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高中阶段的二次函数

作者:丁连根 来源:本站原创 发布时间:2007年05月10日
 

在初中教材中,对二次函数作了较详细的研究,由于初中学生基础薄弱,又受其接受能力的限制,这部份内容的学习多是机械的,很难从本质上加以理解。进入高中以后,尤其是高三复习阶段,要对他们的基本概念和基本性质(图象以及单调性、奇偶性、有界性)灵活应用,对二次函数还需再深入学习。

一、进一步深入理解函数概念

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又学习了映射,接着重新学习函数概念,主要是用映射观点来阐明函数,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)上的映射ƒ:AB,使得集合B中的元素y=ax2+bx+c(a0)与集合A的元素X对应,记为ƒ(x)= ax2+ bx+c(a0)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:

类型I:已知ƒ(x)= 2x2+x+2,求ƒ(x+1)

这里不能把ƒ(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。

类型Ⅱ:设ƒ(x+1)=x24x+1,求ƒ(x)

这个问题理解为,已知对应法则ƒ下,定义域中的元素x+1的象是x24x+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。

ƒ(x+1)=x24x+1=(x+1)26(x+1)+6,再用xx+1得ƒ(x)=x26x+6

(2) 变量代换:它的适应性强,对一般函数都可适用。

t=x+1,则x=t-1 ∴(t)=(t-1)24(t-1)+1=t26t+6从而ƒ(x)= x26x+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(-,-][+∞) 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。

类型Ⅲ:画出下列函数的图象,并通过图象研究其单调性。

1y=x2+2|x1|1
2y=|x21|
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。

类型Ⅳ设ƒ(x)=x22x1在区间[t,t+1]上的最小值是g(t)

求:g(t)并画出 y=g(t)的图象

解:ƒ(x)=x22x1=(x1)22,在x=1时取最小值-2

1∈[t,t+1]0≤t≤1g(t)=2

t1时,g(t)=ƒ(t)=t22t1

t0时,g(t)=ƒ(t+1)=t22

t22, (t<0)

g(t)= -2(0≤t≤1)

t22t1, (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=3x25x+6-3≤x≤1),求该函数的值域。

三、二次函数的知识,可以准确反映学生的数学思维:

类型Ⅴ:设二次函数ƒ(x)=ax2+bx+c(a>0)方程ƒ(x)x=0的两个根x1x2满足012<

()X(0,x1)时,证明X<ƒ(x)1

()设函数ƒ(x)的图象关于直线x=x0对称,证明x0<

解题思路:

本题要证明的是x<ƒ(x),ƒ(x)1x0< ,由题中所提供的信息可以联想到:①ƒ(x)=x,说明抛物线与直线y=x在第一象限内有两个不同的交点;②方程ƒ(x)x=0可变为ax2+(b1)x+1=0,它的两根为x1,x2,可得到x1,x2a.b.c之间的关系式,因此解题思路明显有三条①图象法②利用一元二次方程根与系数关系③利用一元二次方程的求根公式,辅之以不等式的推导。现以思路②为例解决这道题:

()先证明x<ƒ(x),令ƒ(x)=ƒ(x)-x,因为x1,x2是方程ƒ(x)-x=0的根,ƒ(x)=ax2+bx+c,所以能ƒ(x)=a(xx1)(xx2)

因为012,所以,x(0,x1), xx1<0, xx2<0得(xx1)(xx2>0,a0,因此ƒ(x) 0,即ƒ(x)-x0.至此,证得x<ƒ(x)

根据韦达定理, x1x2= 0x1x2<c=ax1x2ƒ(x1), c=ƒ(0),∴ƒ(0)<ƒ(x1), 根据二次函数的性质,曲线y=ƒ(x)是开口向上的抛物线,因此,函数y=ƒ(x)在闭区间[0x1]上的最大值在边界点x=0x=x1处达到,而且不可能在区间的内部达到,由于ƒ(x1)>ƒ(0),所以当x(0,x1)时ƒ(x)<ƒ(x1)=x1

x<ƒ(x)1

b2

4a

() ∵ƒ(x)=ax2+bx+c=ax+2+(c ),a>0

函数ƒ(x)的图象的对称轴为直线x=,且是唯一的一条对称轴,因此,依题意,得x0=,因为x1,x2是二次方程ax2+b1x+c=0的根,根据违达定理得,x1+x2=,∵x2<0

x0==x1+x2<,x0=

二次函数,它有丰富的内涵和外延。作为最基本的幂函数,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,可以偏拟出层出不穷、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,本文只讨论至此,希望各位同仁在高中数学教学中也多关注这方面知识,使我们对它的研究更深入。

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