前面讲了《函数与方程思想深度剖析,明白了,解题犹如神助》,本篇就函数方程思想再做细致探究。

函数和方程不等式(函数方程思想在解题中应用之函数)(1)

函数与方程的思想基本概念

我们知道函数与方程是中学数学的重要概念,它们之间有着密切的练习。函数与方程的思想是中学数学的基本思想,也是高考考察重点的7种思想方法的首座。主要依据题意构造恰当的函数或建立相应的方程来解决问题,是历来高考的重点和热点。

(1)函数思想,是用运动和变化的观点,分析和研究数学中的数量关系,建立函数关系或构造函数,运用函数的图像和性质去分析问题、转化问题,从而使问题获得解决。函数思想是对函数概念的本质认识,用于指导解题,即善于利用函数知识或函数观点观察、分析和解决问题。

的解就是函数

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的图像与

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轴的交点的横坐标(零点);函数

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也可以看作二元方程

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;通过方程进行研究,方程

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有解,当且仅当

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属于函数

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的值域;

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的图像的交点问题,就是研究方程

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的实数解的问题,函数与方程的这种相互转化关系十分重要。

函数与方程的思想在解题中的应用

(1)函数与不等式的相互转化,对函数

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,当

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时,就化为不等式

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,借助于函数的图像和性质可解决有关问题,而研究函数的性质也离不开不等式;

(2)数列的通项与前n项和是自变量为正整数的函数,用函数的观点去处理数列问题十分重要;

(3)解析几何中的许多问题,需要通过解二元方程组才能解决.这都涉及二次方程与二次函数的有关理论;

(4)立体几何中有关线段、角、面积、体积的计算,经常需要运用列方程或建立函数表达式的方法加以解决,建立空间直角坐标系后,立体几何与函数的关系更加密切。

本篇就函数方程不等式三者之间相互转化做深入探究:

例1. 关于

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的方程

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恒有解,求

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的取值范围.

解析:(法一)设

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原方程有解即方程

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有正根,

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解得

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(法二)设

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①当

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.

综上可得,

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解题策略:

对于多元方程(含参数)通常有两类办法:

一是换元,将问题转化为二次方程,利用根与系数的关系或判别式,或者利用三角函数的有界性加以解决;

二是分离变量构造函数,把方程有解转化为求函数的值域,再根据函数的图像和性质来解决。

例2.对于满足

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的一切实数,不等式

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恒成立,试求

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的取值范围.

分析:习惯上把

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当作自变量,记函数

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,于是问题转化为: 当

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时,

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恒成立,求

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的取值范围.解决这个等价的问题需要应用二次函数以及二次方程的区间根原理,可想而知,这是相当复杂的.

解:设函数

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,显然

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,则

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的一次函数,要使

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恒成立,当且仅当

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,且

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时,解得

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的取值范围是

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解题策略:

本题看上去是一个不等式问题,但是经过等价转化,把它化归为关于

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的一次函数,利用一次函数的单调性求解,解题的关键是转换变量角色。

例3.设函数

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,且存在

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使得

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成立

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(1)若

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(2)若直线

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的图像交与M,N两点,且M,N两点的连线被直线

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平分,求出

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的最大值.

分析:对于⑴小题,由题设条件易得

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,由方程根的意义可构造一个根为

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的一元二次方程,再借助韦达定理发现

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与对称轴的关系。最后运用二次函数的单调性可判断出

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;第⑵小题可先建立

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的函数关系式,再运用均值不等式可求得

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的最大值。

解析:⑴由题意

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的图像的对称轴为

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,代入直线方程,

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当且仅当

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解题策略:

若没有方程的思想意识,则不能从

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中观察出m,n是某一个一元二次方程的两根,从而也就无法得出

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这样有用的关系式,使解答陷入困境。因此,由根的意义或韦达定理构造一元二次方程是最常见的思路,不可忽视。

通过以上范例,我们清晰的看到函数-方程-不等式他们内在之间拥有这千丝万缕的联系,我们在解题的过程中不可孤立的看待每一个问题,要学会:

1.借助有关函数的性质,一是用来解决有关求值、解(证)不等式、解方程以及讨论参数的取值范围等问题,二是在问题的研究中,可以通过建立函数关系式或构造中间函数来求解;

2.许多数学问题中,一般都含有常量、变量或参数,这些参变量中必有一个处于突出的主导地位,把这个参变量称为主元,构造出关于主元的方程,主元思想有利于回避多元的困扰,解方程的实质就是分离参变量。

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