葉丹
(福州第四十中學,福建 福州 350007)
從福建卷到全國卷,理科數(shù)學的選考從矩陣與變換、坐標系與參數(shù)方程、不等式選講中的三選二,前期是改為幾何證明選講、坐標系與參數(shù)方程、不等式選講中的三選一,由于不等式選考??疾爝\用柯西不等式、均值定理證明不等式,因此在高三總復(fù)習中我校高三集備組統(tǒng)一采取回避不等式選考的方式。2017年全國卷選考調(diào)整為從坐標系與參數(shù)方程、不等式選講中二選一,而且縱觀近三年的全國卷的不等式選考的試題,考察知識點多為絕對值不等式的解法及運用。近三年全國卷的不等式選考的試題考察知識點統(tǒng)計如下:(見表1)
表1 近三年全國卷的不等式考點
針對以上統(tǒng)計結(jié)果,并結(jié)合對考題的難度分析,我校高三數(shù)學一輪復(fù)習調(diào)整策略,在必修五不等式的專題復(fù)習中加入選考4-5不等式選講中的絕對值不等式的復(fù)習,并根據(jù)對考題的研究,從幾種熱門考點由易到難展開復(fù)習。
絕對值不等式的基礎(chǔ)要求是掌握絕對值不等式的求解,難度較低,但仍有部分學生易出現(xiàn)計算錯誤。美國數(shù)學家哈爾莫斯:“數(shù)學的真正組成部分應(yīng)該是問題和解,解題才是數(shù)學的心臟?!备呷膹?fù)習課更是離不開解題能力的訓練,解題能力訓練的第一層次:利用通性通法,尋求題目的一種解法并得到正確的結(jié)果。從學生掌握知識的結(jié)構(gòu)和認識問題的規(guī)律來說,首先是掌握解決這一類問題的方法,而不僅僅是解決其中某個問題的特殊方法。只有掌握了最通用的方法,才能達到通一法而通一類的效果。解絕對值不等式的題目關(guān)鍵是如何去掉絕對值符號,轉(zhuǎn)化絕對值不等式為不等式,通法為零點分段法。
例1.解不等式: |x-2+|+|x-4|≤3.
解法一:(通法--零點分段法)將x的解分x≥4,2≤x<4,x<2三種情況討論,得不等式的解集為
【注釋】此解法易出現(xiàn)由于符號化簡錯誤,要強調(diào)檢驗的方法,解集的兩個端點值和即為方程的解,可代入檢驗。
解題能力訓練的第二層次:一題多解,即在通性通法的基礎(chǔ)上,尋求其他更簡捷更巧妙的解法。將不等式的兩側(cè)分別看作兩個函數(shù),求兩個圖像的交點,結(jié)合圖像得到不等式的解集,這種方法稱為函數(shù)圖像法。
解法二:(函數(shù)圖像法)分三段作出函數(shù)的圖象(如圖1所示)
圖1
【注釋】解法三運用初中的絕對值定義,解法更直觀簡潔,可訓練學生的直觀想象能力,但多數(shù)學生在理解和運用上反而有一定難度,在文字描述上更是不知如何下筆,因此在平時的解題中多選用零點分段法或函數(shù)圖像法。
解題能力訓練的第三層次:進行一題多變的訓練,改變條件的敘述方式,改變條件的題設(shè)背景,改變設(shè)問方式,或把相似的幾個題目組合改造,引申演變成新的問題。此環(huán)節(jié)要求教師跳進題海,準確把握絕對值不等式題型的變換特點,并具備對一些原題進行改編的能力。高質(zhì)量、輕負擔是教師努力的目標,提高學習效率最終要落實在課堂45分鐘,復(fù)習課不能演變成講評課,應(yīng)精選例題,充分挖掘題目的內(nèi)涵與外延,給足學生的思考時間,務(wù)必引導學生逐步掌握如何將未知的問題轉(zhuǎn)化成可用已有的知識來解答,從而達到數(shù)學建模訓練的目的。
【注釋】該例即為例題一的解法的逆用,解法主要參考一元二次不等式的解集與一元二次方程的解之間的關(guān)系,將不等關(guān)系轉(zhuǎn)化為等量關(guān)系,學生的易錯點是只代入一個解,而忽視這兩個解必須同時滿足。
不等式成立(恒成立)問題中的常用結(jié)論:
①若f(x)≥a恒成立,則f(x)min≥a;若f(x)≥a有解,則f(x)max≥a.
②若f(x)≤b恒成立,則f(x)max≤b;若f(x)≤b有解,則f(x)min≤b.
③若f(x)≥g(x)恒成立,則構(gòu)造F(x)=f(x)-g(x),F(xiàn)(x)min> 0.
將不等式的恒成立、有解等問題進行歸納,培養(yǎng)學生建模素養(yǎng),理解各問題之間的關(guān)系,通過化歸轉(zhuǎn)化化難為易,積累解決此類問題的經(jīng)驗與方法。
∴4≥m+7即m≤-3
解法二(函數(shù)法):
函數(shù)h(x)在(-∞,-1)上單調(diào)遞減,在(3,+∞)上單調(diào)遞增.
∴h(x)min=4
∴4≥m+7即m≤-3
【注釋】解決恒成立問題的最常用方法是參數(shù)分離法,參數(shù)分離后將不等式問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值問題。本例求最值采用絕對值三角不等式和分段函數(shù)單調(diào)性兩種方法求最值,前者只針對兩個絕對值內(nèi)的式子的和或差為常數(shù)才可運用,有局限性,后者可視為通法。
【注釋】將問題“存在x∈R使 | 2x+1|≤|x|+a成立”等價于“關(guān)于x的不等式 | 2x+1|≤| x|+a有解”,可轉(zhuǎn)化為“(|2x+1|-|x|)min≤a”解答。
【注釋】將問題“方程f(x)=a的解集為空集”轉(zhuǎn)化為“a?f(x)的值域”解答。
參數(shù)與變量不易或無法分離時,可以利用數(shù)形結(jié)合、分類討論、函數(shù)與方程等思想方法輔助解題,引導學生對試題進行歸類總結(jié)。
解:因為 | 2x+2|-4≥4kx-5 解集為 R,所以|2x+2|≥kx-1在R上恒成立.
等價于函數(shù)y= | 2x+2|的圖像不在函數(shù)y=kx-1的下方,可得k∈[-1,2]
【注釋】不等式 | 2x+2|≥kx-1參數(shù)分離需要考慮x的符號不易操作,反而是利用不等式兩側(cè)的兩個函數(shù)圖像間的關(guān)系,將不等式問題轉(zhuǎn)化成直線間的斜率大小問題,難度大大降低。
例5.已知函數(shù)f(x)=-x2+ax+4,g(x)=若不等式 f(x)≥g(x)的解集包含[-1,1],求a的取值范圍.
解:因為不等式f(x)≥g(x)的解集包含[-1,1]
∴ 在[-1,1]上不等式 d(x)≥g(x)恒成立,即-x2+ax+4≥|x+1|+|x-1|恒成立
∴在[-1,1]上-x2+ax+4≥(x+1)-(x-1),即-x2+ax+2≥0
Q函數(shù)h(x)=-x2+ax+2開口向下
∴在[-1,1]上h(x)min=h(-1)或h(1)
【注釋】將問題“不等式f(x)≥g(x)的解集包含[-1,1]”轉(zhuǎn)化為“在[-1,1]上不等式f(x)≥g(x)恒成立”解答。不等式-x2+ax+2≥0在[-1,1]上分離參數(shù)反而需要分類討論,直接運用二次函數(shù)的圖像單調(diào)性確定最值只在端點處產(chǎn)生。
對學生通性通法、一題多解、一題多變這三個層次的訓練,注重分類討論、參數(shù)分離、數(shù)形結(jié)合、化歸轉(zhuǎn)化等數(shù)學方法的滲透,不僅學活了知識,更重要的是完善了絕對值不等式的解題模式,達到鍛煉思維品質(zhì),培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力的目的。