浅谈二次函数在高中阶段的应用

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  在初中教材中,对二次函数作了较详细的研究,由于初中学生基础薄弱,又受其接受能力的限制,这部分内容的学习多是机械的,很难盾加以理解。进入高中以后,尤其是高三复习阶段,要对他们的基本概念和基本性质(图象以及单调性、奇偶性、有界性)灵活应用,对二次函数还需再深入学习。
  
  一、进一步深入理解函数概念
  
  实中阶段已经讲述了函数的定义,进入高中后在学习集合的基础上又学习了映射,接着重新学习函数概念,主要
  是用映射观点来阐明函数,这时就可以用学生已经有一定了解的函数,特别是二次函数为例来加以更深认识函数的概念。二次函数是从一个集合A(定义域)到集合B(值域)上的映射f:AB,使得集合B中的元素y=ax2+bx+c(a≠0)与集合A的元素X对应,记为f(x)=ax2+bx+c(a≠0)这里ax2+bx+c表示对应法则,又表示定义域中的元素X在值域中的象,从而使学生对函数的概念有一个较明确的认识,
  在学生掌握函数值的记号后,可以学生进一步处理如下问题:
  类型I:已知f(x)=2x2+x+2,求f(x+1)
  这里不能把f(x+1)理解为x=x+1时的函数值,只能理解为自变量为x+1的函数值。
  类型Ⅱ:设f(x+1)=x2-4x+1,求f(x)
  这个问题理解为,已知对应法则f下,定义域中的元素x+1的象是x2-4x+1,求定义域中元素X的象,其本质是求对应法则。
  一般有两种方法:
  (1)把所给表达式表示成x+1的多项式。
  f(x+1)=x2-4x+1=(x+1)2-6(x+1)+6,再用x代x+1得f(x)=x2-6x+6
  (2)变量代换:它的适应性强,对一般函数都可适用。
  
  二、二次函数的单调性,最值与图象
  
  在高中阶段学习单调性时,必须让学生对二次函数y=ax2+bx+c在区间(-,-b2a]及〔-b2a,+)上的单调性的结论用定义进行严格的论证,使它建立在严密理论的基础上,与此同时,进一步充分利用函数图象的直观性,给学生配以适当的练习,使学生逐步自觉地利用图象学习二次函数有关的一些函数单调性。
  类型Ⅲ:画出下列函数的图象,并通过图象研究其单调性。
  (1)y=x2+2x-1-1
  (2)y=x2-1
  (3)y=x2+2x-1
  这里要使学生注意这些函数与二次函数的差异和联系。掌握把含有绝对值记号的函数用分段函数去表示,然后画出其图象。
  类型Ⅳ设f(x)=x2-2x-1在区间〔t,t+1〕上的最小值是g(t)
  求g(t)并画出y=g(t)的图象。
  解:f(x)=x2-2x-1=(x-1)2-2,在x=1时取最小值-2
  当1∈〔t,t+1〕即0≤t≤1,g(t)=-2,当t>1时,g(t)=f(t)=t2-2t-1,当t<0时,g(t)=f(t+1)=t2-2
  g(t)=t2-2,(t<0)-2,(0≤t≤1)t2-2t-1,(t>1)
  首先要使学生弄清楚题意,一般地,一个二次函数在实数集合R上或是只有最小值或是吸有最大值,但当定义域发生变化时,取最大或最小值的情况也随之变化,为了巩固和熟悉这方面的知识,可以再给学生补充一些练习。
  如:y=3x2-5x+6(-3≤x≤-1),求该函数的值域。
  
  三、二次函数的知识,可以准确反映学生的数学思维:
  
  类型V:设二次函数f(x)=ax2+bx+c方程f(x)-x=0的两个根x1,x2满足0<x1<x2<1a
  (I)当x∈(0,x1)时,证明x<f(x)<x1。
  (Ⅱ)设函数f(x)的图象关于直线x=x0对称,证明x0<x2
  解题思路:
  本题要证明的是x<f(x),f(x)<x1和x0<x2由题中所提供的信息可以联想到;①f(x)=x,
  说明抛物线与直线y=x在第一象限内有两个不同的交点;②方程f(x)-x=0可变为ax2+(b-1)x+1=0,它的两根为x1,x2,
  可得到x1,x2,与a.b.c之间的关系式,因此解题思路明显有三条①图像法②利用一元二次方程根与系数关系③利用一元二次方程的求根公式,辅之以不等式的推导。现以思路②为例解决这道题:
  (Ⅰ)先证明x<f(x),令f(x)=f(x)-x,因为x1,x2是方程f(x)-x=0的根,f(x)=ax2+bx+c,所以能f(x)=a(x-x1)(x-x2)
  因为0<x1<x2,所以,当x∈(0,x1)时,x-x2<0,x-x2<0得(x-x1)(x-x2)>0,又a>0。因此f(x)>0,即f(x)-x>0。至此,证得x<f(x)。
  (作者地址:内蒙古赤峰市天山一中,内蒙古赤峰,024000)
  
  注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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