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對含參函數(shù)的教學探究

2020-12-30 17:44陳圣文福州時代中學福建福州350007
數(shù)學學習與研究 2020年10期
關(guān)鍵詞:交點拋物線頂點

◎陳圣文 (福州時代中學,福建 福州 350007)

含參函數(shù)就是函數(shù)中含有不能確定的常數(shù),求解時需要對該常數(shù)的取值(大小或正負)進行討論,這樣的函數(shù)問題就是所謂的“函數(shù)的含參問題”.含參函數(shù)經(jīng)常作為中考數(shù)學的壓軸題出現(xiàn),因此含參函數(shù)的重要性不言而喻.新課程標準指出:應充分考慮本階段學生數(shù)學學習特點,各個領(lǐng)域?qū)W生的認知規(guī)律和心理特征,這樣有利于激發(fā)學生的學習興趣,引發(fā)數(shù)學思考;充分考慮數(shù)學本身的特點,體現(xiàn)數(shù)學的實質(zhì);在呈現(xiàn)作為知識與技能的數(shù)學結(jié)果的同時,重視學生已有的經(jīng)驗,使學生體驗從實際背景中抽象出數(shù)學問題、構(gòu)建數(shù)學模型、尋求結(jié)果、解決問題的過程.教師在實際教學中發(fā)現(xiàn)學生在解決含參函數(shù)問題時存在很多不足,因此本文嘗試以幾道中考題為例進行分析,以期能尋求高效的解題思路和方法,提高學生的解題能力.

學生解決參數(shù)問題的最大困難是什么? 就是根本不理解參數(shù)代表什么意義.例如在學習一次函數(shù)時,出現(xiàn)這樣的一次函數(shù)y=kx+k(k≠0),有些同學就會忽略這個函數(shù)隱含的條件,也就是當x =-1 時,y =0,即這條直線過定點(-1,0),所以參數(shù)k 起何作用? 我們在這里就要給學生介紹清楚,k 會改變,但不變的又是什么,如果一次函數(shù)講清楚了,到學習二次函數(shù)y=ax2-2ax+a(a≠0)時,學生就會發(fā)現(xiàn),這個二次函數(shù)隱含了很多信息,比如它的對稱軸為直線x =1,頂點為(1,0).

在二次函數(shù)中有一題:

例1已知A(0,1),B(2,1),若函數(shù)y=x2-2kx+k2+k(k-1≤x≤k+1)的圖像與線段AB 恰有一個公共點,求k 的取值范圍.

在這道題中,學生認為困難的地方在哪兒? 函數(shù)如果能夠配方為y=(x-k)2+k,不難發(fā)現(xiàn)頂點為(k,k),但問題在于,自變量取值范圍也同樣含參,那怎么破解? 這可是多數(shù)同學望而卻步的難點,仔細觀察發(fā)現(xiàn)連不等式兩邊都有k,如果消參數(shù)k,則兩式對減得(k+1)-(k-1)=2,所以它是一條定長為2 的線段,如果僅到這一步,學生仍無法入手,再發(fā)現(xiàn)連不等式兩邊都有1 與-1,所以兩式對加,我們發(fā)現(xiàn)(k+1)+(k-1)=2k,所以這條線段是關(guān)于直線x =k,即拋物線的對稱軸對稱的.那么這題所有的問題就迎刃而解了,所以首先從學生畏懼點入手,才是解決問題的關(guān)鍵.

接下來我們再以一道最值問題來研究,這是初中數(shù)學中常見的問題,也是含參函數(shù)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題,如何巧妙解決最值問題是十分值得思考的問題.

例2已知拋物線y=mx2+(m-2)x-2m+2(m≠0).

(1)求證:拋物線與x 軸有交點.

(2)若拋物線與x 軸交于點A(x1,0),B(x2,0),且點A在點B 的右側(cè),x1+2x2=1.

①求m 的值;

首先,題目很簡潔,二次函數(shù)含參數(shù)m,m 起的作用是什么? 對下面的問題有何影響?

第(1)問是最基礎的考點,主要考查Δ 的應用,通過Δ=(m-2)2-4m(-2m+2)=9m2-12m+4 =(3m-2)2≥0 來證明拋物線與x 軸有交點.這問中m 起什么作用? 可以喚起學生對含參問題的討論,如果不配成完全平方式,又變成了關(guān)于m 的二次函數(shù),還要繼續(xù)討論新拋物線與x 軸的交點情況,所以采用配方(即代數(shù)法)來完成.可見參數(shù)確實會干擾部分同學解題.第(2)問的第一步是求m 的值,這時,我們可以來解決m 的影響,有了參數(shù)m,拋物線哪些是變化的,哪些是不變的? 通過(1)不難發(fā)現(xiàn),Δ 可化為完全平方數(shù),說明該拋物線與x 軸交點是可以計算的,不管是用因式分解法還是公式法都可以算出兩個交點為(1,0)和可見m 會影響其中一個交點.所以這里面就涉及了分類討論的數(shù)學思想,由參數(shù)m 控制的這個點在(1,0)的左邊還是右邊,再求拋物線的對稱軸為直線然后代入拋物線解析式求解m.第(2)問中的②引入了新的參數(shù)n,點有什么意義? 這就是縱坐標可以看成關(guān)于橫坐標n 的一次函數(shù),即G 是直線上的點,從而通過數(shù)形結(jié)合,求解得出PG 的最小值.

從上面這道中考題來分析,可以說從一維的數(shù)軸開始,從變量產(chǎn)生開始,到二維的平面直角坐標系,函數(shù)與變量就緊密地聯(lián)系在一起了.在教學過程中,教師要重視變量起的作用,含參的目的是讓變量有更多種可能,在教學中思考,如果含參了,哪些是變的,哪些是不變的.教師也要指導學生發(fā)現(xiàn)參數(shù)的作用在哪兒,對解題的影響有哪些? 這樣學生就不懼問題了.而對于函數(shù)教學,教師要使學生了解變量之間的關(guān)系,就不可避免地要結(jié)合函數(shù)的圖像,因為圖像對函數(shù)起著至關(guān)重要的作用.對于初中函數(shù)教學來說,圖像的變化在教學中常常屬于正向教學,即給出變化方式,再進行函數(shù)形式討論,這實際上壓縮了學優(yōu)生的思維廣度.在函數(shù)圖像變化的教學中,教師要適當進行逆向教學,即給出變化后的函數(shù)形式,逆向思考這是怎樣的變化,這對于學生來說是大有益處的,也會讓學優(yōu)生在完成義務教育階段之后,更快地適應高中千變?nèi)f化的數(shù)學學習.

再看一題:2019 年廈門一檢試題,來分析:在含參函數(shù)中經(jīng)常出現(xiàn)求拋物線中幾何圖形的問題,縱觀近些年來,不論是廈門中考還是福建省考最后的壓軸大題,都是以含參問題不同的形式作為考題出現(xiàn)在試卷中的.

例3在平面直角坐標系xOy 中,點A(0,2),B(p,q)在直線l 上,拋物線m 經(jīng)過點B,C(p+4,q),且它的頂點N 在直線l 上.

(1)若B(-2,1).

①請在平面直角坐標系中畫出直線l 與拋物線m 的示意圖;

②設拋物線m 上的點Q 的橫坐標為e(-2≤e≤0),過點Q 作x 軸的垂線,與直線l 交于點H.若QH =d,當d 隨e的增大而增大時,求e 的取值范圍.

(2)拋物線m 與y 軸交于點F,當拋物線m 與x 軸有唯一交點時,判斷△NOF 的形狀并說明理由.

此題題干就含p,q 兩個參數(shù),在問題(1)的設置中,添加條件“若B(-2,1)”,則參數(shù)p,q 不再起作用了,都可以求出,而在(1)的第②問中,又引入Q 的橫坐標為e,并繼續(xù)添加“QH=d”,這樣多了兩個參數(shù)e 與d,進一步把難度加大,那這兩個參數(shù)之間有什么聯(lián)系就是此題的突破口.經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)d 實際上就是點Q 與點H 的縱坐標差,故只要將Q,H縱坐標用含e 的代數(shù)式表達即可.在第(2)問中,又回到最初的主干信息,點B(p,q),點C(p+4,q)這兩點中的參數(shù)p,q 到底起什么作用,它們之間的聯(lián)系又是什么就成為思考的線索了.發(fā)現(xiàn),這兩點縱坐標相同,兩點又都在拋物線上,于是可知這兩點關(guān)于對稱軸對稱,接下來就是頂點問題了,頂點在x 軸上,故頂點可以用含p 的代數(shù)式表示,即N 為(p+2,0),又因為頂點N 在直線l 上,點A,B 又在直線l 上,所以直線l 又可以用含p,q 的代數(shù)式表示,所以就又形成新的p,q 關(guān)系式,接下來的問題就迎刃而解了.當然此題還涉及根據(jù)點的坐標判斷三角形的形狀,求出相應點坐標和拋物線的解析式,然后判斷三角形的形狀.如果學生解決這一類題目有些困難,那么教師可以考慮為學生準備一道類似的證明題,通過這樣的反復練習夯實基礎,學生在解決這樣的問題時會變得游刃有余,對于這方面內(nèi)容可另外研究.

由此可知,含參問題不可怕,就是不斷從中找出參數(shù)間的聯(lián)系,而這種聯(lián)系往往相互制約,為了達到最簡捷的目的,就是將多元參數(shù)盡可能消元,即利用我們的消元思想.而這種消元意識完全可以在平常教學中滲透.回歸初一課本,在二元方程中的消元不正是我們解決問題的源頭嗎? 同時,了解函數(shù)及其圖像必不可少,像上題中,找到不同參數(shù)的關(guān)系,同樣是借助函數(shù)圖像來解決問題的,教學中既要回歸課本,也不能拘泥于課本.

目前含參函數(shù)的題型越來越受到關(guān)注,這使得我們接下來的教學啟發(fā)和教學方向越來越清晰,當函數(shù)的題目不再幾何化,而是回歸函數(shù)本質(zhì)時,提升學生解決含參問題的能力就顯得越發(fā)重要了.而在高中階段,教師培養(yǎng)學生從不同角度對函數(shù)的性質(zhì)與變化進行理解是非常必要的.函數(shù)的魅力在于其無窮的變化,含參讓函數(shù)回歸本質(zhì),教學的腳步也應該跟上這種變化,這樣才能讓我們與時俱進,不斷提升自我,讓學生真正體會到函數(shù)的魅力.希望本文可以起到拋磚引玉的作用,為學生解題提供好的思路和方法.

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