3.用數形結合的思想、分類討論的思想和轉化變換的思想分析解決數學問題.
2.會利用函數圖象,進一步研究函數的性質,解決方程、不等式中的問題.
1.掌握描繪函數圖象的兩種基本方法――描點法和圖象變換法.
分析:本題存在多種解法,但不管哪種方法,都必須保證:①使log(2-ax)有意義,即a>0且a≠1,2-ax>0.②使log(2-ax)在[0,1]上是x的減函數.由于所給函數可分解為y=logu,u=2-ax,其中u=2-ax在a>0時為減函數,所以必須a>1;③[0,1]必須是y=log(2-ax)定義域的子集.
解法一:因為f(x)在[0,1]上是x的減函數,所以f(0)>f(1),
即log2>log(2-a).
解法二:由對數概念顯然有a>0且a≠1,因此u=2-ax在[0,1]上是減函數,y= logu應為增函數,得a>1,排除A,C,再令
故排除D,選B.
說明:本題為1995年全國高考試題,綜合了多個知識點,無論是用直接法,還是用排除法都需要概念清楚,推理正確.
3.函數單調性與奇偶性的綜合運用
例6.甲、乙兩地相距Skm,汽車從甲地勻速行駛到乙地,速度不得超過c km/h,已知汽車每小時的運輸成本(以元為單位)由可變部分和固定部分組成:可變部分與速度v(km/h)的平方成正比,比例系數為b;固定部分為a元.
(1)把全程運輸成本y(元)表示為速度v(km/h)的函數,并指出這個函數的定義域;
(2)為了使全程運輸成本最小,汽車應以多大速度行駛.
分析:(1)難度不大,抓住關系式:全程運輸成本=單位時間運輸成本×全程運輸時間,而全程運輸時間=(全程距離)÷(平均速度)就可以解決.
故所求函數及其定義域為
但由于題設條件限制汽車行駛速度不超過ckm/h,所以(2)的解決需要
論函數的增減性來解決.
由于vv>0,v-v>0,并且
又S>0,所以即
則當v=c時,y取最小值.
說明:此題是1997年全國高考試題.由于限制汽車行駛速度不得超過c,因而求最值的方法也就不完全是常用的方法,再加上字母的抽象性,使難度有所增大.
(二)函數的圖象
3.培養學生用運動變化的觀點分析問題,提高學生用換元、轉化、數形結合等數學思想方法解決問題的能力.
這部分內容的重點是對函數單調性和奇偶性定義的深入理解.
函數的單調性只能在函數的定義域內來討論.函數y=f(x)在給定區間上的單調性,反映了函數在區間上函數值的變化趨勢,是函數在區間上的整體性質,但不一定是函數在定義域上的整體性質.函數的單調性是對某個區間而言的,所以要受到區間的限制.
對函數奇偶性定義的理解,不能只停留在f(-x)=f(x)和f(-x)=-f(x)這兩個等式上,要明確對定義域內任意一個x,都有f(-x)=f(x),f(-x)=-f(x)的實質是:函數的定義域關于原點對稱.這是函數具備奇偶性的必要條件.稍加推廣,可得函數f(x)的圖象關于直線x=a對稱的充要條件是對定義域內的任意x,都有f(x+a)=f(a-x)成立.函數的奇偶性是其相應圖象的特殊的對稱性的反映.
這部分的難點是函數的單調性和奇偶性的綜合運用.根據已知條件,調動相關知識,選擇恰當的方法解決問題,是對學生能力的較高要求.
1.對函數單調性和奇偶性定義的理解
例4.下面四個結論:①偶函數的圖象一定與y軸相交;②奇函數的圖象一定通過原點;③偶函數的圖象關于y軸對稱;④既是奇函數又是偶函數的函數一定是f(x)=0(x∈R),其中正確命題的個數是 ( )
A.1 B.2 C.3 D.4
分析:偶函數的圖象關于y軸對稱,但不一定相交,因此③正確,①錯誤.
奇函數的圖象關于原點對稱,但不一定經過原點,因此②不正確.
若y=f(x)既是奇函數,又是偶函數,由定義可得f(x)=0,但不一定x∈R,如例1中的(3),故④錯誤,選A.
說明:既奇又偶函數的充要條件是定義域關于原點對稱且函數值恒為零.
2.復合函數的性質
復合函數y=f[g(x)]是由函數u=g(x)和y=f(u)構成的,因變量y通過中間變量u與自變量x建立起函數關系,函數u=g(x)的值域是y=f(u)定義域的子集.
復合函數的性質由構成它的函數性質所決定,具備如下規律:
(1)單調性規律
如果函數u=g(x)在區間[m,n]上是單調函數,且函數y=f(u)在區間[g(m),g(n)] (或[g(n),g(m)])上也是單調函數,那么
若u=g(x),y=f(u)增減性相同,則復合函數y=f[g(x)]為增函數;若u=g(x),y= f(u)增減性不同,則y=f[g(x)]為減函數.
(2)奇偶性規律
若函數g(x),f(x),f[g(x)]的定義域都是關于原點對稱的,則u=g(x),y=f(u)都是奇函數時,y=f[g(x)]是奇函數;u=g(x),y=f(u)都是偶函數,或者一奇一偶時,y= f[g(x)]是偶函數.
例5.若y=log(2-ax)在[0,1]上是x的減函數,則a的取值范圍是( )
A.(0,1) B.(1,2) C.(0,2) D.[2,+∞)
2.從數形結合的角度認識函數的單調性和奇偶性,深化對函數性質幾何特征的理解和運用,歸納總結求函數最大值和最小值的常用方法.
1.正確理解函數單調性和奇偶性的定義,能準確判斷函數的奇偶性,以及函數在某一區間的單調性,能熟練運用定義證明函數的單調性和奇偶性.
即當a≤0時,g(a)>0恒成立,故 ≤4.
綜上討論,x的取值范圍是(,4).
例9.設集合A={}
(1)若A中有且只有一個元素,求實數a的取值集合B;
(2)當a∈B時,不等式x2-5x-6<a(x-4)恒成立,求x的取值范圍.
解:(1)令t=2x,則t>0且方程化為t2-2t+a=0 (*),A中有且只有一個元素等價于方程(*)有且只有一個正根,再令f(t)=t2-2t+a,
則Δ=0 或即a=1或a≤0,從而B=(-,0]∪{1}.
(2)當a=1時,<x<3+,
當a≤0,令g(a)=a(x-4)-(x2-5x-6),則當a≤0時不等式 恒成立,
例8.過坐標原點的直線l與橢圓相交于A,B兩點,若以AB為直徑的圓恰好通過橢圓的左焦點F,求直線l的傾斜角.
解:設A(x1,y1),B(x2,y2)
直線l的方程為y=kx,將它代入橢圓方
程整理得 (*)
由韋達定理,(1),(2)
又F(1,0)且AF⊥BF,∴, 即 ,
將,代入上式整理得 ,
將(1)式,(2)式代入,解得 . 故直線l的傾斜角為或.
注:本題設交點坐標為參數,“設而不求”,以這些參數為橋梁建立斜率為k的方程求解.
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