王春樣
抽象函數(shù)是指沒有給出具體表達式,規(guī)定了若干邏輯規(guī)則的函數(shù)。近幾年,全國各地高考中幾乎都設置了有關抽象函數(shù)的試題,主要考查抽象函數(shù)思維能力、分析問題能力及創(chuàng)新能力。抽象函數(shù)是高中數(shù)學函數(shù)部分的難點,因為抽象函數(shù)無具體解析式,所以研究起來往往困難重重。本文就抽象函數(shù)的解題技巧作了如下歸納。
一、賦值法
賦值法是處理抽象函數(shù)問題最基本的技巧。賦值規(guī)律一般可以從以下方面考慮:(1)令x=…,-3,-2,-1,0,1,2,3…等特殊值求抽象函數(shù)的函數(shù)值;(2)令x=x1,y=x1或y=,且x1 例1 定義在R上的函數(shù)y=f(x),f(0)≠0,當x>0時,f(x)>1,且對任意的a,b∈R,有f(a+b)=f(a)?f(b)。證明:(1)f(0)=1;(2)對任意x∈R,恒有f(x)>0;(3)f(x)是R上的增函數(shù)。 證明:(1)令a=b=0,則f(0)=f2(0),又f≠0,∴f(0)=1。 (2)當x<0時,-x>0,∴f(0)=f(x)?f(-x),∴f(-x)=>0。 又x?莛0時,f(x)?莛1>0,所以x∈R時恒有f(x)>0。 (3)設x1 ∴f(x2)=f(x2-x1+x1)=f(x2-x1)?f(x1)。 ∵x2-x1>0,f(x2-x1)>1, 又f(x1)>0,f(x2-x1)?f(x1)>f(x1)。 ∴f(x2)>f(x1),所以f(x)是R上的增函數(shù)。 二、轉化為具體函數(shù) 抽象函數(shù)的問題要充分利用函數(shù)的性質,想辦法去掉函數(shù)符號“f”,使抽象函數(shù)轉化為具體函數(shù),然后求解。 例2 f(x)是定義在(0,+∞)上的增函數(shù),且f()=f(x)-f(y)。 (1)求f(1)的值;(2)若f(6)=1,解不等式f(x+3)-f()<2。 解:(1)令x=y,得f(1)=0。 (2)由x+3>0及>0,得x>0。 由f(6)=1及f(x+3)-f()<2,得f[x(x+3)]<2f(6),即f[x(x+3)]-f(6) 因為f(x)是定義在(0,+∞)上的增函數(shù),所以<6,解得 綜上所述,不等式的解集是x|0<x<。 三、區(qū)間轉換 運用奇、偶函數(shù)的性質及其與單調性的關系進行區(qū)間轉換是解決抽象函數(shù)問題的一種有效手段。奇函數(shù)在對稱的兩個區(qū)間上有相同的單調性,偶函數(shù)在對稱的兩個區(qū)間上有相反的單調性。 例3 已知f(x)是偶函數(shù),而且在(0,+∞)上是減函數(shù),判斷在f(x)在(-∞,0)上是增函數(shù)還是減函數(shù),并加以證明。 解:f(x)在(-∞,0)上是增函數(shù),證明如下:設x1 f(x)是偶函數(shù),所以f(-x1)=f(x1),f(-x2)=f(x2) ① 由設可知-x1>-x2>0,又f(x)在(0,+∞)上是減函數(shù),于是有 f(-x1) 把①代入②得f(x1) 由此可得在(-∞,0)上是增函數(shù)。 四、數(shù)形結合 有此抽象函數(shù)的問題用常規(guī)方法解難于奏效,但若把抽象問題圖形化,利用對稱性,數(shù)形結合,則可使問題迎刃而解。 例4 定義在R上的奇函數(shù)f(x)在(0,+∞)上是增函數(shù),又 f(-2)=0,則不等式的解集為()。 A.(-2,0)∪(0,2)B.(-∞,-2)∪(2,+∞) C.(-∞,-2)∪(2,+∞)D.(-2,0)∪(2,+∞) 解:因為定義在R上的奇函數(shù),所以f(0)=0,且f(x)關于原點對稱。 根據題設條件作出函數(shù)在R上的大致圖像(如圖)。 由xf(x)<0,知x與f(x)異號。 由圖可知,解集為(-2,0)∪(0,2)。 故選A。 五、正難則反 當面臨的數(shù)學問題從下面入手求解難度較大時,可以考慮從反面入手解決。 例5 已知函數(shù)f(x)在R上是增函數(shù),a,b∈R,若f(a)+f(b)?蕎f(-a)+f(-b)。求證:a+b?蕎0。 證明:欲證上述命題,正向推理題設條件不容易使用,轉而逆向思考,利用反證法。 假設a+b>0,則a>-b,b>-a。 根據單調性可知f(a)>f(-b),f(b)>f(-a),f(a)+f(b)>f(-a)+ f(-b),這與已知矛盾。 所以a+b>0不成立,即a+b?蕎0。 函數(shù)的特征是通過函數(shù)的性質(如奇偶性、單調性、周期性、對稱性等)反映出來的,抽象函數(shù)也不例外。因此,只有充分利用題設條件所表明(或隱含)的函數(shù)性質,靈活、綜合運用上述解技巧,抽象函數(shù)問題才能峰回路轉,柳暗花明。 (龍川縣麻布崗中學)