初等函数的创新题赏析

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  创新题是指以已有的知识为基础,设计一个陌生的数学情景,并给出一个新的定义或新的运算、法则等,通过阅读相关信息进行解答的一类新题型.下面例析以初等函数为背景的拓展创新题.
  一、是否存在问题
  例1 对于区间,若函数y=f(x)同时满足下列两个条件:①函数y=f(x)在上是单调函数;②函数y=f(x),x∈的值域是,则称区间为函数y=f(x)的“保值”区间.
  (1)写出函数y=x2的“保值”区间;
  (2)函数y=x2+m(m≠0)是否存在“保值”区间?若存在,求出相应的实数m的取值范围;若不存在,试说明理由.
  分析:求解本题需要明确保值的含义:需要满足两点,一是函数具有单调性;二是函数定义域与值域的关系.
  解:(1)∵y=x2, ∴y≥0又y=x2在上的值域是,故上单调递增,故有a2=ab2=b a=0或a=1b=0或b=1,又a  (2)若y=x2+m存在“保值”区间,则应有:
  Ⅰ. 若a  Ⅱ. 若b>a≥0,则有a2+m=ab2+m=b 等价于方程x2-x=-m(x≥0)有两个不相等的根,∴-m=(x-12)2-14(x≥0),由图象知:-14<-m≤0, ∴0≤m<14,又∵m≠0,∴0  综上所述,函数y=x2+m存在保值区间,此时m的取值范围是0  点评:本题考查了函数的性质同时,也考查了解决问题的思想方法,如分类讨论思想、构造方程的思想以及数形结合思想.
  二、开放探索创新
  这类问题是指条件和结论答案不确定,要求在读懂题意的基础上,确定探索方向,寻找合理的解题途径.
  例2 如果一个点是一个指数函数与一个对数函数的图象的公共点,那么称这个点为“好点”.在下面的六个点M(1,1),N(1,2),P(12,12),Q(2,1),G(2,2),H(2,12)中,“好点”的个数为__________ .
  解:设指数函数为y=ax(a>0,a≠1),对数函数为y=logbx(b>0,b≠1);
  由题意可知:好点必须既在指数函数的图象上又在对数函数的图象上,验证如下:
  (1)若点M(1,1)在指数函数的图象上,则1=a1,这与a≠1矛盾,所以点M不是好点;
  (2)若点N(1,2)在指数函数的图象上,则2=a1;若点N(1,2)在对数函数的图象上,则2=logb1(b>0,b≠1),这显然不成立,所以点N也不是好点;
  (3)若点P(12,12)在指数函数的图象上,则12=a12=a,解得a=14;若点P(12,12)在对数函数的图象上,则12=logb12,解得b=14,满足条件,所以点P是指数函数y=(14)x和对数函数y=log14x图象的公共点,即点P为好点;
  同理验证可知:点Q不是好点;点G,H是好点,由以上可知只有点P,G,H是好点,故选3个.
  点评:解决本题的关键是理解“好点”的含义:必须是既在指数函数的图象上又在对数函数的图象上的点;采用逐个验证的方式求解.
  三、新定义
  例3 (东北师范大学附属中学2011学年度上学期高三年级)已知函数f(x)的定义域为A,若其值域也为A,则称区间A为f(x)的保值区间.若g(x)=x+m+lnx的保值区间是__________ .
  解析:函数g(x)=x+m+lnx可以看作g1(x)=x+m与g2(x)=lnx由于函数g1(x)=x+m与g2(x)=lnx都是增函数,所以g(x)=x+m+lnx是增函数,当x≥e时,g(x)=x+m+lnx是增函数,所以自变量取得最小值时,g(x)也取得最小值,所以g(e)=e+m+lne=e,解得m=-1.
  点评:解决本题需要明确何为保值区间,其次明确g(x)的单调性.
  
  (作者:李志勤,山东平邑县第一中学)
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