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excel函数公式大全_提高函数与图象的对话水平

时间:2019-01-18 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

   生活中与人对话,使人生更美好,数学中与图象对话,使数学更精彩. 华罗庚先生又说:“数与形本是两依倚,焉能分作两边飞. 数缺形时少直观,形少数时难入微.” 函数图象是数和形的结合物,有了直观,才有判断. 没有形象思维的参与,逻辑思维就不可能很好地展开和深入. 与图象对话就是使抽象的数学语言与直观的图象有机结合,使我们的思维更灵活,处理问题的手段更丰富. 对于2011年浙江理科第22题(2),考生普遍反映难. 如何破解难题呢?本文结合本题第2问,谈如何与图象对话,提高数学解题能力.
   题目
   设函数f(x)=(x-a)2lnx,a∈R.
   (1)若x=e为y=f(x)的极值点,求实数a;
   (2)求实数a的取值范围,使得对任意的x∈(0,3e],恒有f(x)≤4e2成立.
   注:e为自然对数的底数.
  
   观察提问
   观察是对话的基础,没有掌握一定量的必需的信息,对话就无从谈起. 数学思维通常都从观察对象开始,通过观察发现问题特征以及获得解决问题的思维方法. 本题目标是根据给出的函数表达式研究函数的一些性质. 那么从函数式中需要了解函数图象哪些信息呢?因为反映函数图象特征主要是:范围、对称性、周期性、关键点、单调性、渐近线等. 因此,解题者在观察分析函数式时需要思考并提出:自变量的取值范围是多少?有哪些关键点?奇偶性如何?函数值变化规律及其变化的“大致”范围是什么?
   通过观察函数式f(x)=(x-a)2lnx,a∈R,从中可以得到以下特征:含有一个参变量a,当x>1时f(x)>0,当00),函数不具奇偶性,不呈周期现象.
  
   勾画图象
   f(x)的图象是否过定点(a,0)由a的正负决定. 因此,对a要分a≤0和a>0进行考虑.
   情况1
   当a≤0时,如图1. f(x)=(x-a)2lnx(a∈R)的图象过定点(1,0),位于y轴右边且在(0,+∞)上单调递增.此时在(0,3e]上f(x)最大值为f(3e)=(3e-a)2ln3e>18e2.
   所以a≤0不合题意.
   对于a>0, f(x)=(x-a)2lnx(a∈R)的图象位于y轴右边,x∈(0,1)时图象在x轴下方,x∈(1,+∞)时图象在x轴上方,且过定点(1,0)及(a,0).
   这两定点是图象的关键点,由于a与1的大小关系不知,故(a,0)与(1,0)相对位置也不能确定.
   因此对a进行分类讨论.
   即分为01两个类别.
  图1
  图2
   情况2
   当0  
   回归代数
   当a>1时,在(0,1]上图象位于x轴下方,在(1,+∞)上图象虽然位于x轴上方,但图象又要过定点(a,0),因此,图象在(1,+∞)上肯定不具单调性.
   从函数表达式的结构形式来看,函数的单调性并不明显,用什么方法研究函数的单调性呢? 针对函数式的特征,需要用导数的方法对函数作进一步的探索.
   考察f ′(x)=(x-a)2lnx+1-,由(x-a)2lnx+1-=0得两个极值点x1=a和x2,x2满足2lnx+1-=0,接着就要问:这两个极值点的位置怎样?x2虽然由2lnx+1-=0确定,但无法求出. 好多考生解题思维就在这里被“卡住”. 若将2lnx+1-=0作适当的变形,得a=2x2lnx2+x2,这样就不难由a>1推出a>x2,其中x1=a是极小点,x2是极大点,且极大值f(x2)=4xlnx2.
   由此我们又进一步描绘f(x)=(x-a)2lnx,a>1的图象,如图3,同时还发现函数a=2x2lnx2+x2和f(x2)=4xlnx2在(1,+∞)上都是单调递增的,即a越大x2越大, f(x2)也越大.
  
   特殊探路
   对于a>1,在图3中,函数f(x)在(0,3e]上哪个位置达到最大值?因为f(x)在(0,1]上函数值非正数,在(1,3e]上函数值为正数,所以f(x)的最大值一定在(1,3e]上达到. 在x=x2处还是在x=3e处达到最大值呢?这需要判断3e,x2,a三者的大小关系. 第2问的求解目标是:“求实数a的取值范围,使得对任意的x∈(0,3e],恒有f(x)≤4e2成立”,第1问求得的结果是:当a=3e时,x=e是它的极大值点.此时的极大值刚巧为4e2. 是一种巧合吗?由此猜想f1(x)=(x-3e)2lnx是一个非同小可的函数,不妨作出其图象,如图4. 对于a>1情况下的f(x)=(x-a)2lnx的图象特征都以它为“基准”作进一步探究.
  图3
  图4
   第1问的结果对第2问的解决有很大的启发和帮助作用,第1问的设置为第2问埋下了很好的伏笔,可惜多数考生都没有发现或用好这条有重要价值的信息.
  
   完美图象
   如何比较“完美”地描绘f(x)=(x-a)2lnx(a>1)的图象特征?以(3e,0)为“基准点”,对(a,0)的位置进行分类讨论,再结合“a越大x2越大, f(x2)也越大”描绘其图象.
   情况3
   当3e8e2.
   情况4
   当x2f(e)=4e2.
   由情况3、情况4可得3e   情况5
   当3e≥a>1时,如图7,则有f(x2)

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