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怎樣在高中數(shù)學(xué)中應(yīng)用二次函數(shù)

2011-12-29 00:00:00楊海清
考試周刊 2011年80期


  學(xué)生在初中階段已經(jīng)初步學(xué)習(xí)了二次函數(shù)的知識,但是初中時期學(xué)生接受知識的能力有限,學(xué)習(xí)二次函數(shù)知識的方法很機(jī)械,不能從本質(zhì)上加以理解和吸收.而進(jìn)入高中階段后,特別是總復(fù)習(xí)的時候,學(xué)生對基本概念和性質(zhì)不能靈活地加以運(yùn)用,所以,對于二次函數(shù)的知識需要進(jìn)一步地深入研究.
  一、引導(dǎo)學(xué)生深入的理解二次函數(shù)的概念
  在初中的時候?qū)W生就已經(jīng)學(xué)習(xí)了函數(shù)的定義,但是在高中數(shù)學(xué)的集合基礎(chǔ)上又學(xué)習(xí)了映射,這樣就豐富了函數(shù)的概念,利用映射的知識進(jìn)行函數(shù)概念的闡明,這時學(xué)生就可以用已有的知識來了解函數(shù),尤其是可以用二次函數(shù)來加深對函數(shù)概念的認(rèn)識.二次函數(shù)就是從一個集合A(定義域)到另一個集合B(值域)上的映射f:A→B,使集合B中的元素y=ax+bx+c(a≠0)與集合A中的元素x對應(yīng),記作f(x)=ax+bx+c(a≠0).這里的ax+bx+c既表示對應(yīng)的法則,又表示定義域中元素x在值域中的象.這就使學(xué)生對函數(shù)的概念有了一個明確的認(rèn)識。當(dāng)學(xué)生掌握了函數(shù)值的記號之后,就可以讓學(xué)生進(jìn)一步地解決以下問題:1.已知f(x)=2x+x+2,求f(x+1).這里應(yīng)把f(x+1)理解成自變量為x+1的函數(shù)值,不能把它理解成x=x+1時的函數(shù)值.2.設(shè)f(x+1)=x-4x+1,求f(x).這個問題應(yīng)該這樣理解:在對應(yīng)法則f下,對于定義域中的元素x+1的象是x-4x+1,求出定義域中的元素x的象,它的本質(zhì)應(yīng)該是求出對應(yīng)的法則.一般有兩種方法:(1)把所給表達(dá)式表示成x+1的多項(xiàng)式.f(x+1)=x-4x+1=(x+1)-6(x+1)+6,再用x代x+1得f(x)=x-6x+6.(2)應(yīng)用變量進(jìn)行代換:這種方法適應(yīng)性很強(qiáng),可以適用于一般的函數(shù).令a=x+1,則x=a-1,∴f(a)=(a-1)-4(a-1)+1=a-6a+6,所以f(x)=x-6x+6.
  二、進(jìn)一步研究二次函數(shù)的圖像與性質(zhì)
  在學(xué)習(xí)函數(shù)的單調(diào)性的時候,我們要把二次函數(shù)y=ax+bx+c在(-∞,-]及[-,+∞)兩個區(qū)間上的單調(diào)性的結(jié)論,教會學(xué)生用定義的方式進(jìn)行嚴(yán)格的論證,使它能在嚴(yán)密理論的基礎(chǔ)上建立,再充分利用函數(shù)圖像的直觀性,進(jìn)一步給學(xué)生增加適當(dāng)?shù)木毩?xí)訓(xùn)練,讓學(xué)生能逐步利用圖像來學(xué)習(xí)有關(guān)二次函數(shù)單調(diào)性的知識.如:請畫出下列函數(shù)的圖像,并要通過圖像研究它們的單調(diào)性。(1)y=x+2|x|-1;(2)y=x+2|x-1|-1;(3)y=|x-1|.在這里要讓學(xué)生注意這些函數(shù)與二次函數(shù)的聯(lián)系和差異.要學(xué)會能把含絕對值符號的函數(shù)用分段函數(shù)的方法表示出來,再畫出它的圖像.設(shè)函數(shù)f(x)=x-2x-1在區(qū)間[t,t+1]上的最小值是g(t).求出g(t)并且畫出y=g(t)的有關(guān)圖像.
  解:f(x)=x-2x-1=(x-1)-2,在x=1時取最小值-2.
  當(dāng)1∈[t,t+1]即0≤t≤1時,g(t)=-2.
  當(dāng)t>1時,g(t)=f(t)=t-2t-1;
  當(dāng)t<0時,g(t)=f(t+1)=t-2.
  ∴g(t)=t-2(t<0)-2(0≤t≤1)t-2t-1(t>1).
  一般情況下,一個二次函數(shù)在實(shí)數(shù)集合R內(nèi),可能只有最小值,也可能只有最大值,不過如果定義域發(fā)生了變化,則取最大值還是最小值就不能確定了.為了使這方面的知識得到熟悉和鞏固,我們可以再做一些補(bǔ)充練習(xí)進(jìn)行訓(xùn)練,如:求函數(shù)y=3x-5x+6(-3≤x≤-1)的值域范圍.
  三、利用二次函數(shù)的知識培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力
  例如:設(shè)二次函數(shù)f(x)=ax+bx+c(a>0)方程f(x)-x=0的兩個根x,x滿足0  解題思路:本題要證明的是x ?。?)先證明x  而f(x)=ax+bx+c,因此有f(x)=a(x-x)(x-x).
  又因?yàn)?0.
  又有a>0,因此f(x)>0,即f(x)-x>0.即證得x  根據(jù)韋達(dá)定理,有xx=.∵0<x<x<,c=axx  又c=f(0),∴f(0)f(0),因此,當(dāng)x∈(0,x)時,f(x) ?。?)∵f(x)=ax+bx+c=a(x-)+(c-),(a>0),函數(shù)f(x)的圖像對稱軸為直線x=-,并且這是唯一的一條對稱軸.因此,根據(jù)題意得x=-,因?yàn)閤,x是二次方程ax+(b-1)x+c=0的根,根據(jù)韋達(dá)定理得,x+x=-,∵x-<0,∴x=-=(x+x-)<,即x=.
  總之,二次函數(shù)的外延和內(nèi)涵非常豐富.二次函數(shù)作為最基本的冪函數(shù),我們可以用它來研究函數(shù)的性質(zhì)變化,從而能建立起函數(shù)方程與不等式間的聯(lián)系,可以演變出靈活多變的數(shù)學(xué)問題,以考查學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識,培養(yǎng)學(xué)生的綜合數(shù)學(xué)素質(zhì),尤其是能從解題的深入程度中區(qū)分出學(xué)生解決數(shù)學(xué)問題的能力.