題型1:正比例、反比例和一次函數(shù)型
例1.某地區(qū)1995年底沙漠面積為95萬公頃,為了解該地區(qū)沙漠面積的變化情況,進行了連續(xù)5年的觀測,并將每年年底的觀測結果記錄如下表。根據此表所給的信息進行預測:(1)如果不采取任何措施,那么到2010年底,該地區(qū)的沙漠面積將大約變?yōu)槎嗌偃f公頃;(2)如果從2000年底后采取植樹造林等措施,每年改造0.6萬公頃沙漠,那么到哪一年年底該地區(qū)沙漠面積減少到90萬公頃?
|
觀測時間 |
1996年底 |
1997年底 |
1998年底 |
1999年底 |
2000年底 |
|
該地區(qū)沙漠比原有面積增加數(shù)(萬公頃) |
0.2000 |
0.4000 |
0.6001 |
0.7999 |
1.0001 |
解析:(1)由表觀察知,沙漠面積增加數(shù)y與年份數(shù)x之間的關系圖象近似地為一次函數(shù)y=kx+b的圖象。
將x=1,y=0.2與x=2,y=0.4,代入y=kx+b,
求得k=0.2,b=0,
所以y=0.2x(x∈N)。
因為原有沙漠面積為95萬公頃,則到2010年底沙漠面積大約為
95+0.5×15=98(萬公頃)。
(2)設從1996年算起,第x年年底該地區(qū)沙漠面積能減少到90萬公頃,由題意得
95+0.2x-0.6(x-5)=90,
解得x=20(年)。
故到2015年年底,該地區(qū)沙漠面積減少到90萬公頃。
點評:初中我們學習過的正比例、反比例和一元一次函數(shù)的定義和基本性質,我們要牢固掌握。特別是題目中出現(xiàn)的“成正比例”、“成反比例”等條件要應用好。
例2.(2006安徽理21)(已知函數(shù)
在R上有定義,對任何實數(shù)
和任何實數(shù)
,都有![]()
(Ⅰ)證明
;
(Ⅱ)證明
其中
和
均為常數(shù);
證明(Ⅰ)令
,則
,∵
,∴
。
(Ⅱ)①令
,∵
,∴
,則
。
假設
時,![]()
,則
,而
,∴
,即
成立。
②令
,∵
,∴
,![]()
假設
時,![]()
,則
,而
,∴
,即
成立!
成立。
點評:該題應用了正比例函數(shù)的數(shù)字特征,從而使問題得到簡化。而不是一味的向函數(shù)求值方面靠攏。
題型2:二次函數(shù)型
例3.一輛中型客車的營運總利潤y(單位:萬元)與營運年數(shù)x(x∈N)的變化關系如表所示,則客車的運輸年數(shù)為()時該客車的年平均利潤最大。
(A)4 (B)5 (C)6 (D)7
|
x年 |
4 |
6 |
8 |
… |
|
|
7 |
11 |
7 |
… |
解析:表中已給出了二次函數(shù)模型
,
由表中數(shù)據知,二次函數(shù)的圖象上存在三點(4,7),(6,11),(8,7),則
。
解得a=-1,b=12,c=-25,
即
。
![]()
而取“=”的條件為
,
即x=5,故選(B)。
點評:一元二次函數(shù)是高中數(shù)學函數(shù)中最重要的一個模型,解決此類問題要充分利用二次函數(shù)的結論和性質,解決好實際問題。
例4.行駛中的汽車,在剎車后由于慣性的作用,要繼續(xù)向前滑行一段距離后才會停下,這段距離叫剎車距離。為測定某種型號汽車的剎車性能,對這種型號的汽車在國道公路上進行測試,測試所得數(shù)據如下表。在一次由這種型號的汽車發(fā)生的交通事故中,測得剎車距離為15.13m,問汽車在剎車時的速度是多少?
|
剎車時車速v/km/h |
15 |
30 |
40 |
50 |
60 |
80 |
|
剎車距離s/m |
1.23 |
7.30 |
12.2 |
18.40 |
25.80 |
44.40 |
解析:所求問題就變?yōu)楦鶕媳頂?shù)據,建立描述v與s之間關系的數(shù)學模型的問題。此模型不能由表格中的數(shù)據直接看出,因此,以剎車時車速v為橫軸,以剎車距離s為縱軸建立直角坐標系。根據表中的數(shù)據作散點圖,可看出應選擇二次函數(shù)作擬合函數(shù)。假設變量v與s之間有如下關系式:
,因為車速為0時,剎車距離也為0,所以二次曲線的圖象應通過原點(0,0)。再在散點圖中任意選取兩點A(30,7.30),B(80,44.40)代入,解出a、b、c于是
。(代入其他數(shù)據有偏差是許可的)
將s=15.13代入得
,
解得v≈45.07。
所以,汽車在剎車時的速度是45.07km/h。
例5.(2003北京春,理、文21)某租賃公司擁有汽車100輛.當每輛車的月租金為3000元時,可全部租出.當每輛車的月租金每增加50元時,未租出的車將會增加一輛.租出的車每輛每月需要維護費150元,未租出的車每輛每月需要維護費50元.
(1)當每輛車的月租金定為3600元時,能租出多少輛車?
(2)當每輛車的月租金定為多少元時,租賃公司的月收益最大?最大月收益是多少?
解:(1)當每輛車的月租金定為3600元時,未租出的車輛數(shù)為:
=12,所以這時租出了88輛車.
(2)設每輛車的月租金定為x元,則租賃公司的月收益為:f(x)=(100-
)(x-150)-
×50,整理得:f(x)=-
+162x-21000=-
(x-4050)2+307050.所以,當x=4050時,f(x)最大,其最大值為f(4050)=307050.即當每輛車的月租金定為4050元時,租賃公司的月收益最大,最大收益為307050元.
點評:本題貼近生活。要求考生讀懂題目,迅速準確建立數(shù)學模型,把實際問題轉化為數(shù)學問題并加以解決。
題型3:分段函數(shù)型
例6.某集團公司在2000年斥巨資分三期興建垃圾資源化處理工廠,如下表:
|
一期2000年投入 1億元 |
興建垃圾堆肥廠 |
年處理有機肥十多萬噸 |
年綜合收益 2千萬元 |
|
二期2002年投入 4億元 |
興建垃圾焚燒發(fā)電一廠 |
年發(fā)電量1.3億kw/h |
年綜合收益 4千萬元 |
|
三期2004年投入 2億元 |
興建垃圾焚燒發(fā)電二廠 |
年發(fā)電量1.3億kw/h |
年綜合收益 4千萬元 |
如果每期的投次從第二年開始見效,且不考慮存貸款利息,設2000年以后的x年的總收益為f(x)(單位:千萬元),試求f(x)的表達式,并預測到哪一年能收回全部投資款。
解析:由表中的數(shù)據知,本題需用分段函數(shù)進行處理。由表中的數(shù)據易得,
f(x)=
。
顯然,當n≤4時,不能收回投資款。
當n≥5時,由f(n)=10n-24>70,
得n>9.4,取n=10。
所以到2010年可以收回全部投資款。
點評:分段函數(shù)是根據實際問題分類討論函數(shù)的解析式,從而尋求在不同情況下實際問題的處理結果。
例7.(2000全國,21)某蔬菜基地種植西紅柿,由歷年市場行情得知,從二月一日起的300天內,西紅柿市場售價與上市時間的關系用圖2-10中(1)的一條折線表示;西紅柿的種植成本與上市時間的關系用圖2-10中(2)的拋物線表示.
![]()
圖2-10
(1)寫出圖中(1)表示的市場售價與時間的函數(shù)關系式P=f(t);
寫出圖中(2)表示的種植成本與時間的函數(shù)關系式Q=g(t);
(2)認定市場售價減去種植成本為純收益,問何時上市的西紅柿純收益最大?
(注:市場售價和種植成本的單位:元/102 ,kg,時間單位:天)
解:(1)由圖(1)可得市場售價與時間的函數(shù)關系為
f(t)=![]()
由圖(2)可得種植成本與時間的函數(shù)關系為
g(t)=
(t-150)2+100,0≤t≤300.
(2)設t時刻的純收益為h(t),則由題意得h(t)=f(t)-g(t),
即h(t)=![]()
當0≤t≤200時,配方整理得h(t)=-
(t-50)2+100,
所以,當t=50時,h(t)取得區(qū)間[0,200]上的最大值100;
當200<t≤300時,配方整理得
h(t)=-
(t-350)2+100,
所以,當t=300時,h(t)取得區(qū)間(200,300]上的最大值87.5.
綜上,由100>87.5可知,h(t)在區(qū)間[0,300]上可以取得最大值100,此時t=50,即從二月一日開始的第50天時,上市的西紅柿純收益最大.
點評:本題主要考查由函數(shù)圖象建立函數(shù)關系式和求函數(shù)最大值的問題.考查運用所學知識解決實際問題的能力.
題型4:三角函數(shù)型
例8.某港口水的深度y(m)是時間t(0≤t≤24,單位:h)的函數(shù),記作y=f(t)。下面是某日水深的數(shù)據:
|
t/h |
0 |
3 |
6 |
9 |
12 |
15 |
18 |
21 |
24 |
|
y/m |
10.0 |
13.0 |
9.9 |
7.0 |
10.0 |
13.0 |
10.1 |
7.0 |
10.0 |
經長期觀察,y=f(t)的曲線可以近似地看成函數(shù)y=Asinωt+b的圖象。(1)試根據以上數(shù)據求出函數(shù)y=f(t)的近似表達式;(2)一般情況下,船舶航行時,船底離海底的距離為5m或5m以上時認為是安全的(船舶?繒r,船底只需不碰海底即可)。某船吃水深度(船底離水面的距離)為6.5m,如果該船希望在同一天內安全進出港,請問,它最多能在港內停留多少時間(忽進出港所需的時間)?
解析:題中直接給出了具體的數(shù)學模型,因此可直接采用表中的數(shù)據進行解答。
(1)由表中數(shù)據易得
,周期T=12,
,b=10,
所以
。
(2)由題意,該船進出港時,水深應不小于
5+6.5=11.5(m),
所以
,
化為
,
應有
,
解得12k+1≤t≤12k+5 (k∈Z)。
在同一天內取k=0或1,
所以1≤t≤5或13≤t≤17,
所以該船最早能在凌晨1時進港,最晚在下午17時出港,在港口內最多停留16個小時。
點評:三角型函數(shù)解決實際問題要以三角函數(shù)的性質為先,通過其單調性、周期性等性質解決實際問題。特別是與物理知識中的電壓、電流、簡諧振動等知識結合到到一塊來出題,為此我們要對這些物理模型做到深入了解。
題型5:不等式型
例9.(2006湖南理20)對1個單位質量的含污物體進行清洗, 清洗前其清潔度(含污物體的清潔度定義為:
為
, 要求清洗完后的清潔度為
. 有兩種方案可供選擇, 方案甲: 一次清洗; 方案乙: 分兩次清洗. 該物體初次清洗后受殘留水等因素影響, 其質量變?yōu)?sub>
. 設用
單位質量的水初次清洗后的清潔度是![]()
, 用
單位質量的水第二次清洗后的清潔度是
,
其中![]()
是該物體初次清洗后的清潔度.。
(Ⅰ)分別求出方案甲以及
時方案乙的用水量, 并比較哪一種方案用水量較少;
(Ⅱ)若采用方案乙, 當
為某固定值時, 如何安排初次與第二次清洗的用水量, 使總用水量最小? 并討論
取不同數(shù)值時對最少總用水量多少的影響.
解析:(Ⅰ)設方案甲與方案乙的用水量分別為x與z,由題設有
=0.99,解得x=19.
由
得方案乙初次用水量為3, 第二次用水量y滿足方程:
解得y=4
,故z=4
+3.
即兩種方案的用水量分別為19與4
+3.
因為當
,故方案乙的用水量較少.
(II)設初次與第二次清洗的用水量分別為
與
,類似(I)得
,
(*)
于是
+![]()
![]()
當
為定值時,
,
當且僅當
時等號成立.此時
![]()
將
代入(*)式得![]()
故
時總用水量最少,
此時第一次與第二次用水量分別為
,
最少總用水量是
.
當
,故T(
)是增函數(shù),這說明,隨著
的值的最少總用水量, 最少總用水量最少總用水量.
點評:該題建立了函數(shù)解析式后,通過基本不等式“
”解釋了函數(shù)的最值情況,而解決了實際問題。該問題也可以用二次函數(shù)的單調性判斷。
例10.(2001上海,文、理21)用水清洗一堆蔬菜上殘留的農藥.對用一定量的水清洗一次的效果作如下假定:用1個單位量的水可洗掉蔬菜上殘留農藥量的
,用水越多洗掉的農藥量也越多,但總還有農藥殘留在蔬菜上.設用x單位量的水清洗一次以后,蔬菜上殘留的農藥量與本次清洗前殘留的農藥量之比為函數(shù)f(x).
(1)試規(guī)定f(0)的值,并解釋其實際意義;
(2)試根據假定寫出函數(shù)f(x)應該滿足的條件和具有的性質;
(3)設f(x)=
,現(xiàn)有a(a>0)單位量的水,可以清洗一次,也
可以把水平均分成2份后清洗兩次,試問用哪種方案清洗后蔬菜上殘留的農藥量比較少?說明理由
解:(1)f(0)=1表示沒有用水洗時,蔬菜上的農藥量將保持原樣.
(2)函數(shù)f(x)應該滿足的條件和具有的性質是:f(0)=1,f(1)=
,
在[0,+∞)上f(x)單調遞減,且0<f(x)≤1.
(3)設僅清洗一次,殘留的農藥量為f1=
,清洗兩次后,殘留的農藥量為
f2=
,
則f1-f2=
.
于是,當a>2
時,f1>f2;當a=2
時,f1=f2;當0<a<2
時,f1<f2.
因此,當a>2
時,清洗兩次后殘留的農藥量較少;
當a=2
時,兩種清洗方法具有相同的效果;
當0<a<2
時,一次清洗殘留的農藥量較少.
點評:本題主要考查運用所學數(shù)學知識和方法解決實際問題的能力。以及函數(shù)概念、性質和不等式證明的基本方法。
題型6:指數(shù)、對數(shù)型函數(shù)
例11.有一個湖泊受污染,其湖水的容量為V立方米,每天流入湖的水量等于流出湖的水量,F(xiàn)假設下雨和蒸發(fā)平衡,且污染物和湖水均勻混合。
用
,表示某一時刻一立方米湖水中所含污染物的克數(shù)(我們稱其湖水污染質量分數(shù)),
表示湖水污染初始質量分數(shù)。
(1)當湖水污染質量分數(shù)為常數(shù)時,求湖水污染初始質量分數(shù);
(2)分析
時,湖水的污染程度如何。
解析:
(1)設
,
因為
為常數(shù),
,即
,
則
;
(2)設
,
![]()
![]()
=![]()
因為
,
,
。污染越來越嚴重。
點評:通過研究指數(shù)函數(shù)的性質解釋實際問題。我們要掌握底數(shù)
兩種基本情況下函數(shù)的性質特別是單調性和值域的差別,它能幫我們解釋具體問題。譬如向題目中出現(xiàn)的“污染越來越嚴重”還是“污染越來越輕”
例12.現(xiàn)有某種細胞100個,其中有占總數(shù)
的細胞每小時分裂一次,即由1個細胞分裂成2個細胞,按這種規(guī)律發(fā)展下去,經過多少小時,細胞總數(shù)可以超過
個?(參考數(shù)據:
).
解析:現(xiàn)有細胞100個,先考慮經過1、2、3、4個小時后的細胞總數(shù),
1小時后,細胞總數(shù)為
;
2小時后,細胞總數(shù)為
;
3小時后,細胞總數(shù)為
;
4小時后,細胞總數(shù)為
;
可見,細胞總數(shù)
與時間
(小時)之間的函數(shù)關系為:
,![]()
由
,得
,兩邊取以10為底的對數(shù),得
,
∴
,
∵
,
∴
.
答:經過46小時,細胞總數(shù)超過
個。
點評:對于指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)要熟練應用近似計算的知識,來對事件進行合理的解析。
1.解決實際問題的解題過程
(1)對實際問題進行抽象概括:研究實際問題中量與量之間的關系,確定變量之間的主、被動關系,并用x、y分別表示問題中的變量;
(2)建立函數(shù)模型:將變量y表示為x的函數(shù),在中學數(shù)學內,我們建立的函數(shù)模型一般都是函數(shù)的解析式;
(3)求解函數(shù)模型:根據實際問題所需要解決的目標及函數(shù)式的結構特點正確選擇函數(shù)知識求得函數(shù)模型的解,并還原為實際問題的解.
這些步驟用框圖表示:
![]()
函數(shù)應用問題是高考的熱點,高考對應用題的考察即考小題又考大題,而且分值呈上升的趨勢。高考中重視對環(huán)境保護及數(shù)學課外的的綜合性應用題等的考察。出于“立意”和創(chuàng)設情景的需要,函數(shù)試題設置問題的角度和方式也不斷創(chuàng)新,重視函數(shù)思想的考察,加大函數(shù)應用題、探索題、開放題和信息題的考察力度,從而使高考考題顯得新穎、生動和靈活。
預測2007年的高考,將再現(xiàn)其獨特的考察作用,而函數(shù)類應用題,是考察的重點,因而要認真準備應用題型、探索型和綜合題型,加大訓練力度,重視關于函數(shù)的數(shù)學建模問題,學會用數(shù)學和方法尋求規(guī)律找出解題策略。
(1)題型多以大題出現(xiàn),以實際問題為背景,通過解決數(shù)學問題的過程,解釋問題;
(2)題目涉及的函數(shù)多以基本初等函數(shù)為載體,通過它們的性質(單調性、極值和最值等)來解釋生活現(xiàn)象,主要涉計經濟、環(huán)保、能源、健康等社會現(xiàn)象。
2.收集一些社會生活中普遍使用的函數(shù)模型(指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)、分段函數(shù)等)的實例,了解函數(shù)模型的廣泛應用。
1.利用計算工具,比較指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)以及冪函數(shù)增長差異;結合實例體會直線上升、指數(shù)爆炸、對數(shù)增長等不同函數(shù)類型增長的含義;
2.學習二次函數(shù),可以從兩個方面入手:一是解析式,二是圖像特征. 從解析式出發(fā),可以進行純粹的代數(shù)推理,這種代數(shù)推理、論證的能力反映出一個人的基本數(shù)學素養(yǎng);從圖像特征出發(fā),可以實現(xiàn)數(shù)與形的自然結合,這正是中學數(shù)學中一種非常重要的思想方法. 本文將從這兩個方面研究涉及二次函數(shù)的一些綜合問題。
由于二次函數(shù)的解析式簡捷明了,易于變形(一般式、頂點式、零點式等),所以,在解決二次函數(shù)的問題時,常常借助其解析式,通過純代數(shù)推理,進而導出二次函數(shù)的有關性質。
(1)二次函數(shù)的一般式![]()
中有三個參數(shù)
. 解題的關鍵在于:通過三個獨立條件“確定”這三個參數(shù)。
(2)數(shù)形結合:二次函數(shù)
的圖像為拋物線,具有許多優(yōu)美的性質,如對稱性、單調性、凹凸性等。結合這些圖像特征解決有關二次函數(shù)的問題,可以化難為易,形象直觀。因為二次函數(shù)
在區(qū)間
和區(qū)間
上分別單調,所以函數(shù)
在閉區(qū)間上的最大值、最小值必在區(qū)間端點或頂點處取得;函數(shù)
在閉區(qū)間上的最大值必在區(qū)間端點或頂點處取得。
1.函數(shù)零點的求法:
①(代數(shù)法)求方程
的實數(shù)根;
②(幾何法)對于不能用求根公式的方程,可以將它與函數(shù)
的圖象聯(lián)系起來,并利用函數(shù)的性質找出零點。
題型1:方程的根與函數(shù)零點
例1.(1)方程lgx+x=3的解所在區(qū)間為( )
A.(0,1) B.(1,2) C.(2,3) D.(3,+∞)
(2)設a為常數(shù),試討論方程
的實根的個數(shù)。
解析:
(1)在同一平面直角坐標系中,畫出函數(shù)y=lgx與y=-x+3的圖象(如圖)。它們的交點橫坐標
,顯然在區(qū)間(1,3)內,由此可排除A,D
至于選B還是選C,由于畫圖精確性的限制,單憑直觀就比較困難了。實際上這是要比較
與2的大小。當x=2時,lgx=lg2,3-x=1。由于lg2<1,因此
>2,從而判定
∈(2,3),故本題應選C。
(2)
原方程等價于![]()
即![]()
構造函數(shù)
和
,作出它們的圖像,易知平行于x軸的直線與拋物線的交點情況可得:
①當
或
時,原方程有一解;
②當
時,原方程有兩解;
③當
或
時,原方程無解。
點評:圖象法求函數(shù)零點,考查學生的數(shù)形結合思想。本題是通過構造函數(shù)用數(shù)形結合法求方程lgx+x=3解所在的區(qū)間。數(shù)形結合,要在結合方面下功夫。不僅要通過圖象直觀估計,而且還要計算
的鄰近兩個函數(shù)值,通過比較其大小進行判斷。
例2.(2005廣東19)設函數(shù)
在
上滿足
,
,且在閉區(qū)間[0,7]上,只有
。
(Ⅰ)試判斷函數(shù)
的奇偶性;
(Ⅱ)試求方程
=0在閉區(qū)間[-2005,2005]上的根的個數(shù),并證明你的結論。
解析:由f(2-x)=f(2+x),f(7-x)=f(7+x)得函數(shù)
的對稱軸為
,
從而知函數(shù)
不是奇函數(shù),
由![]()
,從而知函數(shù)
的周期為![]()
又
,故函數(shù)
是非奇非偶函數(shù);
(II)由![]()
![]()
(III) 又![]()
故f(x)在[0,10]和[-10,0]上均有有兩個解,從而可知函數(shù)
在[0,2005]上有402個解,在[-2005.0]上有400個解,所以函數(shù)
在[-2005,2005]上有802個解。
點評:解題過程注重了函數(shù)的數(shù)字特征“
”,即函數(shù)的零點,也就是方程的根。
題型2:零點存在性定理
例3.(2004廣東21)設函數(shù)
,其中常數(shù)
為整數(shù)。
(1)當
為何值時,
;
(2)定理:若函數(shù)
在
上連續(xù),且
與
異號,則至少存在一點
,使得![]()
試用上述定理證明:當整數(shù)
時,方程
在
內有兩個實根。
解析:(1)函數(shù)f(x)=x-ln(x+m),x∈(-m,+∞)連續(xù),且
![]()
當x∈(-m,1-m)時,f ’(x)<0,f(x)為減函數(shù),f(x)>f(1-m)
當x∈(1-m, +∞)時,f ’(x)>0,f(x)為增函數(shù),f(x)>f(1-m)
根據函數(shù)極值判別方法,f(1-m)=1-m為極小值,而且
對x∈(-m, +∞)都有f(x)≥f(1-m)=1-m
故當整數(shù)m≤1時,f(x) ≥1-m≥0
(2)證明:由(I)知,當整數(shù)m>1時,f(1-m)=1-m<0,
函數(shù)f(x)=x-ln(x+m),在
上為連續(xù)減函數(shù).
![]()
由所給定理知,存在唯一的![]()
而當整數(shù)m>1時,
![]()
類似地,當整數(shù)m>1時,函數(shù)f(x)=x-ln(x+m),在
上為連續(xù)增函數(shù)且 f(1-m)與
異號,由所給定理知,存在唯一的![]()
故當m>1時,方程f(x)=0在
內有兩個實根。
點評:本題以信息給予的形式考察零點的存在性定理。解決該題的解題技巧主要在區(qū)間的放縮和不等式的應用上。
例4.若函數(shù)
在區(qū)間[a,b]上的圖象為連續(xù)不斷的一條曲線,則下列說法正確的是( )
A.若
,不存在實數(shù)
使得
;
B.若
,存在且只存在一個實數(shù)
使得
;
C.若
,有可能存在實數(shù)
使得
;
D.若
,有可能不存在實數(shù)
使得
;
解析:由零點存在性定理可知選項D不正確;對于選項B,可通過反例“
在區(qū)間
上滿足
,但其存在三個解
”推翻;同時選項A可通過反例“
在區(qū)間
上滿足
,但其存在兩個解
”;選項D正確,見實例“
在區(qū)間
上滿足
,但其不存在實數(shù)解”。
點評:該問題詳細介紹了零點存在性定理的理論基礎。
題型3:二分法的概念
例5.關于“二分法”求方程的近似解,說法正確的是()
A.“二分法”求方程的近似解一定可將
在[a,b]內的所有零點得到;
B.“二分法”求方程的近似解有可能得不到
在[a,b]內的零點;
C.應用“二分法”求方程的近似解,
在[a,b]內有可能無零點;
D.“二分法”求方程的近似解可能得到
在[a,b]內的精確解;
解析:如果函數(shù)在某區(qū)間滿足二分法題設,且在區(qū)間內存在兩個及以上的實根,二分法只可能求出其中的一個,只要限定了近似解的范圍就可以得到函數(shù)的近似解,二分法的實施滿足零點存在性定理,在區(qū)間內一定存在零點,甚至有可能得到函數(shù)的精確零點。
點評:該題深入解析了二分法的思想方法。
例6.方程
在[0,1]內的近似解,用“二分法”計算到
達到精確度要求。那么所取誤差限
是( )
A.0.05 B.0.005 C.0.0005 D.0.00005
解析:由四舍五入的原則知道,當
時,精度達到
。此時差限
是0.0005,選項為C。
點評:該題考察了差限的定義,以及它對精度的影響。
題型4:應用“二分法”求函數(shù)的零點和方程的近似解
例7.借助計算器,用二分法求出
在區(qū)間(1,2)內的近似解(精確到0.1)。
解析:原方程即
。
令
,
用計算器做出如下對應值表
|
x |
-2 |
-1 |
0 |
1 |
2 |
|
f(x) |
2.5820 |
3.0530 |
27918 |
1.0794 |
-4.6974 |
觀察上表,可知零點在(1,2)內
取區(qū)間中點
=1.5,且
,從而,可知零點在(1,1.5)內;
再取區(qū)間中點
=1.25,且
,從而,可知零點在(1.25,1.5)內;
同理取區(qū)間中點
=1.375,且
,從而,可知零點在(1.25,1.375)內;
由于區(qū)間(1.25,1.375)內任一值精確到0.1后都是1.3。故結果是1.3。
點評:該題系統(tǒng)的講解了二分法求方程近似解的過程,通過本題學會借助精度終止二分法的過程。
例8.借助計算器或計算機用二分法求方程
的近似解(精確到
)。
分析:本例除借助計算器或計算機確定方程解所在的大致區(qū)間和解的個數(shù)外,你是否還可以想到有什么方法確定方程的根的個數(shù)?
略解:圖象在閉區(qū)間
,
上連續(xù)的單調函數(shù)
,在
,
上至多有一個零點。
點評:①第一步確定零點所在的大致區(qū)間
,
,可利用函數(shù)性質,也可借助計算機或計算器,但盡量取端點為整數(shù)的區(qū)間,盡量縮短區(qū)間長度,通常可確定一個長度為1的區(qū)間;
②建議列表樣式如下:
|
零點所在區(qū)間 |
中點函數(shù)值 |
區(qū)間長度 |
|
[1,2] |
|
1 |
|
[1,1.5] |
|
0.5 |
|
[1.25,1.5] |
|
0.25 |
如此列表的優(yōu)勢:計算步數(shù)明確,區(qū)間長度小于精度時,即為計算的最后一步。
題型5:一元二次方程的根與一元二次函數(shù)的零點
例9. 設二次函數(shù)
,方程
的兩個根
滿足. 當
時,證明
。
證明:由題意可知
,
,
∴
,
∴ 當
時,
。
又
,
![]()
∴
,
綜上可知,所給問題獲證。
點評:在已知方程
兩根的情況下,根據函數(shù)與方程根的關系,可以寫出函數(shù)
的表達式,從而得到函數(shù)
的表達式。
例10.已知二次函數(shù)
,設方程
的兩個實數(shù)根為
和
.
(1)如果
,設函數(shù)
的對稱軸為
,求證:
;
(2)如果
,
,求
的取值范圍.
解析:設
,則
的二根為
和
。
(1)由
及
,可得
,即
,
即![]()
兩式相加得
,所以,
;
(2)由
, 可得
。
又
,所以
同號。
∴
,
等價于![]()
或
,
即
或![]()
解之得
或
。
點評:條件
實際上給出了
的兩個實數(shù)根所在的區(qū)間,因此可以考慮利用上述圖像特征去等價轉化。
題型6:一元二次函數(shù)與一元二次不等式
例11.設
,若
,
,
, 試證明:對于任意
,有
。
解析:∵
,
∴
,
∴
.
∴ 當
時,
![]()
當
時,
![]()
![]()
![]()
![]()
綜上,問題獲證。
點評:本題中,所給條件并不足以確定參數(shù)
的值,但應該注意到:所要求的結論不是確定值,而是與條件相對應的“取值范圍”,因此,我們可以用
來表示
。
例12.已知二次函數(shù)
,當
時,有
,求證:當
時,有![]()
解析:由題意知:
,
∴
,
∴ ![]()
。
由
時,有
,可得 ![]()
![]()
。
∴
,
。
(1)若
,則
在
上單調,故當
時,
![]()
∴ 此時問題獲證.
(2)若
,則當
時,
![]()
又
,
∴ 此時問題獲證。
綜上可知:當
時,有
。
點評:研究
的性質,最好能夠得出其解析式,從這個意義上說,應該盡量用已知條件來表達參數(shù)
. 確定三個參數(shù),只需三個獨立條件,本題可以考慮
,
,
,這樣做的好處有兩個:一是
的表達較為簡潔,二是由于
正好是所給條件的區(qū)間端點和中點,這樣做能夠較好地利用條件來達到控制二次函數(shù)范圍的目的。
要考慮
在區(qū)間
上函數(shù)值的取值范圍,只需考慮其最大值,也即考慮
在區(qū)間端點和頂點處的函數(shù)值。
題型7:二次函數(shù)的圖像與性質
例13.(1996上海,文、理8)在下列圖象中,二次函數(shù)y=ax2+bx與指數(shù)函數(shù)y=(
)x的圖象只可能是( )
![]()
解析一:由指數(shù)函數(shù)圖象可以看出0<
<1.拋物線方程是y=a(x+
)2-
,其頂點坐標為(-
,-
),又由0<
<1,可得-
<-
<0.觀察選擇支,可選A。
解析二:求y=ax2+bx與x軸的交點,令ax2+bx=0,解得x=0或x=-
,而-1<-
<0.故選A。
點評:本題雖小,但一定要細致觀察圖象,注意細微之處,獲得解題靈感。
例14.(2002全國高考題)設a∈R,函數(shù)f(x)=x2+|x-a|+1,x∈R.
(1)討論f(x)的奇偶性
(2)求f(x)的最小值.
解:(1)顯然a=0時,f(x)為偶函數(shù),
當a≠0時,f(a)=a2+1, f(-a)=a2+2|a|+1
f(a)≠f(-a), f(a)+f(-a)≠0
∴ 此時f(x)為非奇非偶函數(shù).
(2)首先應先去掉絕對值,再進行討論.
①當x≤a時,
.
若
,則f(x)在區(qū)間(-∞,a]上單調遞減,
∴ f(x)的最小值為f(a)=a2+1.(如圖(I))
若
,則f(x)在區(qū)間(-∞,a]上的最小值為
(如圖II).
![]()
②當x≥a時,
,
若
,則f(x)在[a,+∞]上的最小值為
(如圖III)。
若
,則f(x)在[a,+∞]上單調遞增。
則f(x)在[a,+∞]上的最小值為f(a)=a2+1.(如圖IV)。
綜上,當
時,f(x)最小值為
。
當
時,f(x)最小值為a2+1。
當
時,f(x)最小值為
。
點評:該題考察到函數(shù)的圖像與性質的綜合應用,考察了分類討論的思想。
題型8:二次函數(shù)的綜合問題
例15.(2005浙江文20)已知函數(shù)
和
的圖象關于原點對稱,且
。
(Ⅰ)求函數(shù)
的解析式;
(Ⅱ)解不等式
;
(Ⅲ)若
在
上是增函數(shù),求實數(shù)
的取值范圍。
解析:(Ⅰ)設函數(shù)
的圖象上任意一點
關于原點的對稱點為
,則![]()
∵點
在函數(shù)
的圖象上
∴![]()
(Ⅱ)由![]()
當
時,
,此時不等式無解。
當
時,
,解得
。
因此,原不等式的解集為
。
(Ⅲ)![]()
①![]()
![]()
②![]()
ⅰ)![]()
ⅱ)![]()
![]()
點評:本題主要考查函數(shù)圖象的對稱、二次函數(shù)的基本性質與不等式的應用等基礎知識,以及綜合運用所學知識分析和解決問題的能力。
例16.已知函數(shù)
。
(1)將
的圖象向右平移兩個單位,得到函數(shù)
,求函數(shù)
的解析式;
(2)函數(shù)
與函數(shù)
的圖象關于直線
對稱,求函數(shù)
的解析式;
(3)設
,已知
的最小值是
且
,求實數(shù)
的取值范圍。
解析:(1)![]()
(2)設
的圖像上一點
,點
關于
的對稱點為
,由點Q在
的圖像上,所以
,
于是 ![]()
即 ![]()
(3)
。
設
,則
。
問題轉化為:
對
恒成立. 即
對
恒成立. (*)
故必有
.(否則,若
,則關于
的二次函數(shù)
開口向下,當
充分大時,必有
;而當
時,顯然不能保證(*)成立.),此時,由于二次函數(shù)
的對稱軸
,所以,問題等價于
,即
,
解之得:
。
此時,
,故
在
取得最小值
滿足條件。
點評:緊扣二次函數(shù)的頂點式
對稱軸、最值、判別式顯合力。
3.二次函數(shù)的基本性質
(1)二次函數(shù)的三種表示法:y=ax2+bx+c;y=a(x-x1)(x-x2);y=a(x-x0)2+n。
(2)當a>0,f(x)在區(qū)間[p,q]上的最大值M,最小值m,令x0=
(p+q)。
若-
<p,則f(p)=m,f(q)=M;
若p≤-
<x0,則f(-
)=m,f(q)=M;
若x0≤-
<q,則f(p)=M,f(-
)=m;
若-
≥q,則f(p)=M,f(q)=m。
(3)二次方程f(x)=ax2+bx+c=0的實根分布及條件。
①方程f(x)=0的兩根中一根比r大,另一根比r小
a·f(r)<0;
②二次方程f(x)=0的兩根都大于r![]()
③二次方程f(x)=0在區(qū)間(p,q)內有兩根![]()
④二次方程f(x)=0在區(qū)間(p,q)內只有一根
f(p)·f(q)<0,或f(p)=0(檢驗)或f(q)=0(檢驗)檢驗另一根若在(p,q)內成立。
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