含參數(shù)不等式恒成立問題具有較強(qiáng)的抽象性,運(yùn)用了大量的數(shù)學(xué)符號(hào)語言,蘊(yùn)含豐富的數(shù)學(xué)思想方法,對(duì)學(xué)生的抽象思維能力和邏輯思維能力有較強(qiáng)的要求. 含參數(shù)不等式恒成立問題在歷年的高考試題和模擬題中經(jīng)常出現(xiàn),是考查函數(shù)、方程、不等式等知識(shí)交匯點(diǎn)的好素材. 但在現(xiàn)行的教材中,課本沒有專門的內(nèi)容介紹這一方面的問題,很少有例題或習(xí)題涉及,因此,筆者在上完數(shù)學(xué)必修5不等式之后,以專題的形式向?qū)W生介紹此類問題. 筆者在備課碰到了兩個(gè)問題:(1)學(xué)生目前的知識(shí)體系還不全面,剛學(xué)完必修的內(nèi)容,知識(shí)水平有限,本內(nèi)容所涉及的思想方法又較多,很多方法在此無法展開;(2)筆者所帶的班級(jí)的生源是屬于中等生居多的普通班級(jí),他們在抽象思維的意識(shí)和能力明顯較低 ,多數(shù)學(xué)生在形式化材料的閱讀理解與運(yùn)用方面存在困難,抽象符號(hào)表示能力較差,思考問題缺乏嚴(yán)密性,理解問題浮于表面,不及本質(zhì). 為此,筆者專門參閱了大量的資料,學(xué)習(xí)他人在此類問題的很多優(yōu)秀的做法,但總覺得大部分涉及的問題面很廣,對(duì)知識(shí)層次要求很高,對(duì)學(xué)生的要求高,這與我們的學(xué)情不太相符.
基于此,筆者在想,根據(jù)學(xué)生的心理需求,調(diào)整自己的教學(xué)思路,是否可以大膽取舍,降低教學(xué)門檻,把此類問題退到最簡單、最原始的問題,以退為進(jìn),以期取得更好的教學(xué)效果呢?
下面以“含參數(shù)不等式恒成立問題的解題研究”為例,談?wù)劰P者本節(jié)課的一些教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)設(shè)想.
本節(jié)課筆者的引入如下:若任意x∈{15,7,8,4,2,3}都有m ≤ x,則實(shí)數(shù)m的取值如何?若m ≥ x,情況如何?變式: 任意x∈[-2,3)都有m ≤ x,則實(shí)數(shù)m的取值如何? 若m ≥ x,情況如何?
課題引入用明確一點(diǎn)的問題啟發(fā)學(xué)生,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容的興趣和求知欲,引起學(xué)生的積極思維,從而自然地引入新課內(nèi)容. 這個(gè)引例對(duì)本節(jié)課起著至關(guān)重要的意義,符合中等生的思維起點(diǎn),簡潔易懂,循序漸進(jìn),不會(huì)造成中等生對(duì)此類問題的恐懼心理,增加他們學(xué)習(xí)的信心. 同時(shí)也引入了此類問題的基本類型和解決問題的基本方法. 所以筆者認(rèn)為所謂萬事開頭難,適當(dāng)降低起點(diǎn),做好開頭,可以讓中等生更加順利地入門.
例1 已知不等式x2 - 2x - a > 0對(duì)任意的實(shí)數(shù)x∈R恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
法一:由題意得Δ < 0,即4 + 4a < 0,解得a < -1.
法二:令f(x) = x2 - 2x - a,則f(x) = x2 - 2x - a = (x - 1)2 - 1 - a.
∵ x∈R,∴ f(x)min = f(1) = -1 - a.
由題意得:f(x)min > 0,解得a < -1.
這是以“三個(gè)二次”為背景的恒成立問題,學(xué)生能通過熟悉的問題背景,快速切入問題,找到解決問題的方法,為解決本節(jié)課問題做個(gè)鋪墊,引出解決此類問題的一般方法. 把問題退到學(xué)生最熟悉的地方,用最熟悉的方法游刃有余地解決問題,提高中等生的信心和興趣,觸動(dòng)中等生的思維,使其逐漸活躍起來. 此時(shí),趁熱打鐵,適時(shí)進(jìn)行問題的變式,讓停留在表面的思維向更深層次發(fā)展,使其認(rèn)識(shí)到問題的本質(zhì),對(duì)此類問題產(chǎn)生深刻的理解,達(dá)到質(zhì)的飛躍.
變式1 已知不等式x2 - 2x - a > 0對(duì)任意的實(shí)數(shù)x∈[2,3]恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
錯(cuò)解:同例1的法一,得a < -1.
正解:令f(x) = x2 - 2x - a,由二次函數(shù)性質(zhì)得,函數(shù)f(x) = x2 - 2x - a在[2,3]上單調(diào)遞增,可知f(x)min = f(2) = -a > 0,解得a < 0.
分析 把x的取值范圍進(jìn)行改變,在有限區(qū)間考慮恒成立問題,中等生很容易受例1的影響,直接用例1的法一去求解,錯(cuò)因就在于中等生理解問題的片面性和缺乏思維的嚴(yán)謹(jǐn)性,知識(shí)遷移的不足;變式1的意圖很明顯,就是讓中等生的錯(cuò)誤思維充分暴露,暴露得徹底,教師不用刻意去引導(dǎo)學(xué)生怎么解決此類問題,讓學(xué)生在錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上去理解比較變式1與例1的本質(zhì)差別,即函數(shù)定義域?qū)瘮?shù)的影響,教師再抓住契機(jī),巧妙利用對(duì)與錯(cuò)的矛盾沖突,進(jìn)入深入的辨析,幫助中等生找到最根本的病源,對(duì)癥下藥,優(yōu)化思維品質(zhì). 從而使中等生更加深入理解此類問題的基本方法,即函數(shù)的最值法. 設(shè)計(jì)的另一個(gè)意圖就是能適時(shí)地引入分離變量法,此題能很快的把變量和參數(shù)分離,從而用函數(shù)的最值來考慮恒成立問題,設(shè)置此情景,讓知識(shí)自然生長出來.
變式2 已知不等式x2 - ax + 1 > 0對(duì)任意的實(shí)數(shù)x∈[1,2]恒成立, 求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
設(shè)計(jì)意圖:本題主要是考慮進(jìn)一步引入函數(shù)最值法和分離變量法,把這兩種方法做個(gè)比較,讓學(xué)生理解能否分離變量,明確何時(shí)分離變量,何時(shí)用最值法.
法一: (函數(shù)最值法)
令f(x) = x2 - ax + 1,二次函數(shù)的對(duì)稱軸為x = ■.
① 當(dāng)■ < 1,即a < 2時(shí),函數(shù)f(x) = x2 - ax + 1在[1,2]上單調(diào)遞增,f(x)min = f(1) = 2 - a > 0,解得a < 2.
② 當(dāng)1 ≤ ■ < 2,即2 ≤ a < 4時(shí),f(x)min = f■ = 1 - ■ > 0,解得-2 < a < 2,此時(shí)無解.
③ 當(dāng)■ > 2,即a > 4時(shí),函數(shù)f(x) = x2 - ax + 1在[1,2]上單調(diào)遞減,f(x)min = f(2) = 5 - 2a > 0,解得a < ■,此時(shí)無解. 綜上①②③得,a < 2.
法二:(分離變量法)由題意知,問題等價(jià)于a < x + ■在[1,2]上恒成立,令g(x) = x + ■,由基本不等式得g(x) ≥ 2,當(dāng)且僅當(dāng)x = 1時(shí),g(x)有最小值2,∴ a < 2.
本節(jié)課只以常見的一元二次不等式為背景,圍繞一個(gè)例題展開兩個(gè)變式,變式的問題互相關(guān)聯(lián),層層遞進(jìn),符合中等生的思維特點(diǎn),循序多變. 雖特殊,但可以覆蓋一般,倘若能夠掌握好本節(jié)課的本質(zhì)問題,以后碰到類似問題或者難題只須懂得等價(jià)轉(zhuǎn)化即可解決;雖原始,卻可以激起學(xué)生最深處的思維活動(dòng);雖不全,但也不失主題,可以清楚地介紹此類問題的基本類型和常見的解題方法,讓學(xué)生知其然而后知其所培養(yǎng)和提高中等生的抽象思維能力,并非一朝一夕就能立竿見影,需要科學(xué)的方法,和足夠耐心與細(xì)心.
退,是為了更好地進(jìn).