略谈二次函数在高中阶段的应用论文_李继学

略谈二次函数在高中阶段的应用论文_李继学

(简阳市贾家中学 简阳 641400)

本人从事过初中数学教学二十多年,二次函数在初中教材中作了较详细的研究,但是由于初中学生对函数的理解不够深,加上基础薄弱,还受其接受能力的限制,这部份内容的学习多是肤浅的、机械的,很难从本质上加以理解。进入高中以后,要对函数的基本概念和基本性质(图象以及单调性、奇偶性、值域)灵活应用,尤其是高三复习阶段,应用尤为突出,因此,对二次函数还需再深入学习。在我从事高中数学教学十几年里,不断摸索、探究,总结出以下点滴小结,与大家共享。

一、加强引导学生对理解函数概念

初中阶段已经讲述了函数的定义,进入高中后在学习集合的基础上,重新学习函数概念,主要是用集合间的对应关系来阐明函数,这时就可以用学生已经有一定了解的函数,特别是二次函数为例来加以更深认识函数的概念。二次函数是从一个集合A(定义域)到集合B(值域)上的对应?:A→B,使得集合B中的元素y=ax2+bx+c(a≠0)与集合A的元素x对应,记为?(x)= ax2+ bx+c(a≠0)这里ax2+bx+c表示对应法则,又表示定义域中的元素x在值域中的象,从而使学生对函数的概念有一个较明确的认识,在学生掌握函数值的记号后,可以让学生进一步处理如下问题:

例1.已知?(x)= 2x2+x+2,求?(x+1)

这里不能把?(x+1)理解为x=x+1时的函数值,只能理解为自变量为x+1的函数值。

例2.设?(x+1)=x2-4x+1,求?(x)

这个问题理解为,已知对应法则?下,定义域中的元素x+1的象是x2-4x+1,求定义域中元素X的象,其本质是求对应法则。

一般有两种方法:

(1)把所给表达式表示成x+1的多项式。

?(x+1)=x2-4x+1=(x+1)2-6(x+1)+6,再用x代x+1得?(x)=x2-6x+6

(2) 变量代换:它的适应性强,对一般函数都可适用。

令t=x+1,则x=t-1 ∴?(t)=(t-1)2-4(t-1)+1=t2-6t+6从而?(x)= x2-6x+6

二、二次函数的单调性,最值与图象。

在高中阶阶段学习单调性时,必须让学生对二次函数y=ax2+bx+c在区间(-∞,-]及[-,+∞) 上的单调性的结论用定义进行严格的论证,使它建立在严密理论的基础上,与此同时,进一步充分利用函数图象的直观性,给学生配以适当的练习,使学生逐步自觉地利用图象学习二次函数有关的一些函数单调性。

例3.画出下列函数的图象,并通过图象研究其单调性。

(1)y=x2+2|x-1|-1

(2)y=|x2-1|

(3)= x2+2|x|-1

这里要使学生注意这些函数与二次函数的差异和联系。掌握把含有绝对值记号的函数用分段函数去表示,然后画出其图象。

例4.(1)已知函数f(x)=-x2+2ax+1-a在x∈[0,1]时有最大值2,求a的值.

解:函数f(x)=-x2+2ax+1-a=-(x-a)2+a2-a+

1,对称轴方程为x=a.

①当a<0时,f(x)max=f(0)=1-a, ∴1-a=2,∴a=-1.

②当0≤a≤1时,f(x)max=a2-a+1,

∴a2-a+1=2,∴a2-a-1=0, ∴a=(舍).

③当a>1时,f(x)max=f(1)=a,∴a=2.

综上可知,a=-1或a=2.

(2)设?(x)=x2-2x-1在区间[t,t+1]上的最小值是g(t)。

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求:g(t)并画出 y=g(t)的图象

解:?(x)=x2-2x-1=(x-1)2-2,在x=1时取最小值-2

当1∈[t,t+1]即0≤t≤1,g(t)=-2

当t>1时,g(t)=?(t)=t2-2t-1

当t<0时,g(t)=?(t+1)=t2-2

t2-2, (t<0)

g(t)= -2,(0≤t≤1)

t2-2t-1, (t>1)

首先要使学生弄清楚题意,一般地,一个二次函数在实数集合R上或是只有最小值或是只有最大值,但当定义域发生变化时,取最大或最小值的情况也随之变化,为了巩固和熟悉这方面知识,可以再给学生补充一些练习。

如:y=3x2-5x+6(-3≤x≤-1),求该函数的值域。

三、与二次函数有关的恒成立问题

与二次函数有关的不等式恒成立两个条件

ax2+bx+c>0,a≠0恒成立的充要条件是

(2)ax2+bx+c<0,a≠0恒成立的充要条件是

例5.(1)若函数f(x)= 的定义域为R,则a的取值范围为________.

解析:函数f(x)的定义域为R,所以2 x2+2ax-a-1≥0对x∈R恒成立,即2x2+2ax-a≥1,x2+2ax-a≥0恒成立,因此有Δ=(2a)2+4a≤0,解得-1≤a≤0. 答案:[-1,0]

(2)若不等式mx2+2mx+1>0的解集为R,则m的取值范围是________.

解析:①当m=0时,1>0显然成立.

②当m≠0时,由条件知

得0<m<1,由①②知0≤m<1. 答案:[0,1)

(3)不等式x2-2x+5≥a2-3a对任意实数x恒成立,则实数a的取值范围为()

A.[-1,4] B.(-∞,-2]∪[5,+∞)

C.(-∞,-1]∪[4,+∞) D.[-2,5]

解析: x2-2x+5=(x-1)2+4的最小值为4,所以x2-2x+5≥a2-3a对任意实数x恒成立,只需a2-3a≤4,解得-1≤a≤4. 选A

(4)若函数f(x)=(a2+4a-5)x2-4(a-1)x+3的图像恒在x轴上方,则a的取值范围是()

A.[1,19] B.(1,19) C.[1,19) D.(1,19]

解析: 函数图像恒在x轴上方,即不等式

(a2+4a-5)x2-4(a-1)x+3>0对于一切x∈R恒成立.

①当a2+4a-5=0时,有a=-5或a=1.若a=-5,不等式化为24x+3>0,不满足题意;若a=1,不等式化为3>0,满足题意.

②当a2+4a-5≠0时,应有

解得1<a<19.

综上可知,a的取值范围是1≤a<19. 选C

与二次函数有关的恒成立问题,通常与二次函数的最值、图像与x轴的交点等知识紧密结合,数形有机结合,有助于培养学生的数学素养。

四、二次函数的知识的综合运用,训练学生的数学思维

例6.已知函数f(x)=ax2-2ax+2+b(a≠0),若f(x)在区间[2,3]上有最大值5,最小值2.

(1)求a,b的值;

(2)若b<1,g(x)=f(x)-mx在[2,4]上单调,求m的取值范围.

解:(1)f(x)=a(x-1)2+2+b-a.

当a>0时,f(x)在[2,3]上为增函数,

当a<0时,f(x)在[2,3]上为减函数,

(2)∵b<1,∴a=1,b=0,即f(x)=x2-2x+2.

g(x)=x2-2x+2-mx=x2-(2+m)x+2,

∵g(x)在[2,4]上单调,∴≤2或≥4.

∴m≤2或m≥6.

二次函数,它有丰富的内涵和外延。作为最基本的函数,可以以它为代表来研究函数的性质,可以建立起函数、方程、不等式之间的联系,可以编拟出层出不穷、灵活多变的数学问题,考查学生的数学基础知识和综合数学素质,特别是能从解答的深入程度中,区分出学生运用数学知识和思想方法解决数学问题的能力。

二次函数的内容涉及很广,本文暂讨论至此,愿我们在高中数学教学中多关注这方面知识,使我们对它的研究更广泛、更深入,让学生掌握得更牢固,运用得更灵活。

论文作者:李继学

论文发表刊物:《读写算(新课程论坛)》2016年第10期(上)

论文发表时间:2016/11/6

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