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摘 要: 含参数问题是综合性很强的问题,是近年高考综合题的热点考点,解决这类问题需要学生有较好的数学素养和较强的数学能力.本文主要论述如何利用图形计算器探究关于求参数范围的问题.
关键词: 参数 图形计算器 数形结合 化归思想
1.引言
Casio图形计算器拥有代数运算、图像、统计、编程及几何等功能,当中的计算矩阵、统计、电子教案、数据表格等14个模块全面覆盖高中数学教材,满足各种数学教学需要,同时它还能与电脑相连,实现教学内容的同步投影.
2.函数的单调性与参数的取值范围
通过图形计算器,用新的视觉纵观高考题目.
例1:(2013高考数学广东理科第21题)设函数f(x)=(x-1) e■-kx■(k∈R).
(1)当k=1时,求函数f(x)的单调区间;
(2)当k∈(■,1]时,求函数f(x)在[0,k]上的最大值M.
解:(1)当k=1时,输入函数y=(x-1)e■-x■,按Ly,分别选择y,e,得出函数的极大值与极小值.得出f(x)的单调区间的单调递增区间是(-∞,0)和(0.69314, ∞),单调递减区间是(0,0.69314).其中0.69314约为ln 2.
(2)探究一:观察函数f(x)=(x-1)e■-kx■(k∈(■,1])的图像,定义域设为R.函数动态图像如下图所示:
动态分析:虽然可以看到函数f(x)在定义域R上的图像随参数k值变化的趋势,但由于定义域(-∞, ∞)是开区间,在图像上不能确定闭区间[0,k]上的最大值.
探究二:观察函数f(x)=(x-1)e■-kx■(k∈(■,1])的图像,定义域设为[0,k].函数动态图像如下图所示:
动态分析:随着参数k的变化,函数f(x)图像在变动,与此同时函数的定义域也在变动.图像看似毛毛虫在爬动,图像形象具体,但是由于k的变化既影响函数的单调性,又影响着定义域的范围,因此仍然无法得出函数的最大值M.
探究三:观察函数f(x)=(x-1)e■-kx■(k∈(■,1])的图像,由于k∈(■,1],其最大值为1,因此将定义域调节为[0,1].函数动态图像如下图所示:
动态分析:可观察到在确定区间[0,1]上,函数f(x)呈现一定的下降与上升的趋势,这种趋势引领我们先研究函数f(x)在确定的闭区间[0,1]上的单调性,并以此作为本题的切入点,再通过比较定义域端点k值与极小值ln 2k的大小进一步求解,体现从宏观到微观的解题思路.具体证明过程如下:
证明:f′(x)=e■ (x-1)e■-2kx=xe■-2kx=x(e■-2k),
令f′(x)=0,得x■=0,x■=ln(2k)∈(0,ln 2]?哿[0,1],
下面比较ln 2k与k的大小.
令g(k)=ln(2k)-k,则g′(k)=■-1=■>0,所以g(k)在(■,1]上递增,
所以g(k)≤ln 2-1=ln 2-lne<0,从而ln(2k) 所以当x∈(0,ln(2k))时,f′(x)<0;当x∈(ln(2k), ∞)时,f′(x)>0,
所以M=max{f(0),f(k)}=max{-1,(k-1)e■-k■}.
令h(k)=(k-1)e■-k■ 1则h′(k)=k(e■-3k),
令φ(k)=e■-3k,则φ′(k)=e■-3 所以φ(k)在(■,1]上递减,而φ(■)·φ(1)=(■-■)(e-3)<0,
所以存在x■∈(■,1]使得φ(x■)=0,且当k∈(■,x■)时,φ(k)>0,
当k∈(x■,1)时,φ(k)<0,所以φ(k)在(■,x■)上单调递增,在(x■,1)上单调递减.
因为h(■)=-■■ ■>0,h(1)=0,
所以h(k)≥0在(■,1]上恒成立,当且仅当k=1时取得“=”.
综上,函数f(x)在[0,k]上的最大值M=(k-1)e■-k■.
3.结语
含参数问题是综合性很强的问题,是近年高考综合题的热点考点.参数问题广泛应用于高中数学的函数解析式、数列的通项公式、含参数的方程或不等式、含参数的曲线方程和曲线的参数方程等方面.“君子生非异也,善假于物也”.若能掌握好图形计算器这门“利器”,学生便能在教师的指导下进行自主操作、观察、研究、分析、发现、猜想,深刻理解数学本质,真正实现数学学习与现代信息的有效整合.
参考文献:
[1]唐德绪.TI图形计算器支持下的高中数学探究学习研究[D].云南师范大学,2006.
[2]邓军民.利用TI图形计算器探索参数范围的求解问题[J].中国数学教育,2012(1-2):1-2.
关键词: 参数 图形计算器 数形结合 化归思想
1.引言
Casio图形计算器拥有代数运算、图像、统计、编程及几何等功能,当中的计算矩阵、统计、电子教案、数据表格等14个模块全面覆盖高中数学教材,满足各种数学教学需要,同时它还能与电脑相连,实现教学内容的同步投影.
2.函数的单调性与参数的取值范围
通过图形计算器,用新的视觉纵观高考题目.
例1:(2013高考数学广东理科第21题)设函数f(x)=(x-1) e■-kx■(k∈R).
(1)当k=1时,求函数f(x)的单调区间;
(2)当k∈(■,1]时,求函数f(x)在[0,k]上的最大值M.
解:(1)当k=1时,输入函数y=(x-1)e■-x■,按Ly,分别选择y,e,得出函数的极大值与极小值.得出f(x)的单调区间的单调递增区间是(-∞,0)和(0.69314, ∞),单调递减区间是(0,0.69314).其中0.69314约为ln 2.
(2)探究一:观察函数f(x)=(x-1)e■-kx■(k∈(■,1])的图像,定义域设为R.函数动态图像如下图所示:
动态分析:虽然可以看到函数f(x)在定义域R上的图像随参数k值变化的趋势,但由于定义域(-∞, ∞)是开区间,在图像上不能确定闭区间[0,k]上的最大值.
探究二:观察函数f(x)=(x-1)e■-kx■(k∈(■,1])的图像,定义域设为[0,k].函数动态图像如下图所示:
动态分析:随着参数k的变化,函数f(x)图像在变动,与此同时函数的定义域也在变动.图像看似毛毛虫在爬动,图像形象具体,但是由于k的变化既影响函数的单调性,又影响着定义域的范围,因此仍然无法得出函数的最大值M.
探究三:观察函数f(x)=(x-1)e■-kx■(k∈(■,1])的图像,由于k∈(■,1],其最大值为1,因此将定义域调节为[0,1].函数动态图像如下图所示:
动态分析:可观察到在确定区间[0,1]上,函数f(x)呈现一定的下降与上升的趋势,这种趋势引领我们先研究函数f(x)在确定的闭区间[0,1]上的单调性,并以此作为本题的切入点,再通过比较定义域端点k值与极小值ln 2k的大小进一步求解,体现从宏观到微观的解题思路.具体证明过程如下:
证明:f′(x)=e■ (x-1)e■-2kx=xe■-2kx=x(e■-2k),
令f′(x)=0,得x■=0,x■=ln(2k)∈(0,ln 2]?哿[0,1],
下面比较ln 2k与k的大小.
令g(k)=ln(2k)-k,则g′(k)=■-1=■>0,所以g(k)在(■,1]上递增,
所以g(k)≤ln 2-1=ln 2-lne<0,从而ln(2k)
所以M=max{f(0),f(k)}=max{-1,(k-1)e■-k■}.
令h(k)=(k-1)e■-k■ 1则h′(k)=k(e■-3k),
令φ(k)=e■-3k,则φ′(k)=e■-3
所以存在x■∈(■,1]使得φ(x■)=0,且当k∈(■,x■)时,φ(k)>0,
当k∈(x■,1)时,φ(k)<0,所以φ(k)在(■,x■)上单调递增,在(x■,1)上单调递减.
因为h(■)=-■■ ■>0,h(1)=0,
所以h(k)≥0在(■,1]上恒成立,当且仅当k=1时取得“=”.
综上,函数f(x)在[0,k]上的最大值M=(k-1)e■-k■.
3.结语
含参数问题是综合性很强的问题,是近年高考综合题的热点考点.参数问题广泛应用于高中数学的函数解析式、数列的通项公式、含参数的方程或不等式、含参数的曲线方程和曲线的参数方程等方面.“君子生非异也,善假于物也”.若能掌握好图形计算器这门“利器”,学生便能在教师的指导下进行自主操作、观察、研究、分析、发现、猜想,深刻理解数学本质,真正实现数学学习与现代信息的有效整合.
参考文献:
[1]唐德绪.TI图形计算器支持下的高中数学探究学习研究[D].云南师范大学,2006.
[2]邓军民.利用TI图形计算器探索参数范围的求解问题[J].中国数学教育,2012(1-2):1-2.