不少同學對解數學題很是“撓頭”,其實,數形結合很重要,勾畫出示意圖,走好解題的第一步,整道題的解決也就勢如破竹了,下面的幾例就很能說明這第一步的重要性.
例1已知函數f(x)=ax2+x(a∈R),若對于任意a∈R都有|f()|≤1恒成立,則滿足題意的a的最大整數值為()
A. -2B. 0C. 2 D. 4
易錯提示 很多同學會按部就班地把|f()|≤1表述成|a()2+|1,即|ax2+x(x2+1)|≤(x2+1)2,再做下去,則要么是八次不等式,要不就是分類討論,難度大得幾乎束手無策,只好亂選一氣!
解析 注意到當x>0時總有≤=,g(x)=為奇函數,所以對于任意x∈R都有-≤≤.因此,令t=,則t∈[-,]只需針對a的四個值:-2,0,2,4,從大到小驗證函數f(t)=at2+t在閉區間[-,]對應的函數值的絕對值是否存在超過1的情況即可:對于函數f(t)=4t2+t,f()=>1不符合題意;函數f(t)=2t2+t的圖像的對稱軸為t=-,且-到的距離比-到-的距離遠,f(-)=-,f()=1符合題意!至此對于a的值為-2,0已不必再驗證,故選C.
點評 本題題設條件并沒有函數f(x)=ax2+x與g
(x)=的圖像,但想到了奇函數g(x)=的圖像與性質,將問題等價轉化為研究我們熟悉的二次函數f(t)=at2+t在閉區間[-,]上的最值問題,無論是解答的難度還是解題的速度都得到了優化,可謂“胸中有圖千般好,無圖解題寸難行”!
例2已知函數y=f(x)的定義域為R,在區間[0,+∞)上是單調遞增函數,且f()=0.若函數y=f(x-1)的圖像關于直線x=1對稱,求不等式f()>0的解集.
策略提示 函數y=f(x)是抽象函數,其解題策略是要么利用具體模型解答(本題不容易找到合適的函數模型),要么勾畫示意圖,利用圖形的直觀性降低該抽象函數的難度!
解析 函數y=f(x-1)的圖像關于直線x=1對稱,則函數y=f(x)的圖像關于直線x=0(y軸)對稱,y=f(x)在[0,+∞)區間上是單調遞增函數,畫出其示意圖如圖1所示,則原不等式問題可轉化為解>與<-,->0的解集為{x|x<-1或x>1},+<0的解集為{x|-1
點評 從函數y=f(x-1)的圖像與函數y=f(x)的圖像的平移關系入手,判斷出抽象函數y=f(x)實質上是偶函數(示意圖中使用了最簡單的直線),再結合整體思想,把問題f()>0轉化成解不等式>與<-(即||>),解題的第一步依然是畫出示意圖!
例3 已知函數f(x)=|lgx|,若正實數a
(1)求a與b的關系;(2)證明必有滿足3
解析 先畫出函數f(x)=|lgx|的圖像,如圖2所示.
(1)由0 (2) ∵ 0=1,即>1, f(b)=2f()可表示為lgb=2lg,即b=()2,展開可得a2+2ab+b2=4b,整理為b2-4b+a2+2=0(*),設g(b)=b2-4b+a2+2,則g(3)g(4)=(a2-1)(a2+2),∵0 點評 根據題意畫出示意圖,利用圖形的直觀可以減少很大的計算量.利用均值不等式判斷出>1是避免分類討論的關鍵,充分利用二次函數圖像與二次方程之間的關系,使實數b的存在性判斷變成了容易操作的函數零點的判斷. 例4 (2010年湖北八校高三聯考)設函數f(x)=|2-x2|,若0 A. (0,2)B. (0,2]C. (0,4] D. (0,) 解析 先畫出分段二次函數f(x)=|2-x2|的圖像,如圖3所示. ∵f(a)=f(b),∴0,0<2-a2=b2-2<2( ∴a2+b2=4,a2+b2>2ab,即0 點評 排除法是解答選擇題的有效方法,本題的解答中,均值不等式和三角換元(注意新元的范圍以確定ab能否等于)是做出合理排除的關鍵. 例5 (2010屆伯樂馬全國大聯考)(1)關于x的方程|x2+4x+3|=a依次有三個解、四個解,則實數a的取值范圍分別是、. (2)關于x的方程|x2+4x+3|=ax依次有三個解、四個解,則實數a的取值范圍分別是、. 解析 令f(x)=|x2+4x+3|,直線l1:y=a,直線l2:y=ax(過坐標原點),畫出y=f(x)的圖像與直線l1、直線l2的位置關系(如圖4所示). ∵ f(-2)=1,∴當a=1時,方程|x2+4x+3|=a有三個解;而當0 令-x2-4x-3=ax,其判別式△=(4+a)2-12=a2+8a+4,由a2+8a+4=0解得a=-4+2(a=-4-2舍去). 當a=-4+2時,方程|x2+4x+3|=ax有三個解;而當-4+2 點評 函數f(x)=|x2+4x+3|的圖像是將x軸下方的部分翻折到x軸上方,曲線與直線有三個公共點,必定需要直線與曲線段相切,所以相切成為解決問題的入手點.另外,a=-4-2對應的直線l2與拋物線y=x2-4x-3在x軸下方的部分相切,所以要進行合理的取舍.如果拋開圖形,這道題的解答需要解四次方程,那可就真是小題大做了! 畫好函數的示意圖,問題的解決就已經找到了絕好的途徑(數形結合),正所謂“良好的開端是成功的一半”! 責任編校 徐國堅