◎馬賢頻
我國(guó)著名數(shù)學(xué)家華羅庚曾說(shuō)過(guò):“數(shù)缺形時(shí)少直觀,形少數(shù)時(shí)難入微;數(shù)形結(jié)合百般好,隔離分家往事休”。數(shù)形結(jié)合思想包含以形助數(shù)和以數(shù)輔形兩個(gè)方面,其應(yīng)用大致可以分為兩種情形:一種是借助形的生動(dòng)和直觀性來(lái)闡明數(shù)之間的聯(lián)系,即以形為手段以數(shù)為目的;一是借助數(shù)的精確性和規(guī)范嚴(yán)密性來(lái)闡明形的某些屬性,即以數(shù)為手段以形為目的;而在函數(shù)解題的應(yīng)用中往往兩者相互結(jié)合,相互交叉,兩者相輔相成。
例1、(2018七彩陽(yáng)光聯(lián)盟 17)已知 x∈ R,y∈ R+,則 e2x+[y-ln(x+y)]2的最小值為_(kāi)_________.
分析:從 e2x+ [y-ln(x+y)]2形式上看與兩點(diǎn)間的距離公式很像,但直接找的兩點(diǎn)幾何圖形不明顯,需要變形后找?guī)缀涡再|(zhì),可以令t=ln(x+y).
方法1.解:令t=ln(x+y),則y=et-x.
所 以 f(x,y) = e2x+[y-ln(x+y)]2=e2x+[(et-x)-t]2=[ x-(et-t)]2+(ex-0)2可以看做是兩個(gè)點(diǎn)A(x,ex),B((et-t),0)之間的距離的平方。如圖所示。點(diǎn)A在函數(shù)y=ex上運(yùn)動(dòng),又因?yàn)閑t≥t+1,所以點(diǎn)B在x軸上點(diǎn)C的右側(cè)運(yùn)動(dòng)。所以CA≤AB.易求得當(dāng)點(diǎn)A在(0,1)時(shí)CA取得最小。所以
化歸與轉(zhuǎn)化既是一種數(shù)學(xué)思想,又是一種數(shù)學(xué)能力,是高考重點(diǎn)考察的最重要的思想方法之一?;瘹w與轉(zhuǎn)化思想是將復(fù)雜的問(wèn)題化歸為簡(jiǎn)單的問(wèn)題,將較難的問(wèn)題化為較易的問(wèn)題,將陌生的問(wèn)題化歸為熟悉的問(wèn)題?;瘹w與轉(zhuǎn)化是高階思維體操,往往是經(jīng)驗(yàn)積累的成果,或是電光一閃的思維迸發(fā)。
例1、(2018七彩陽(yáng)光聯(lián)盟 17)已知 x∈ R,y∈ R+,則 e2x+[y-ln(x+y)]2的最小值為_(kāi)________.
分析:從e2x+[ y-ln(x+y)]2形式上看,可以從基本不等式入手合成一個(gè)代數(shù)式,從而轉(zhuǎn)化為不等式來(lái)求解。
(Ⅰ)若 f(x)在 x=x1,x2(x1≠ x2)處導(dǎo)數(shù)相等,證明:f(x1)+f(x2)>8-8ln2
(Ⅱ)若a≤3-4 ln2,證明:對(duì)于任意k>0,直線y=kx+a與曲線y=f(x)有唯一公共點(diǎn).
分類(lèi)思想是根據(jù)數(shù)學(xué)本質(zhì)屬性的相同點(diǎn)與不同點(diǎn),將數(shù)學(xué)研究對(duì)象分為不同種類(lèi)的一種數(shù)學(xué)思想。分類(lèi)的基礎(chǔ)是比較,比較也是分類(lèi)的前提,分類(lèi)是比較的結(jié)果。分類(lèi)討論貫穿了整個(gè)高中數(shù)學(xué)的全部?jī)?nèi)容,可以培養(yǎng)學(xué)生思維的嚴(yán)密性,條理性。分類(lèi)討論往往能使復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化,可以有效的促進(jìn)學(xué)生研究問(wèn)題的能力。分類(lèi)思想是通往成功的必經(jīng)之路。
例3、已知不等式ex≥(a+1 ) x+b恒成立,則(a+1 ) b的最大值為_(kāi)_____________________
分析:可以先將不等式ex≥(a+1 ) x+b右側(cè)移到左側(cè),將其當(dāng)做一個(gè)函數(shù),再考慮函數(shù)最小值即可。而a,b之間沒(méi)有等量關(guān)系,通過(guò)討論即可將問(wèn)題簡(jiǎn)單化。
解:令f(x)=ex-(a+ )1 x-b,由題意知f(x)≥0恒成立。
因?yàn)閒′(x)=ex-(a+ )1 ,所以
(1) 當(dāng) a+1<0即a<-1時(shí)f′(x)>0所以f(x)在R上單調(diào)遞增。而且當(dāng)x→-∞時(shí),f(x)→-∞所以不合題意,舍去。
(2) 當(dāng)a+1=0即a=-1時(shí)f(x)≥0即b≤ex恒成立,所以b≤(ex)min所以b≤0,所以 (a+ )1 b=0
(3) 當(dāng) a+1>0即 a>-1時(shí),令 ex-(a+ )1 =0,得 x=ln(a+ )1 .由
+ )1__________(ln___________(__)a+1,+∞)0++ )1)↗_______________
得f(x)min=f(ln(a+ )1)=a+1-(a+1)ln(a+1)-b≥0
所以b≤a+1-(a+1)ln(a+1)
所以(a+1)b≤(a+1)2[1-ln(a+1])
函數(shù)雙變量問(wèn)題是高中數(shù)學(xué)非常重要的一個(gè)??键c(diǎn),解題的過(guò)程也往往非常復(fù)雜,需要學(xué)生根據(jù)解題思路應(yīng)用不同的數(shù)學(xué)思想方法。教師應(yīng)該多關(guān)注學(xué)生的數(shù)學(xué)思想的傳授,引領(lǐng)學(xué)生站在制高點(diǎn),進(jìn)而減輕學(xué)生負(fù)擔(dān),提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率,培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)。