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主变元是起突出、主导作用的输入变量;参变元是在一定范围内(由题设决定)变化的常数。主变元与参变元相互影响,相互制约。在许多数学问题中,都会含有多个常量、参量和变量,根据具体条件和解题需要,常常在众多变元中选用一个变元为主变元(未知数),将其他变元暂时看成是参变元(常数),进而把代数式整理成按主变元降幂排列(或升幂排列)的多项式,以此为线索来达到解决问题的目的,这种解题方法在数学中通常叫作“主元法”,蕴涵着高中数学中的“主元”思想。下面,我想谈一下对参变元与主变元的一些粗浅认识,仅供大家参考。
一、参变元是变化的“常数”,一旦取定后它就不能再变
案例1.求函数f(x)=x+2a+a+1,a∈[1,2]的最小值。
略解:令t=,t∈[0,+∞]则原式可化为:g(t)=t2+2at+a+1=(t+a)2-a2+a+1,又函数g(t)的对称轴t=-a∈[-2,-1],所以 g(t)min=g(0)=a+1,即函数f(x)的最小值为a+1。
案例2.方程loga(x+2)=,(a>0且a≠1)的实数解的个数是 。
略解:把方程解的个数问题转化为两个函数图像交点的个数问题。分别画出函数f(x)=loga(x+2)和g(x)=在定义域x∈[-2,0]上的图像,要画f(x)的图像,显然要对a进行讨论。当a∈(0,1)时,易知函数f(x)与g(x)的图像有一个交点;当a∈(1,+∞)时,易知函数f(x)与g(x)的图像有一个交点。因此,原方程实数解的个数为“1个”。
解题回顾:上述两题中很显然x是主变元,a是参变元。笔者评讲此题前发现大量学生做出案例1的答案是2,案例2的答案是2。究其原因,这些学生对案例1函数的最大值又求了一次最大值。对案例2得出的答案是1+1=2个。由此,反映出学生对参变元的含义没有彻底搞懂。
二、讨论的对象不同,题目最后的处理方法也不一样
案例3.不等式x2-ax+4≥0在x∈[-1,1]上恒成立,求实数a的取值范围。
略解:(法一)分离参变元a
当x∈[-1,0)时,a≥x+恒成立,所以a≥-5;当x=0时,4≥0恒成立,所以a∈R;当x∈(0,1]时,a≤x+恒成立,所以a≤5。综上知:a∈[-5,5]。
(法二)利用函数与不等式的关系及数形结合求解。
令f(x)=x2-ax+4则
即a∈[-5,-2]或a∈(-2,2)或 a∈[2,5]。综上知:a∈[-5,5]。
解题回顾:比较上述两种解法,法一是对主变元x讨论,要满足题意,需对三种结果取交集;法二是对参变元a讨论,要满足题意,需对三种结果取并集。
三、主变元与参变元之间可以相互转换
案例4.已知函数f(x)=x+-b,(x≠0),其中a,b∈R,若对于任意的a∈[,2],不等式f(x)≥10在x∈[,1]上恒成立,求实数b的取值范围。
略解:(法一)依题意,不等式x+≥10+b对任意的a∈[,2]上恒成立。
令g(a)=a+x,因为x∈[,1],所以有>0,此时g(a)在a∈[,2]上是递增函数。
因此,g(a)min=g()=+x,所以+x≥10+b对任意的x∈[,1]恒成立。
令h(x)=x+,易知h(x)min=h()=,所以≥10+b即b≤-10。
(法二)依题意,不等式x+≥10+b对任意的a∈[,2]上恒成立。
由于x>0,分离a得到a≥(10+b)x-x2:对任意的a∈[,2]上恒成立,即≥(10+b)x-x2对任意的x∈[,1]恒成立,再分离b得到:10+b≤x+对任意的x∈[,1]恒成立。同法二,得b≤-10。
解题回顾:比较上述两种解法,法一先把a当主变元,x当参变元(常数),而后再把x当主变元来处理。这里为什么a能作为主变元呢?究其原因,是发现了此题中有“对于任意的a∈[,2]”这几个字,尤为关键。法二与法一有异曲同工之处,但法二更简洁、明了。因此,参变元与主变元是相对的,在具体的解题过程中可以相互转换。
一、参变元是变化的“常数”,一旦取定后它就不能再变
案例1.求函数f(x)=x+2a+a+1,a∈[1,2]的最小值。
略解:令t=,t∈[0,+∞]则原式可化为:g(t)=t2+2at+a+1=(t+a)2-a2+a+1,又函数g(t)的对称轴t=-a∈[-2,-1],所以 g(t)min=g(0)=a+1,即函数f(x)的最小值为a+1。
案例2.方程loga(x+2)=,(a>0且a≠1)的实数解的个数是 。
略解:把方程解的个数问题转化为两个函数图像交点的个数问题。分别画出函数f(x)=loga(x+2)和g(x)=在定义域x∈[-2,0]上的图像,要画f(x)的图像,显然要对a进行讨论。当a∈(0,1)时,易知函数f(x)与g(x)的图像有一个交点;当a∈(1,+∞)时,易知函数f(x)与g(x)的图像有一个交点。因此,原方程实数解的个数为“1个”。
解题回顾:上述两题中很显然x是主变元,a是参变元。笔者评讲此题前发现大量学生做出案例1的答案是2,案例2的答案是2。究其原因,这些学生对案例1函数的最大值又求了一次最大值。对案例2得出的答案是1+1=2个。由此,反映出学生对参变元的含义没有彻底搞懂。
二、讨论的对象不同,题目最后的处理方法也不一样
案例3.不等式x2-ax+4≥0在x∈[-1,1]上恒成立,求实数a的取值范围。
略解:(法一)分离参变元a
当x∈[-1,0)时,a≥x+恒成立,所以a≥-5;当x=0时,4≥0恒成立,所以a∈R;当x∈(0,1]时,a≤x+恒成立,所以a≤5。综上知:a∈[-5,5]。
(法二)利用函数与不等式的关系及数形结合求解。
令f(x)=x2-ax+4则
即a∈[-5,-2]或a∈(-2,2)或 a∈[2,5]。综上知:a∈[-5,5]。
解题回顾:比较上述两种解法,法一是对主变元x讨论,要满足题意,需对三种结果取交集;法二是对参变元a讨论,要满足题意,需对三种结果取并集。
三、主变元与参变元之间可以相互转换
案例4.已知函数f(x)=x+-b,(x≠0),其中a,b∈R,若对于任意的a∈[,2],不等式f(x)≥10在x∈[,1]上恒成立,求实数b的取值范围。
略解:(法一)依题意,不等式x+≥10+b对任意的a∈[,2]上恒成立。
令g(a)=a+x,因为x∈[,1],所以有>0,此时g(a)在a∈[,2]上是递增函数。
因此,g(a)min=g()=+x,所以+x≥10+b对任意的x∈[,1]恒成立。
令h(x)=x+,易知h(x)min=h()=,所以≥10+b即b≤-10。
(法二)依题意,不等式x+≥10+b对任意的a∈[,2]上恒成立。
由于x>0,分离a得到a≥(10+b)x-x2:对任意的a∈[,2]上恒成立,即≥(10+b)x-x2对任意的x∈[,1]恒成立,再分离b得到:10+b≤x+对任意的x∈[,1]恒成立。同法二,得b≤-10。
解题回顾:比较上述两种解法,法一先把a当主变元,x当参变元(常数),而后再把x当主变元来处理。这里为什么a能作为主变元呢?究其原因,是发现了此题中有“对于任意的a∈[,2]”这几个字,尤为关键。法二与法一有异曲同工之处,但法二更简洁、明了。因此,参变元与主变元是相对的,在具体的解题过程中可以相互转换。