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1、
一、函數與方程思想
函數思想
方程思想
函數思想的實質是拋開所研究對象的非數學特征,用聯系和變化的觀點提出數學對象,抽象其數學特征,建立各變量之間固有的函數關系,通過函數形式,利用函數的有關性質,使問題得到解決
方程思想的實質就是將所求的量設成未知數,根據題中的等量關系,列方程(組),通過解方程(組)或對方程(組)進行研究,以求得問題的解決
函數與方程思想在一定的條件下是可以相互轉化的,是相輔相成的.函數思想重在對問題進行動態(tài)的研究,方程思想則是在動中求解,研究運動中的等量關系
方法一 點坐標代入函數(方程)法
模型解法
點坐標代入函數(方程)法是指把點“
2、放到”函數圖象中去“入套”,通過構造方程求解參數的方法.此方法適用于已知函數或函數圖象,給出滿足條件的點坐標,求其中的參數問題.破解此類題的關鍵點:
①點代入函數,把所給點坐標代入已知函數的解析式中,得到關于參數的方程或不等式.
②解含參方程,求解關于參數的方程或不等式.
③檢驗得結論,得出參數的值或取值范圍,最后代入方程或不等式進行檢驗.
典例1 函數y=ax (a>0,且a≠1)的反函數的圖象過點(,a),則a的值為( )
A.2 B.3
C.2或 D.
解析 因為函數y=ax(a>0,且a≠1)的反函數為y=logax(a>0,且a≠1),且y=logax的圖象過點
3、(,a),
所以a=loga,所以aa=,
所以a=,檢驗易知當a=時,函數有意義.故選D.
答案 D
思維升華 應用此方法的易錯點是忘記檢驗,在解出方程后,一定要回頭望,把所求的解代入原函數中檢驗是否有意義.
跟蹤演練1 函數y=logax(a>0,且a≠1)的反函數的圖象過點(a,),則a的值為_____.
答案
解析 因為函數y=logax(a>0,且a≠1)的反函數y=ax(a>0,且a≠1)的圖象過點(a,),所以=aa,
即=aa,所以a=.經檢驗知a=符合要求.
方法二 平面向量問題的函數(方程)法
模型解法
平面向量問題的函數(方程)法是把平面向量問題,
4、通過模、數量積等轉化為關于相應參數的函數(方程)問題,從而利用相關知識結合函數或方程思想來處理有關參數值問題.破解此類題的關鍵點:
①向量代數化,利用平面向量中的模、數量積等結合向量的位置關系、數量積公式等進行代數化,得到含有參數的函數(方程).
②代數函數(方程)化,利用函數(方程)思想,結合相應的函數(方程)的性質求解問題.
③得出結論,根據條件建立相應的關系式,并得到對應的結論.
典例2 已知a,b,c為平面上的三個向量,又a,b是兩個相互垂直的單位向量,向量c滿足|c|=3,ca=2,cb=1,則對于任意實數x,y,|c-xa-yb|的最小值為______.
解析 由題意可知
5、|a|=|b|=1,
ab=0,又|c|=3,ca=2,cb=1,
所以|c-xa-yb|2=|c|2+x2|a|2+y2|b|2-2xca-2ycb+2xyab
=9+x2+y2-4x-2y=(x-2)2+(y-1)2+4,
當且僅當x=2,y=1時,|c-xa-yb|=4,
所以|c-xa-yb|的最小值為2.
答案 2
思維升華 平面向量中含函數(方程)的相關知識,對平面向量的模進行平方處理,把模問題轉化為數量積問題,再利用函數與方程思想來分析與處理,這是解決此類問題一種比較常見的思維方式.
跟蹤演練2 已知e1,e2是平面上兩相互垂直的單位向量,若平面向量b滿足|b|=
6、2,be1=1,be2=1,則對于任意x,y∈R,|b-(xe1+ye2)|的最小值為________.
答案
解析 |b-(xe1+ye2)|2=b2+x2e+y2e-2xbe1-2ybe2+2xye1e2=22+x2+y2-2x-2y
=(x-1)2+(y-1)2+2≥2,
當且僅當x=1,y=1時,|b-(xe1+ye2)|2取得最小值,
此時|b-(xe1+ye2)|取得最小值.
方法三 不等式恰成立問題函數(方程)法
模型解法
含參不等式恰成立問題函數(方程)法是指通過構造函數,把恰成立問題轉化為函數的值域問題,從而得到關于參數的方程的方法.破解此類題的關鍵點:
7、①靈活轉化,即“關于x的不等式f(x)g(a)在區(qū)間D上恰成立”轉化為“函數y=f(x)在D上的值域是(g(a),+∞)”.
②求函數值域,利用函數的單調性、導數、圖象等求函數的值域.
③得出結論,列出參數a所滿足的方程,通過解方程,求出a的值.
典例3 關于x的不等式ex--1-x≥0在上恰成立,則a的取值集合為________.
解析 關于x的不等式ex--1-x≥0在上恰成立?函數g(x)=在上的值域為.
因為g′(x)=,
令φ(x)=ex(x-1)-x2+1,x∈,
8、
則φ′(x)=x(ex-1).
因為x≥,所以φ′(x)>0,
故φ(x)在上單調遞增,
所以φ(x)≥φ=->0.
因此g′(x)>0,故g(x)在上單調遞增,
則g(x)≥g==2-,
所以a-=2-,解得a=2,
所以a的取值集合為{2}.
答案 {2}
思維升華 求解此類含參不等式恰成立問題時注意與含參不等式恒成立問題區(qū)分開,含參不等式恰成立問題一般轉化為求函數的值域,得參數的方程;而含參不等式恒成立問題一般轉化為最值問題.
跟蹤演練3 關于x的不等式x+-1-a2+2a>0在(2,+∞)上恰成立,則a的取值集合為__________.
答案 {-1,3}
解
9、析 關于x的不等式x+-1-a2+2a>0在(2,+∞)上恰成立?函數f(x)=x+在(2,+∞)上的值域為(a2-2a+1,+∞).
由f(x)=x+,x∈(2,+∞),
可得f′(x)=1-=>0,
所以f(x)=x+在(2,+∞)上為單調遞增函數,
所以f(x)>f(2)=4.
又關于x的不等式x+>a2-2a+1在(2,+∞)上恰成立,所以a2-2a+1=4,解得a=-1或a=3.
方法四 解析幾何問題的函數(方程)法
模型解法
解析幾何問題的函數(方程)法是解決解析幾何問題中比較常見的一種方法,通過函數(方程)法把解析幾何問題代數化,利用函數或方程進行求解,其關鍵是
10、根據題意,構造恰當的函數或建立相應的方程解決問題.破解此類題的關鍵點:
①代數化,把直線、圓、圓錐曲線以及直線與圓、直線與圓錐曲線的位置關系等轉化為代數問題,構造函數解析式或方程.
②函數(方程)應用,利用函數的相關性質或方程思想來求解含有參數的解析幾何問題.
③得出結論,結合解析幾何中的限制條件和函數(方程)的結論得出最終結論.
典例4 已知直線l過定點S(4,0),與+=1(x≠2)交于P,Q兩點,點P關于x軸的對稱點為P′,連接P′Q交x軸于點T,當△PQT的面積最大時,直線l的方程為_____.
解析 設直線l的方程為x=ky+4(k≠0),
聯立
消去x得(3k2+4)
11、y2+24ky+36=0,
Δ=576k2-436(3k2+4)=144(k2-4)>0,即k2>4.
設P(x1,y1),Q(x2,y2),則P′(x1,-y1).
由根與系數的關系,得
直線P′Q的方程為y=(x-x1)-y1,
令y=0,得x=
=
=,
將①②代入上式得x=1,
即T(1,0),所以|ST|=3,
所以S△PQT=|S△STQ-S△STP|
=|ST||y1-y2|=
=
==
=≤,
當且僅當k2=,即k=時取等號.
故所求直線l的方程為x=y(tǒng)+4或x=-y+4.
答案 x=y(tǒng)+4或x=-y+4
思維升華 直線與圓錐曲線的綜合問
12、題,通常借助根的判別式和根與系數的關系進行求解,這是方程思想在解析幾何中的重要應用.解析幾何問題的方程(函數)法可以拓展解決解析幾何問題的思維,通過代數運算、方程判定等解決解析幾何中的位置關系、參數取值等問題.
跟蹤演練4 橢圓C1:+=1和圓C2:x2+(y+1)2=r2 (r>0),若兩條曲線沒有公共點,則r的取值范圍是______________.
答案 (0,1)∪
解析 方法一 聯立C1和C2的方程,消去x,
得到關于y的方程-y2+2y+10-r2=0, ①
方程①可變形為r2=-y2+2y+10,
把r2=-y2+2y+10看作關于y的函數.
由橢圓C1可知,-2≤
13、y≤2,
因此,求使圓C2與橢圓C1有公共點的r的集合,等價于在定義域為y∈[-2,2]的情況下,求函數r2=f(y)=-y2+2y+10的值域.
由f(-2)=1,f(2)=9,f=,
可得f(y)的值域是r2∈,即r∈,
它的補集就是圓C2與橢圓C1沒有公共點的r的集合,因此,兩條曲線沒有公共點的r的取值范圍是(0,1)∪.
方法二 聯立C1和C2的方程消去x,得到關于y的方程-y2+2y+10-r2=0.①
兩條曲線沒有公共點,等價于方程-y2+2y+10-r2=0要么沒有實數根,要么有兩個根y1,y2?[-2,2].
若沒有實數根,則Δ=4-4(10-r2)<0,
解得r>或r<-.
若兩個根y1,y2?[-2,2],設φ(y)=-y2+2y+10-r2,其圖象的對稱軸方程為y=∈[-2,2].
則又r>0,解得0