張 捷
(江蘇省常州市第一中學(xué))
張 捷
(江蘇省常州市第一中學(xué))
多元函數(shù)是近幾年各地模擬考試的熱點,2014 年和2015 年高考中多次出現(xiàn)此類題目,常常涉及函數(shù)、方程、不等式、平面幾何等諸多知識,這些問題字母多、式子繁、難度大、綜合性強,很多學(xué)生感到無從下手,是教學(xué)的一個難點.解決此類問題的策略中蘊涵了豐富的數(shù)學(xué)思想和方法,只要把握整體思維思想、利用消元降次、數(shù)形結(jié)合等解題方法,許多問題往往會迎刃而解.筆者以為應(yīng)注重培養(yǎng)和滲透的多種解題意識,舉例說明以期拋磚引玉.
例1.(2014 高考浙江卷文第16 題)已知實數(shù)a、b、c 滿足a+b+c=0,a2+b2+c2=1,則a 的最大值為_______.
解題分析:因為a+b+c=0,所以,c=-(a+b),代入a2+b2+[-(a+b)2]=1,
即2a2+2ab+2b2-1=0,將等式視為關(guān)于的二次方程有解,只需Δ≥0,
即Δ=4a2-8(2a2-1)≥0,解得-≤a≤,則a 的最大值為
如果通過代換及題中關(guān)系式可得到一個關(guān)于某個變量的一元二次方程,利用二次方程有解判別式非負可以將問題解決.
例2.(江蘇省南京師大附中2015 屆高三最后一卷)設(shè)實數(shù)a,x,y,滿足,則xy 的取值范圍是 .
解答多元函數(shù)問題困難的根本原因在于它的多元,因此化多元函數(shù)為一元函數(shù)是解決多元函數(shù)問題的重要途徑之一,消元法本質(zhì)上是數(shù)學(xué)中轉(zhuǎn)化與化歸思想的一種體現(xiàn). 在平時解答多元函數(shù)問題時消元前后的表達式不等價,主要原因是忽視表達式自身的限制和相關(guān)等式之間的制約,消元需要“去得明白”,這是實現(xiàn)學(xué)生思維邏輯提升的重要所在.
例3(.常州市第一中學(xué)2015 屆高三模擬試卷)設(shè)二次函數(shù)(fx)=ax2-4bx+c 對于做任意的x∈R,恒有(fx)≥0,且f ′(x)滿足f′(0)<0,則的最大值 .
本題在一個新的環(huán)境下考查利用基本不等式求最值,解題的關(guān)鍵是根據(jù)已知條件消掉目標(biāo)式中的多元,通過對目標(biāo)式的變形,使用基本不等式轉(zhuǎn)化為考生所熟悉的求最值的題型;連續(xù)使用同向不等式時要關(guān)注不等號方向,保證等號條件的一致性.
例4.(2014 南通一模)設(shè)實數(shù)a,b,c 滿足a2+b2≤c≤1,則a+b+c 的取值范圍.
解題分析:由a2+b2≤c≤1 得a2+b2≤1,可將其視為以原點為圓心1 為半徑的圓周及其圓內(nèi)部,可以假設(shè)為其中r∈均為參數(shù),代入a+b+c≥a+b+a2+b2≥r2+r(cosθ+sinθ)≥r2-
本例解法在引元消元時,注意到原有自變量都不合適,另外引進變量后則豁然開朗,使問題易于解決.在此特別提醒注意引元范圍,引入變元范圍沒有得到限制是一個易錯點,它的范圍是由原表達式中變量的范圍影響的,引入變元要需要“來得清楚”.
五、利用多組不等條件,培養(yǎng)線性規(guī)劃意識
例5(.常州市第一中學(xué)2015 屆高三模擬試卷)已知△ABC,設(shè)實數(shù)a,b,c 滿足b+2c≤3a 且c+2a≤3b,則的取值范圍為.
解析:題目的解題條件除了兩個不等式外,還隱含有三角形成立的條件,這些不等式放在一起構(gòu)成該題的控制條件,為線性規(guī)劃提供了可能.
(略)所示可得:
與線性規(guī)劃思想有關(guān)的問題,近幾年高考試卷中頻頻出現(xiàn),縱觀各地的模擬考試試題,線性規(guī)劃方法出現(xiàn)了一些新的變化.從“確定線性可行域”“求解線性目標(biāo)函數(shù)最值”的基本問題,向確定其中待定的參數(shù)值或范圍”轉(zhuǎn)變,呈現(xiàn)形式常常與多元函數(shù)有關(guān),加大題目的難度.