对函数恒成立问题有效教学的思考
南京市雨花台中学高三数学组 张晶
在高考复习中,我们常常会遇到恒成立问题,特别是含参数不等式的恒成立问题,这一类问题对学生的综合解题能力、发散性思维有着很高的要求。那么作为教师应该怎样在恒成立问题教学中对学生授之以渔呢,笔者进行了一些初步的思考和探索。
一类是明显的恒成立问题
这类题目直接出现“恒成立”如下:
例1.已知f(x)=x2-ax+2当 时, 恒成立,求a的取值范围。我让学生讨论,学生根据以往所学很容易转化为函数的最值问题。即求f(x)=x2-ax+2求其在 的最小值(动轴定区间问题),求出f(x)的最小值a f(x)min,解答如下: ,f(x)min=f(0) 解得a , a ; ,f(x)min=f( ) 解得0
我接着又让学生思考还有没有其它的解法,并提示他们式子中只有两个量a,x,已知x的范围求的是a的范围。 学生听后有所悟,想到分离x,a 得:x2 +2 (x+1)a,因为 得a 即求g(x)= 的最小值。g(x)= = =(x+1)+ -2 (当且仅当x= 时等号取到)(或求导完成)所以a -2+ 以上学生们用两种常见方法解决了一元二次不等式恒成立的问题。于是我引导学生将这类问题进行了总结,恒成立问题可以用以下方法解决(1)直接转化为函数的最值;(2)分离变量再转化为求函数最值。 接着乘热打铁我又让学生练习 (1-a)x2-4x+6>0在{x|-3 y 由二次函数的图象可知:
(2)当 若 时,恒有 ,
x |
0 |
例3.解答:函数的最大值只可能在x=-1或1处取到,因此
,得(-
第二类是可以转化为恒成立的问题.(题目中未出现“恒成立“但可以转化为恒成立问题轻松解决)
(1)根据性质转化
例4已知函数f(x )= 在(2,+ )上为增函数,求k的取值范围。
我们可以通过求导,f/(x)=x2-(k+1)x=x[x-(k+1)]求出函数的增区间,然后利用集合的包含关系去求,求增区间的时候,必须对两根进行讨论。本题还可以用恒成立的角度来研究,即转化为x ,f/(x) ,即x2-(k+1)x 在(2,+ )上恒成立。那么我们就可以从二次函数或者从分离x,k的角度利用恒成立的知识来解决。明显后者更便于解题。
讲评此题时不失时机的引导学生总结:一般情况下函数y=f(x)在某区间上单调递增就转化为函数y= f/(x)在该区间上大于等于0恒成立,
变1.函数y=f(x)在某区间上单调递减,求a的范围
变2.函数y=f(x)在某区间上单调,求a的范围
变3.函数y=f(x)在某区间上不单调,求a的范围
依次就转化为函数y= f/(x)在该区间上小于等于0恒成立,
函数y=f(x)在该区上大于等于0恒成立,或小于等于0恒成立
y=f(x)在该区间上有零点
例5.已知函数f(x)=-x3+3x,g(x)= ,若函数y=g(x)的图象在直线y=x+m的下方,求m的取值范围?(无锡市2009—2010学年度普通高中高三质量调研改动)
转化为g(x)-x-m<0恒成立,分离m,x得m>-x2+3+3lnx-x恒成立即可转化
(2)根据命题的否定转化
例6.设t为实数,函数f(x)= , 的图象在点 处的切线的斜率为1.若对于任意 ,总存在 ,使得不等式 成立,求实数 的取值范围.(江苏省常州市2009~2010学年度第一学期期末联考改动)
一种做法: 对于任意的x ,总存在t使得不等式f(x) 2t,也使得t ,在x 时成立,令g(x)= ,当x=0时, =0,当x<0时, <0,,当x>0, >0, g(x)的最小值只能在x 时取得,此时g(x)= =- =- 当且仅当-2x=- 即x=- 时取等号,函数y= 的最小值- ,则实数t [- ,+ .这种做法转化为t 解决,学生理解有一定的困难.
而如果利用命题的否定来做的话:转化为 对于任意的x ,任意的t使得不等式f(x)> 2t,即t ,恒成立,令h(x)= 转化为t
很明显学生利用第二个方法解题好思考,也好运算,但是要注意最后是取的是补集。
通过上述恒成立问题的解析和思考,笔者有两个体会。首先,教师要精心备课,实施有效教学。要在恒成立问题教学中做到“深入浅出”,“深入”是“浅出”的前提,教师把这类问题钻得越深,悟出来的道理就越透彻,这样课上起来就越简单、越得心应手,也能够讲在点子上。其次,教学要讲究方法,调动学生积极性。教学中,要尊重学生、相信学生、赏识学生的能力,使认知过程成为一个再创造的过程,使学生在自觉、主动、深层次的参与过程中,实现发现、理解、创造与应用。如在恒成立问题教学中,需要引导学生自己去挖掘和发现规律。通过恒成立问题的一题多变,可以让学生掌握题目的本质;尝试一题多解,可以锻炼学生的思维,又可以使学生比较方法优劣;强化多题一解(小结一类题目的做法),可以使学生在掌握规律后,通晓一类题目,达到事半功倍的效果。