◎陳圣文 (福州時(shí)代中學(xué),福建 福州 350007)
含參函數(shù)就是函數(shù)中含有不能確定的常數(shù),求解時(shí)需要對(duì)該常數(shù)的取值(大小或正負(fù))進(jìn)行討論,這樣的函數(shù)問題就是所謂的“函數(shù)的含參問題”.含參函數(shù)經(jīng)常作為中考數(shù)學(xué)的壓軸題出現(xiàn),因此含參函數(shù)的重要性不言而喻.新課程標(biāo)準(zhǔn)指出:應(yīng)充分考慮本階段學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)特點(diǎn),各個(gè)領(lǐng)域?qū)W生的認(rèn)知規(guī)律和心理特征,這樣有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引發(fā)數(shù)學(xué)思考;充分考慮數(shù)學(xué)本身的特點(diǎn),體現(xiàn)數(shù)學(xué)的實(shí)質(zhì);在呈現(xiàn)作為知識(shí)與技能的數(shù)學(xué)結(jié)果的同時(shí),重視學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn),使學(xué)生體驗(yàn)從實(shí)際背景中抽象出數(shù)學(xué)問題、構(gòu)建數(shù)學(xué)模型、尋求結(jié)果、解決問題的過程.教師在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生在解決含參函數(shù)問題時(shí)存在很多不足,因此本文嘗試以幾道中考題為例進(jìn)行分析,以期能尋求高效的解題思路和方法,提高學(xué)生的解題能力.
學(xué)生解決參數(shù)問題的最大困難是什么? 就是根本不理解參數(shù)代表什么意義.例如在學(xué)習(xí)一次函數(shù)時(shí),出現(xiàn)這樣的一次函數(shù)y=kx+k(k≠0),有些同學(xué)就會(huì)忽略這個(gè)函數(shù)隱含的條件,也就是當(dāng)x =-1 時(shí),y =0,即這條直線過定點(diǎn)(-1,0),所以參數(shù)k 起何作用? 我們?cè)谶@里就要給學(xué)生介紹清楚,k 會(huì)改變,但不變的又是什么,如果一次函數(shù)講清楚了,到學(xué)習(xí)二次函數(shù)y=ax2-2ax+a(a≠0)時(shí),學(xué)生就會(huì)發(fā)現(xiàn),這個(gè)二次函數(shù)隱含了很多信息,比如它的對(duì)稱軸為直線x =1,頂點(diǎn)為(1,0).
在二次函數(shù)中有一題:
例1已知A(0,1),B(2,1),若函數(shù)y=x2-2kx+k2+k(k-1≤x≤k+1)的圖像與線段AB 恰有一個(gè)公共點(diǎn),求k 的取值范圍.
在這道題中,學(xué)生認(rèn)為困難的地方在哪兒? 函數(shù)如果能夠配方為y=(x-k)2+k,不難發(fā)現(xiàn)頂點(diǎn)為(k,k),但問題在于,自變量取值范圍也同樣含參,那怎么破解? 這可是多數(shù)同學(xué)望而卻步的難點(diǎn),仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)連不等式兩邊都有k,如果消參數(shù)k,則兩式對(duì)減得(k+1)-(k-1)=2,所以它是一條定長為2 的線段,如果僅到這一步,學(xué)生仍無法入手,再發(fā)現(xiàn)連不等式兩邊都有1 與-1,所以兩式對(duì)加,我們發(fā)現(xiàn)(k+1)+(k-1)=2k,所以這條線段是關(guān)于直線x =k,即拋物線的對(duì)稱軸對(duì)稱的.那么這題所有的問題就迎刃而解了,所以首先從學(xué)生畏懼點(diǎn)入手,才是解決問題的關(guān)鍵.
接下來我們?cè)僖砸坏雷钪祮栴}來研究,這是初中數(shù)學(xué)中常見的問題,也是含參函數(shù)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題,如何巧妙解決最值問題是十分值得思考的問題.
例2已知拋物線y=mx2+(m-2)x-2m+2(m≠0).
(1)求證:拋物線與x 軸有交點(diǎn).
(2)若拋物線與x 軸交于點(diǎn)A(x1,0),B(x2,0),且點(diǎn)A在點(diǎn)B 的右側(cè),x1+2x2=1.
①求m 的值;
首先,題目很簡潔,二次函數(shù)含參數(shù)m,m 起的作用是什么? 對(duì)下面的問題有何影響?
第(1)問是最基礎(chǔ)的考點(diǎn),主要考查Δ 的應(yīng)用,通過Δ=(m-2)2-4m(-2m+2)=9m2-12m+4 =(3m-2)2≥0 來證明拋物線與x 軸有交點(diǎn).這問中m 起什么作用? 可以喚起學(xué)生對(duì)含參問題的討論,如果不配成完全平方式,又變成了關(guān)于m 的二次函數(shù),還要繼續(xù)討論新拋物線與x 軸的交點(diǎn)情況,所以采用配方(即代數(shù)法)來完成.可見參數(shù)確實(shí)會(huì)干擾部分同學(xué)解題.第(2)問的第一步是求m 的值,這時(shí),我們可以來解決m 的影響,有了參數(shù)m,拋物線哪些是變化的,哪些是不變的? 通過(1)不難發(fā)現(xiàn),Δ 可化為完全平方數(shù),說明該拋物線與x 軸交點(diǎn)是可以計(jì)算的,不管是用因式分解法還是公式法都可以算出兩個(gè)交點(diǎn)為(1,0)和可見m 會(huì)影響其中一個(gè)交點(diǎn).所以這里面就涉及了分類討論的數(shù)學(xué)思想,由參數(shù)m 控制的這個(gè)點(diǎn)在(1,0)的左邊還是右邊,再求拋物線的對(duì)稱軸為直線然后代入拋物線解析式求解m.第(2)問中的②引入了新的參數(shù)n,點(diǎn)有什么意義? 這就是縱坐標(biāo)可以看成關(guān)于橫坐標(biāo)n 的一次函數(shù),即G 是直線上的點(diǎn),從而通過數(shù)形結(jié)合,求解得出PG 的最小值.
從上面這道中考題來分析,可以說從一維的數(shù)軸開始,從變量產(chǎn)生開始,到二維的平面直角坐標(biāo)系,函數(shù)與變量就緊密地聯(lián)系在一起了.在教學(xué)過程中,教師要重視變量起的作用,含參的目的是讓變量有更多種可能,在教學(xué)中思考,如果含參了,哪些是變的,哪些是不變的.教師也要指導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)參數(shù)的作用在哪兒,對(duì)解題的影響有哪些? 這樣學(xué)生就不懼問題了.而對(duì)于函數(shù)教學(xué),教師要使學(xué)生了解變量之間的關(guān)系,就不可避免地要結(jié)合函數(shù)的圖像,因?yàn)閳D像對(duì)函數(shù)起著至關(guān)重要的作用.對(duì)于初中函數(shù)教學(xué)來說,圖像的變化在教學(xué)中常常屬于正向教學(xué),即給出變化方式,再進(jìn)行函數(shù)形式討論,這實(shí)際上壓縮了學(xué)優(yōu)生的思維廣度.在函數(shù)圖像變化的教學(xué)中,教師要適當(dāng)進(jìn)行逆向教學(xué),即給出變化后的函數(shù)形式,逆向思考這是怎樣的變化,這對(duì)于學(xué)生來說是大有益處的,也會(huì)讓學(xué)優(yōu)生在完成義務(wù)教育階段之后,更快地適應(yīng)高中千變?nèi)f化的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí).
再看一題:2019 年廈門一檢試題,來分析:在含參函數(shù)中經(jīng)常出現(xiàn)求拋物線中幾何圖形的問題,縱觀近些年來,不論是廈門中考還是福建省考最后的壓軸大題,都是以含參問題不同的形式作為考題出現(xiàn)在試卷中的.
例3在平面直角坐標(biāo)系xOy 中,點(diǎn)A(0,2),B(p,q)在直線l 上,拋物線m 經(jīng)過點(diǎn)B,C(p+4,q),且它的頂點(diǎn)N 在直線l 上.
(1)若B(-2,1).
①請(qǐng)?jiān)谄矫嬷苯亲鴺?biāo)系中畫出直線l 與拋物線m 的示意圖;
②設(shè)拋物線m 上的點(diǎn)Q 的橫坐標(biāo)為e(-2≤e≤0),過點(diǎn)Q 作x 軸的垂線,與直線l 交于點(diǎn)H.若QH =d,當(dāng)d 隨e的增大而增大時(shí),求e 的取值范圍.
(2)拋物線m 與y 軸交于點(diǎn)F,當(dāng)拋物線m 與x 軸有唯一交點(diǎn)時(shí),判斷△NOF 的形狀并說明理由.
此題題干就含p,q 兩個(gè)參數(shù),在問題(1)的設(shè)置中,添加條件“若B(-2,1)”,則參數(shù)p,q 不再起作用了,都可以求出,而在(1)的第②問中,又引入Q 的橫坐標(biāo)為e,并繼續(xù)添加“QH=d”,這樣多了兩個(gè)參數(shù)e 與d,進(jìn)一步把難度加大,那這兩個(gè)參數(shù)之間有什么聯(lián)系就是此題的突破口.經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)d 實(shí)際上就是點(diǎn)Q 與點(diǎn)H 的縱坐標(biāo)差,故只要將Q,H縱坐標(biāo)用含e 的代數(shù)式表達(dá)即可.在第(2)問中,又回到最初的主干信息,點(diǎn)B(p,q),點(diǎn)C(p+4,q)這兩點(diǎn)中的參數(shù)p,q 到底起什么作用,它們之間的聯(lián)系又是什么就成為思考的線索了.發(fā)現(xiàn),這兩點(diǎn)縱坐標(biāo)相同,兩點(diǎn)又都在拋物線上,于是可知這兩點(diǎn)關(guān)于對(duì)稱軸對(duì)稱,接下來就是頂點(diǎn)問題了,頂點(diǎn)在x 軸上,故頂點(diǎn)可以用含p 的代數(shù)式表示,即N 為(p+2,0),又因?yàn)轫旤c(diǎn)N 在直線l 上,點(diǎn)A,B 又在直線l 上,所以直線l 又可以用含p,q 的代數(shù)式表示,所以就又形成新的p,q 關(guān)系式,接下來的問題就迎刃而解了.當(dāng)然此題還涉及根據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)判斷三角形的形狀,求出相應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)和拋物線的解析式,然后判斷三角形的形狀.如果學(xué)生解決這一類題目有些困難,那么教師可以考慮為學(xué)生準(zhǔn)備一道類似的證明題,通過這樣的反復(fù)練習(xí)夯實(shí)基礎(chǔ),學(xué)生在解決這樣的問題時(shí)會(huì)變得游刃有余,對(duì)于這方面內(nèi)容可另外研究.
由此可知,含參問題不可怕,就是不斷從中找出參數(shù)間的聯(lián)系,而這種聯(lián)系往往相互制約,為了達(dá)到最簡捷的目的,就是將多元參數(shù)盡可能消元,即利用我們的消元思想.而這種消元意識(shí)完全可以在平常教學(xué)中滲透.回歸初一課本,在二元方程中的消元不正是我們解決問題的源頭嗎? 同時(shí),了解函數(shù)及其圖像必不可少,像上題中,找到不同參數(shù)的關(guān)系,同樣是借助函數(shù)圖像來解決問題的,教學(xué)中既要回歸課本,也不能拘泥于課本.
目前含參函數(shù)的題型越來越受到關(guān)注,這使得我們接下來的教學(xué)啟發(fā)和教學(xué)方向越來越清晰,當(dāng)函數(shù)的題目不再幾何化,而是回歸函數(shù)本質(zhì)時(shí),提升學(xué)生解決含參問題的能力就顯得越發(fā)重要了.而在高中階段,教師培養(yǎng)學(xué)生從不同角度對(duì)函數(shù)的性質(zhì)與變化進(jìn)行理解是非常必要的.函數(shù)的魅力在于其無窮的變化,含參讓函數(shù)回歸本質(zhì),教學(xué)的腳步也應(yīng)該跟上這種變化,這樣才能讓我們與時(shí)俱進(jìn),不斷提升自我,讓學(xué)生真正體會(huì)到函數(shù)的魅力.希望本文可以起到拋磚引玉的作用,為學(xué)生解題提供好的思路和方法.
數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與研究2020年10期