函数与方程思想在解题中的运用

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  函数与方程的思想是中学数学的重要思想,也是近几年高考的重要考点,占全卷比例大约为l0%左右,常用函数和方程的思想去处理不等式、数列、解析几何和立体几何中的问题,使问题得到转化,从而复杂问题简单化。
  近几年函数与方程的思想在高考试题中的应用主要表现在两个方面:一是借助有关初等函数的性质,解有关求值、解(证明)不等式、解方程以及讨论参数的取值等问题;二是在问题的研究中,通过建立函数关系式或构造中间函数,把所研究的问题转化为讨论函数的有关性质,达到化难为易、化繁为简的目的。
  一、函数与方程的概念
  函数与方程是两个有着密切联系的数学概念,它们之间相互渗透,很多方程的问题需要用函数的知识和方法去解决,很多函数的问题也需要方程的知识和方法的支援,函数与方程之间的辩证关系,形成了函数方程思想。因此,函数与方程思想就是用函数、方程的观点和方法来处理变量或未知数之间的关系,从而解决问题的一种思维方式,是一种很重要的数学思想.
  (1)函数的思想,就是用运动和变化的观点,集合与对应的思想,去分析和研究数学问题中的数量关系,通过建立函数关系或构造函数,运用函数的图像或性质去分析问题、转化问题,使问题获得解决的思想,它是对函数概念的本质认识。函数思想的实质是用运动变化的观点、相互联系、相互制约的观点去认识和处理有关问题,它既是一种认识问题时在观念上的指导,又是一种处理问题时在策略上的选择。这种思想方法重在对具体问题的变量的动态研究,从变量的运动变化、联系和发展的角度拓宽解题思路.
  应用函数思想解题,确立变量之间的函数关系式是一关键步骤,大体可分为下面两种情况:(1)根据题意建立变量之间的函数关系式,把问题转化为相应的函数问题;(2)根据需要构造函数,利用函数的相关知识解决问题。
  (2)与函数思想相联系的就是方程的思想,是在解决问题时,用事先设定的未知数沟通问题中所涉及的各量间的制约关系,列出方程(组),从而求出未知数及各量的值,使问题获得解决,所设的未知数,沟通了变量之间的联系,它是对方程概念的本质认识。方程可以看作未知量与已知量相互制约的条件,它架设了由已知探索未知的桥梁,事实上,方程

的解就是函数

的图象与x轴的交点的横坐标,函数

也可以看作二元方程

,通過方程进行研究。方程思想是动中求静,研究运动中的等量关系.用方程的思想方法解题,就是要用对立统一的观点,分析和研究具体问题中的数量及其关系,把对立的已知与未知通过相等关系统一在方程中(或构造出一个方程),用求解方程或对方程性质的研究使问题得以解决。
  二、函数与方程思想在解题中的应用
  (1)函数与不等式的相互转化,对函数

当y>O时,就化为不等式

,借助于函数的图象和性质可解决有关问题,而研究函数的性质也离不开不等式。
  (2)数列的通项与前n项和是自变量为正整数的函数,用函数的观点去处理数列问题十分重要。
  (3)解析几何中的许多问题,例如直线与二次曲线的位置关系问题,需要通过解二元方程组才能解决.这都涉及二次方程二次函数的有关理论.
  (4)立体几何中有关线段、角、面积、体积的计算,经常需要运用列方程或建立函数表达 式的方法加以解决。
  在近几年高考中,函数思想主要用于求变量的取值范围、解不等式等,方程观点的应用可分为逐渐提高的四个层次:①解方程;②含参数的方程的讨论;③转化为对方程的研究,如曲线的位置关系、函数的性质、集合的关系;④构造方程求解。
  纵观中学数学,可谓是以函数为中心,以函数为纲,就带动起了中学数学的“目”。熟练掌握基本初等函数的图象和性质,是应用函数与方程思想解题的基础.善于根据题意构造、抽象出函数关系式是用函数思想解题的关键。
  三、学习函数与方程思想应注意问题
  函数与方程的思想方法,几乎渗透到中学数学的各个领域,在解题中有着广泛的应用。运用函数和方程思想,关键是如何产生和形成这两种思想,因此同学们在第二轮复习中必须有意识地培养和形成这种思想,因而在复习中应切实做好如下几点:
  (1)深刻理解一般函数的图像和性质,熟练的掌握一次函数、二次函数、指数函数、对数函数、三角函数的具体特征,是应用函数思想的基础,而善于观察问题的结构特征,挖掘隐含特性,从而恰当构造函数和妙用函数性质及图像,是实施应用函数思想解题的关键。
  (2)在解答非函数问题时,要注意对问题中各元素仔细地观察和分析,产生由此及彼的联想,构造出相关的函数模型,从而使问题获得巧妙地解决。
  (3)根据题目条件列出方程(或构造方程),通过对方程的研究,从而使问题顺利地获得解决。
  (4)利用方程解决有关函数的问题.
  在许多数学问题中,一般都含有常量、变量或参变量,这些参变量中必有一个处于突出的、主导的地位,我们称之为主元,于是就可构造出关于主元的方程,主元思想有利于回避多元的困扰,解方程的实质就是分离参变量。
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