呂相紅
最值問題是高中數(shù)學函數(shù)中的關(guān)鍵知識內(nèi)容.由于傳統(tǒng)解題模式下所教授內(nèi)容散、方法雜,這些都為學生解決最值問題帶來了一定困擾,使其成為了高中函數(shù)中的一大難點.本文主要以多元化思維為例,深度探討了函數(shù)最值問題的各種求解策略.
一、定義法求解最值問題
利用定義法求解函數(shù)最值問題關(guān)鍵在于為函數(shù)最值定義.例如,可設置函數(shù)y=f(x)的定義域為I,如果存在實數(shù)M,則需要滿足以下條件:第一,對任意x∈I,都有f(x)≤M;第二,存在x0∈I,使得f(x0)=M,則有M為函數(shù)y=f(x)的最大值.
假設函數(shù)f(x)的定義域為R,下列命題中正確的是:
(1)如果存在一個常數(shù)p,使得對任意x∈R存在f(x)≥p,那么p是函數(shù)f(x)的最小值.
(2)如果存在x0∈R,使得對任意的x∈R,則有f(x)≥f(x0),則f(x0)是函數(shù)f(x)的最小值.
教師要指導學生合理利用定義域求解函數(shù)最值問題,其關(guān)鍵還在于幫助學生把握好定義內(nèi)涵,準確運用函數(shù)知識內(nèi)容,明確函數(shù)中是存在值域的,但并不一定存在最值.上述題目可由函數(shù)的最小值定義解題,首先(1)應該是假命題,它的條件雖然滿足了最小值定義中的任意性要求,但是并不滿足存在性要求.因此(1)是錯誤的.而(2)命題則是正確的,即f(x)≥f(x0)時,則f(x0)應該是函數(shù)f(x)的最小值.
二、配方法求解函數(shù)最值問題
在求解二次函數(shù)最值過程中,如果函數(shù)形式為F(x)=af2(x)+bf(x)+c,可以考慮采用配方法.例如,求函數(shù)f(x)=9x2+6x+1的最小值.
上式函數(shù)最值問題可采用配方法解題,在解題過程中則要注重自變量的取值范圍變化以及對稱軸與區(qū)間之間的相對位置關(guān)系.
二、合理利用滲透分類討論思想,解決函數(shù)最值問題
合理利用滲透分類討論思想也是能夠解決某些函數(shù)最值問題的,這里要做好概念分類、情況分類,并在分類基礎之上由儉入奢,解決某些復雜的函數(shù)最值問題.例如,在求解函數(shù)y=2-2acosx-sin2x的最大值與最小值過程中,需要先將原函數(shù)進行轉(zhuǎn)化.
y=(cosx-a)2+1-a2=(t-a)2+1-a2=f(t)
可將原問題轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)在某一區(qū)間中的最值問題,但實際上這個問題非常復雜,教師可以專門講二次函數(shù)的對稱軸與定義域之間的位置關(guān)系為學生掰開揉碎進行分類講解討論.例如,首先給出函數(shù)的對稱軸方程應該為:t=a,它的定義域區(qū)間應該為[-1,1],此時可參考二次函數(shù)圖像分4種情況為學生提出針對性的解題思路.
第一種:如果a<-1,則有ymax=f(1)=2-2a,ymin=f(-1)=2+2a;
第二種:如果-1≤a≤0,則有ymax=f(1)=2-2a,ymin=f(a)=1-a2;
第三種:如果0≤a≤1,則有ymax=f(-1)=2+2a,ymin=f(a)=1-a2.
在上述最值問題解題過程中就滲透了分類討論思想,它能夠幫助學生大量積累數(shù)學學習經(jīng)驗,非常有利于培養(yǎng)學生全面思考問題的能力.
三、合理利用函數(shù)轉(zhuǎn)化思想,歸納總結(jié)函數(shù)最值問題內(nèi)涵
最后要滲透函數(shù)思想,分析轉(zhuǎn)化問題,最終將最值問題歸結(jié)于函數(shù)問題,利用函數(shù)最值解決問題,幫助學生更好地掌握函數(shù)相關(guān)思想.教師要注重為學生滲透講解各種函數(shù)思想方法,教會他們合理把握二次函數(shù)知識內(nèi)容,將最值問題轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)最值問題再進行求解.在一些二元函數(shù)的最值問題中如果已知存在兩個變量,且兩個變量存在相依關(guān)系(通常為二元方程),則應該對該類問題合理運用函數(shù)轉(zhuǎn)化思想.例如代入消元法就可將二元函數(shù)轉(zhuǎn)化為一元函數(shù)再進行最值求解.
例如,已知an=n-97n-98(n∈N+),在數(shù)列{an}的前30項中,求解最大項與最小項.
該題目中存在數(shù)列{an},同時它的通項公式an可以理解為n的函數(shù)式,此時可將原問題理解轉(zhuǎn)化為如果有n∈N+且存在n≤30時,求解函數(shù)an的最大值與最小值.此時可以分析其中一種情況,如果n∈N+且10≤n≤30,則an表示減函數(shù),且有an>1,此時a30最小,a10最大.
這道問題中數(shù)學函數(shù)思想非常明確,且它與最值問題也實現(xiàn)了緊密關(guān)聯(lián),采用最值問題可分多種情況解決這一函數(shù)問題,而像化歸、分類討論以及數(shù)形結(jié)合等都能解決這一問題.