内容正文:
专题九
数学思想方法
第 1讲 函数与方程思想
思 想 方 法 概 述
热 点 分 类 突 破
真 题 与 押 题
思想方法概述
1.函数与方程思想的含义
(1)函数的思想,是用运动和变化的观点,分析和研究数学中的数量关系,是对函数概念的本质认识,建立函数关系或构造函数,运用函数的图象和性质去分析问题、转化问题,从而使问题获得解决.经常利用的性质是单调性、奇偶性、周期性、最大值和最小值、图象变换等.
(2)方程的思想,就是分析数学问题中变量间的等量关系,建立方程或方程组,或者构造方程,通过解方程或方程组,或者运用方程的性质去分析、转化问题,使问题获得解决.方程的教学是对方程概念的本质认识,用于指导解题就是善于利用方程或方程组的观点观察处理问题.方程思想是动中求静,研究运动中的等量关系.
2.和函数与方程思想密切关联的知识点
(1)函数与不等式的相互转化,对函数y=f(x),当y>0
时,就化为不等式f(x)>0,借助于函数的图象和性质可解决有关问题,而研究函数的性质也离不开不等式.
(2)数列的通项与前n项和是自变量为正整数的函数,用函数的观点去处理数列问题十分重要.
(3)在三角函数求值中,把所求的量看作未知量,其余的量通过三角函数关系化为未知量的表达式,那么问题就能化为未知量的方程来解.
(4)解析几何中的许多问题,例如直线与二次曲线的位置关系问题,需要通过解二元方程组才能解决.这都涉及二次方程与二次函数的有关理论.
(5)立体几何中有关线段、角、面积、体积的计算,经常需要运用列方程或建立函数表达式的方法加以解决,建立空间直角坐标系后,立体几何与函数的关系更加密切.
热点一 函数与方程思想在不等式中的应用
热点二 函数与方程思想在数列中的应用
热点三 函数与方程思想在几何中的应用
热点分类突破
例1 (1)f(x)=ax3-3x+1对于x∈[-1,1]总有f(x)≥0成立,则a=________.
热点一 函数与方程思想在不等式中的应用
解析 若x=0,则不论a取何值,f(x)≥0显然成立;
当x>0即x∈(0,1]时,
当x<0即x∈[-1,0)时,
因此g(x)min=g(-1)=4,从而a≤4,综上a=4.
答案 4
(2)设f(x),g(x)分别是定义在R上的奇函数和偶函数,当x<0时,f′(x)g(x)+f(x)g′(x)>0,且g(-3)=0,则不等式f(x)g(x)<0的解集是__________.
得F(-x)=f(-x)g(-x)=-f(x)g(x)=-F(x),
即F(x)在R上为奇函数.
解析 设F(x)=f(x)g(x),由于f(x),
g(x)分别是定义在R上的奇函数和
偶函数,
又当x<0时,F′(x)=f′(x)g(x)+f(x)g′(x)>0,
所以x<0时,F(x)为增函数.
因为奇函数在对称区间上的单调性相同,
所以x>0时,F(x)也是增函数.
因为F(-3)=f(-3)g(-3)=0=-F(3).
所以,由图可知F(x)<0的解集是(-∞,-3)∪(0,3).
答案 (-∞,-3)∪(0,3)
(1)在解决不等式问题时,一种最重要的思想方法就是构造适当的函数,利用函数的图象和性质解决问题;(2)函数f(x)>0或f(x)<0恒成立,一般可转化为f(x)min>0或f(x)max<0;已知恒成立求参数范围可先分离参数,然后利用函数值域求解.
思
维
升
华
变式训练1
(1)若2x+5y≤2-y+5-x,则有( )
A.x+y≥0 B.x+y≤0
C.x-y≤0 D.x-y≥0
解析 把不等式变形为2x-5-x≤2-y-5y,
构造函数y=2x-5-x,其为R上的增函数,
所以有x≤-y.
B
所以f′(x)=2x3-6x2,
令f′(x)=0得x=0或x=3,经检验知x=3是函数的一个最小值点,
即f(x)≥-9恒成立,
答案 A
例2 已知数列{an}是各项均为正数的等差数列.
(1)若a1=2,且a2,a3,a4+1成等比数列,求数列{an}的通项公式an;
热点二 函数与方程思想在数列中的应用
又因为{an}是正项等差数列,故d≥0,
所以(2+2d)2=(2+d)(3+3d),
得d=2或d=-1(舍去),
所以数列{an}的通项公式an=2n.
解 因为a1=2, =a2·(a4+1),
解 因为Sn=n(n+1),
所以f(x)在[1,+∞)上是增函数,
故当x=1时,[f(x)]min=f(1)=3,
要使对任意的正整数n,不等式bn≤k恒成立,
(1)等差(比)数列中各有5个基本量,建立方程组可“知三求二”;
(2)数列的本质是定义域为正整数集或其有限子集的函数,数列的通项公式即为相应的解析式,因此在解