m的取值范围;

类型Ⅱ 已知函数y=f(x)在x∈A时无极值,求其中参数m的取值范围;

类型Ⅲ 已知函数y=f(x)在x∈A时不单调,求其中参数m的取值范围;

类型Ⅳ 已知函数y=f(x)在x∈A时有极值,求其中参数m的取值范围.

因为各种类型叙述形式多变,解题方法灵活,能充分考查学生的数学思想、计算功底和优化思维能力,从而备受命题者的青睐.另一方面,学生面对问题时的状态,往往在听讲时思路清晰,自己做时却出现逻辑不清,或者凭感觉做题,方法选择不优,就会做题繁琐,计算困难.

那么这四种类型有哪些常见的解题方法?各种解题方法如何进行优化整合?它们之间的逻辑联系如何?

本文从一道经典考题入手来分析提出的问题.

二.经典恒久远的一道试题

解法二 直接法:根的分布,求参数范围

综上所述k∈(-5,-2).

解法三 直接法:直接解出方程的根

解法四 间接法:先用分离参数法求出p(x)在(0,3)上单调时k的取值范围,再求其补集

解法五 间接法:先用根的分布求出p(x)在(0,3)上单调时k的取值范围,再求其补集

三、整合解题方法,回答前面提出的三个问题

1.解题方法的整合

对于类型Ⅲ:已知函数y=f(x)在x∈A时不单调,求其中参数m的取值范围,解题方向有:直接法求f(x)=0,在x∈A时有实数解,且无重根;

而对于方程有解的问题常有:

方法一是分离参数得m=φ(x),那么下一步的解题方向就是求函数y=φ(x)的值域,也就是对应的参数m的取值范围.

方法二是转化为方程f(x)=0,在x ∈A时的根的分布来求参数m的取值范围,这时经常会分恰好一解;恰好两解等情况讨论.

方法三是直接解方程f(x)=0,考虑其根至少有一个满足x∈A且无重根.

另外,解题方向还有间接法,先求出函数y=f(x)在x∈A时单调,利用f(x)≥0或者f(x)≤0对x∈A恒成立,来求参数m的取值范围,然后求补集.

当问题纳入到不等式恒成立求参数的范围的轨道后,其解题方法更加灵活多变.常见的有:

方法一是分离参数得m≥φ(x)或者m≤φ(x)对x∈A恒成立,那么下一步的解题方向就是通过求函数y=φ(x)的最值来求对应的参数m的取值范围;

方法二是在不便分离参数时,也可直接求y=f(x)的最值来解;

方法三是类似于前面解法五一样,借助于函数y=f(x)的图象,利用根的分布求,也是常见的解题手段.

2.解题方法的优化

正因为解题方向有直接和间接两条路,而每条路中的解题方法的选择又多变灵活;学生就更应当对解法进行优化,以便在相对短的时间内完成解题任务.

一般而言,无论是方程有解还是不等式恒成立问题,都可考虑分离参数解;特别是含参数的项只有一项,或者即使有几项,但参数的次数相同,则可先对含参数的项提取参数的公因式,然后再分离;分离后则转化为另一个新的函数的值域或最值.

可见,当方程f'(x)=0的根是有理根时,直接求解方程计算更简单.

特别地,当一元三次函数y=f(x)在x∈R时不单调,求其中的参数m的取值范围,因为其导函数f'(x)=a+bx+c是一元二次函数,则可直接考虑判别式Δ>0.

如果一元三次函数y=f(x)在x∈R时单调,求其中参数m的取值范围,因导函数f'(x)=a+bx+c是一元二次函数,故可直接考虑判别式Δ≤0.

简解:由条件f'(x)-9x=0的两个根分别为1、4,求出2b=9-5a,c=4a.

3.四种类型的逻辑联系

在中学范围内,我们一般考查连续函数的问题,因此类型Ⅰ“已知函数y=f(x)在x∈A时单调,求其中参数m的取值范围”与类型Ⅱ“已知函数y=f(x)在x∈A时无极值,求其中参数m的取值范围”实质是同一种类型.

而类型Ⅲ“已知函数y=f(x)在x∈A时不单调,求其中参数m的取值范围”与类型Ⅳ“已知函数y=f(x)在x∈A时有极值,求其中参数m的取值范围”也可以看作是等价的.

考虑解法,对类型Ⅰ“已知函数y=f(x)在x∈A时单调,求其中参数m的取值范围”问题如用直接法,是利用f'(x)≥0或者f'(x)≤0对x∈A恒成立处理;当然也可通过间接法,先求f'(x)=0,在x∈A时有实数解,且无重根求解参数m的取值范围,然后求补集.

而类型Ⅲ“已知函数y=f(x)在x∈A时不单调,求其中参数m的取值范围”问题可以通过直接求f(x)=0,在x∈A时有实数解,且无重根求解;也可以用间接法,先求出函数y=f(x)在x∈A时单调,利用f'(x)≥0或者f'(x)≤0对x∈A恒成立,来求参数m的取值范围,然后求补集.

至此,对于四种类型,在横向上它们有各自对应的等价联系;纵向上由于都可用直接法和间接补集法,故从解法上看它们完全统一,因而可视作异题同构的一类题.

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