鮑春花
在初中教材中,對二次函數(shù)作了較詳細的研究,由于初中學生基礎薄弱,又受其接受能力的限制,這部分內(nèi)容的學習多是機械的,很難從本質(zhì)上加以理解.進入高中以后,尤其是高三復習階段,要對它們的基本概念和基本性質(zhì)(圖像以及單調(diào)性、奇偶性、有界性)靈活應用,對二次函數(shù)還需再深入學習.
一、進一步深入理解函數(shù)概念
初中階段已經(jīng)講述了函數(shù)的定義,進入高中后在學習集合的基礎上又學習了映射,接著重新學習函數(shù)概念,主要是用映射觀點來闡明函數(shù),這時就可以用學生已經(jīng)有一定了解的函數(shù),特別是二次函數(shù)為例來加以更深認識函數(shù)的概念.二次函數(shù)是從一個集合A(定義域)到集合B(值域)上的映射f:A→B,使得集合B中的元素y=ax2+bx+c(a≠0)與集合A的元素x對應,記為f(x)=ax2+bx+c(a≠0),這里ax2+bx+c表示對應法則,又表示定義域中的元素x在值域中的象,從而使學生對函數(shù)的概念有一個較明確的認識,在學生掌握函數(shù)值的記號后,可以讓學生進一步處理如下問題:
類型一 已知f(x)=2x2+x+2,求f(x+1).
這里不能把f(x+1)理解為x=x+1時的函數(shù)值,只能理解為自變量為x+1的函數(shù)值.故f(x+1)=2(x+1)2+(x+1)+2=2x2+5x+5.
類型二 設f(x+1)=x2-4x+1,求f(x).
這個問題理解為,已知對應法則f下,定義域中的元素x+1的象是x2-4x+1,求定義域中元素x的象,其本質(zhì)是求對應法則.
二、二次函數(shù)的圖像、單調(diào)性與最值
在高中階段學習單調(diào)性時,必須讓學生對二次函數(shù)y=ax2+bx+c的單調(diào)性的結論用定義進行嚴格地論證,使它建立在嚴密理論的基礎上,與此同時,進一步充分利用函數(shù)圖像的直觀性,給學生配以適當?shù)木毩?,使學生逐步自覺地利用圖像學習二次函數(shù)有關的一些函數(shù)單調(diào)性.
類型三 畫出下列函數(shù)的圖像,并通過圖像研究其單調(diào)性.
(1)y=x2+2|x|-1
(2)y=|x2-1|
(3)y=x2+2|x-1|-1
這里要使學生注意這些函數(shù)與二次函數(shù)的差異和聯(lián)系.掌握把含有絕對值符號的函數(shù)用分段函數(shù)去表示,然后畫出其圖像.
類型四 利用函數(shù)圖像研究最值.
1.已知y=3x2-5x+6,求在下列區(qū)間上該函數(shù)的值域.
(1)R;(2)[-3,-1];(3)[-2,2].
研究函數(shù)最值,離不開定義域.首先要使學生弄清楚題意,作出在不同區(qū)間上拋物線的圖像,圖像最高點的縱坐標即為函數(shù)的最大值,最低點的縱坐標即為函數(shù)的最小值.一般地,一個二次函數(shù)在實數(shù)集合R上或是只有最小值或是只有最大值,但當定義域發(fā)生變化時,取最大值或最小值的情況也隨之變化,要充分借助圖像,數(shù)形結合求解.
2.設f(x)=x2-2x-1在區(qū)間[t,t+1]上的最小值是g(t).
求g(t)并畫出y=g(t)的圖像.
解 f(x)=x2-2x-1=(x-1)2-2,在x=1時取最小值-2.
當1∈[t,t+1]即0≤t≤1,g(t)=-2.
當t>1時,g(t)=f(t)=t2-2t-1.
當t<0時,g(t)=f(t+1)=t2-2.
g(t)=t2-2,(t<0),
-2,(0≤t≤1),
t2-2t-1,(t>1).
本題中區(qū)間為動區(qū)間,而對稱軸為定軸,故需根據(jù)對稱軸與區(qū)間位置關系加以分類討論.若區(qū)間確定,而對稱軸在變動,解法的基本思想類似,如:f(x)=x2+ax+3在區(qū)間[-1,1]上的最小值g(a).
三、二次函數(shù)的知識可以準確反映學生的數(shù)學思維
類型五 已知二次函數(shù)f(x)=x2-2mx+1,其圖像與x軸的兩個交點在(1,0)兩旁,求m的取值范圍.
解題思路 根據(jù)題中所提供的信息可以聯(lián)想到:①拋物線與x軸交點的橫坐標為對應一元二次方程的根;②若方程f(x)=0的兩根為x1,x2,即可得到x1>1,x2<1.因此解題思路明顯有兩條:①利用一元二次方程根與系數(shù)關系.②圖像法.
方法一 代數(shù)法
由題可設方程x2-2mx+1=0的兩根x1>1,x2<1,
∴x1-1>0,x2-1<0.
由根與系數(shù)關系知:x1+x2=2m,x1x2=1.
∴Δ=4m2-4>0,
(x1-1)(x2-1)=2-2m<0.
方法二 幾何法
根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì),y=f(x)是開口向上的拋物線,畫出簡圖,
由圖可知拋物線與x軸的兩個交點在(1,0)兩側的充要條件是f(1)<0,從而解得m>1.該方法有效地利用了二次函數(shù)的圖像,結合圖像的位置和函數(shù)值的符號解決問題,數(shù)形結合無處不在,大大提高了解題效率.
一元二次函數(shù),它有豐富的內(nèi)涵和外延.作為最基本的初等函數(shù),可以以它為代表來研究函數(shù)的性質(zhì),可以建立起函數(shù)、方程、不等式之間的聯(lián)系,可以編擬出層出不窮、靈活多變的數(shù)學問題,考查學生的數(shù)學基礎知識和綜合數(shù)學素質(zhì),特別是能從解答的深入程度中,區(qū)分出學生運用數(shù)學知識和思想方法解決數(shù)學問題的能力.
二次函數(shù)的內(nèi)容涉及很廣,本文只討論至此,希望各位同仁在高中數(shù)學教學中也多關注這方面知識,使我們對它的研究更深入.