函數(shù)思想和方法重在揭示問題的數(shù)量關(guān)系的本質(zhì)特征,重在對問題的變量的動態(tài)研究,從變量的運(yùn)動變化、聯(lián)系和發(fā)展角度進(jìn)行思維.
在中學(xué)數(shù)學(xué)中,函數(shù)思想方法,主要體現(xiàn)在根據(jù)問題的需要,構(gòu)造函數(shù)模型,從而將所給問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)問題,利用函數(shù)的性質(zhì)(如單調(diào)性、奇偶性、周期性、圖像、最值等)使問題得以解決.下面就利用函數(shù)思想方法解決不等式問題舉出兩例:
例1 設(shè)不等式mx2-2x-m+1<0對于滿足 m ≤2的一切m的值都成立,求x的取值范圍.
從表面看,這是一個含參數(shù)m(-2≤m ≤2)的關(guān)于x的一元二次不等式問題,實質(zhì)上,本題通過變形化為關(guān)于m的一元一次不等式,且已知它的解集為[-2,2],求參數(shù)x的取值范圍.用分類討論思想解法如下:
解 原不等式可化為(x2-1)m<2x-1 ①
(1)當(dāng)x2-1=0即x=±1時,式①成立的條件是2x-1>0,所以只有x=1.
(2)當(dāng)x2-1>0,即x<-1或x>1時,由式①得m< 2x-1 x2-1 .
它對一切 m ≤2都成立的充要條件是 2x-1 x2-1 >2.
由此得不等式組 x2-1>0 2x-1 x2-1 >2 解得1 (3)當(dāng)x2-1<0,即-1 由式①得,m> 2x-1 x2-1 . 它對一切m ≤2都成立的充要條件是 2x-1 x2-1 <-2. 由此得不等式組: x2-1<0, 2x-1 x2-1 <-2. 解得 -1+ 7 2 綜合(1)(2)(3)得 -1+ 7 2 從以上解法看比較繁瑣,利用函數(shù)思想可非常容易得出結(jié)論: 解 設(shè)f(x)=(x2-1)m-2x+1(-2≤m≤2). 當(dāng)-2≤m≤2時,f(m)=(x2-1)m-2x+1<0恒成立,依一次函數(shù)的單調(diào)性,當(dāng)且僅當(dāng) f(-2)<0,f(2)<0. 即 2x2+2x-3>0,2x2-2x-1<0. 解得 -1+ 7 2 ∴x的取值范圍是 -1+ 7 2 , 1+ 3 2 . 兩種解法對照,顯而易見,構(gòu)造函數(shù)法要簡明得多. 構(gòu)造函數(shù)法,揭示了兩個變量之間的本質(zhì)聯(lián)系.即函數(shù)f(x)=(x2-1)m-2x+1當(dāng)自變量m在[-2,2]上取值時對應(yīng)的函數(shù)值f(m)都小于零(函數(shù)圖像在x軸下方).依據(jù)一次函數(shù)的單調(diào)性,只要m取兩端點值時函數(shù)值f(2)和f(-2)小于零,即滿足題意,所以解不等式組 即得出結(jié)論. 例2 不等式x3- 1 2 x2-2x+c 這是一個求不等式中參系數(shù)問題,我們可通過構(gòu)造函數(shù),利用函數(shù)性質(zhì),將不等式轉(zhuǎn)化得出結(jié)論. 解 原不等式即為 x3- 1 2 x2-2x 設(shè)f(x)= x3- 1 2 x2-2x. 題目即為當(dāng)x∈[-1,2]時,f(x)= x3- 1 2 x2-2x f′(x)=3x2-x-2=(x-1)(3x+2). 由f′(x)=0得x=1或x=- 2 3 . 當(dāng)x變化時,y′,y的變化情況如下表: 使得f(x)= x3- 1 2 x2-2x ∴c的取值范圍是(-∞,-1)∪(2,+∞). 兩個例題,從表面看是兩個不同題型,但均可采用函數(shù)思想解答.因為兩個問題都反映兩個變量間關(guān)系.例1是已知不等式中參系數(shù)m的取值范圍,求變量x的取值范圍,將問題轉(zhuǎn)化為已知函數(shù)定義域與函數(shù)值域,求待定系數(shù)x,不等式化歸為關(guān)于m的一次函數(shù),利用一次函數(shù)單調(diào)性得解;例2是給定不等式中變量x的取值范圍,求參系數(shù)c的取值范圍,化歸為函數(shù)后,求出函數(shù)在定義域內(nèi)的最大值得關(guān)于c的不等式,使問題得到解決. 函數(shù)思想方法的應(yīng)用十分廣泛,在此只列舉了兩個含參數(shù)的條件不等式.利用函數(shù)思想將不等式化歸為函數(shù),然后利用函數(shù)的單調(diào)性,最值來處理,使問題解得簡潔、明快、易懂.函數(shù)的偉大就在于此.