二次函式在函式解答題中的考查的問題和策略

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平時在做函式解答題時,你是否留意過常考的函式有哪些?你總結過以這些函式為考查主體的函式解答題的求解技巧嗎?處處留心皆學問,時時答題要總結.如果這部分內容還是你複習的死角和盲區,那就認真看看老師們給出的錦囊妙計吧!

二次函式在函式解答題中的考查的問題和策略

大學聯考對二次函式的考查主要體現在兩個方面:一是對二次函式的影象和性質本身的考查,包括二次函式的單調性、最值、影象的對稱性等;二是對二次函式與其他知識交匯問題的考查,包括二次函式與導數、函式零點、不等式等知識的交匯.

一、二次函式在給定區間上的最值問題

例1 已知函式f(x)=-x2+2ax+1-a在區間[0,1]上的最大值為2,求a的值.

解 函式f(x)=-x2+2ax+1-a =-(x-a)2+a2-a+1,對稱軸方程為x=a.

①當a<0時,f(x)在[0,1]上遞減.∴ fmax(x)= f(0)=1-a =2.∴a =-1.

②當0≤a≤1時,f(x)在[0,a)上遞增,在[a,1]上遞減.∴ fmax(x)= f(a)=a2-a+1=2.∴a = (捨去).

③當a>1時,f(x)在[0,1]上遞增.∴ fmax(x)= f(1)=a.∴a =2.

綜上可知,a=-1或a=2.

小結 影響二次函式在給定區間上的最值的因素有拋物線的開口方向、對稱軸的位置以及給定的區間,同學們在求解時要注意數形結合思想的運用.如果拋物線的開口方向、對稱軸的位置或給定的區間不確定,就需要進行分類討論.

二、二次函式影象的應用

例2 設函式f(x)= ,g(x)=ax2+bx(a,b∈R,a≠0).若y= f(x)的影象與y=g(x)的影象有且僅有兩個不同的公共點A(x1,y1),B(x2,y2),請證明下列結論:

當a<0時,x1+x2>0,y1+ y2<0;當a>0時,x1+x2<0,y1+ y2>0.

證明 (證法1)令 =ax2+bx,則1=ax3+bx2(x≠0).設F(x)=ax3+bx2,則F′(x)=3ax2+2bx.令F′(x)=3ax2+2bx=0,則x=- .要使y= f(x)的影象與y=g(x)的影象有且僅有兩個不同的公共點,只需F(- )=a(- )3+b(- )2=1,整理得4b3=27a2,於是可取a=±2,b=3來研究.當a=2,b=3時,2x3+3x2=1,解得x1=-1,x2= ,此時y1=-1,y2=2,則x1+x2<0,y1+ y2>0;當a=-2,b=3時,-2x3+3x2=1,解得x1=1,x2=- ,此時y1=1,y2=-2,則x1+x2>0,y1+ y2<0.

(證法2)令f(x)= g(x),得 =ax+b.設y′= ,y′′=ax+b,不妨設x10時,如圖1所示.此時|x1|> |x2|,即-x1>x2>0,此時x1+x2<0,y2= >- =-y1,即y1+ y2>0.同理,由圖2經過推理可得當a<0時,x1+x2>0,y1+ y2<0.

小結 對二次函式影象的運用,同學們應主要從兩個方面來考慮:一是定性分析,確定影象的上升(下降)趨勢;二是定量計算,將影象交點個數等問題轉化為數量關係問題來處理.

三、三個“二次”的交匯問題

例3 已知函式f(x)=x2+ax+b(a,b∈R)的值域為[0,+∞),若關於x的不等式f(x)< c的解集為(m,m+6),求實數c的值.

解 由於f(x)的.值域為[0,+∞),所以f(x)的影象與x軸有且只有一個公共點.於是有Δ=a2-4b=0,即b= .所以f(x)=x2+ax+b=x2+ax+ =(x+ )2.

由f(x)=(x+ )2 由於不等式f(x) 小結 本題利用判別式,結合影象將二次函式的值域轉化為係數a,b的關係,再通過配方,得到一元二次不等式的解集.函式影象和判別式是聯絡二次函式、一元二次方程和一元二次不等式的紐帶,當三者之間的關係需要轉化時,要結合影象,利用判別式來處理.

四、二次函式與導數的交匯問題

例4 已知函式f(x)= x3+ (1-a)x2-3ax+1,a>0.

(1)證明:對於正數a,存在正數p,使得當x∈[0,p]時,有-1≤ f (x)≤1.

(2)設(1)中的p的最大值為g(a),求g(a)的最大值.

(1)證明:由於 f ′(x)=3x2+3(1-a)x-3a =3(x+1)·(x-a),且a>0,所以f(x)在[0,a)上單調遞減,在[a,+∞)上單調遞增.

又f(0)=1,f(a)=- a3- a2+1= (1-a)(a+2)2-1,所以

當f(a)≥-1時,取p=a,此時,當x∈[0,p]時,有-1≤ f (x)≤1成立.

當f(a)<-1時,由於f(0)+1=2>0,f(a)+1<0,所以存在p∈(0,a),使得f(p)+1=0.此時,當x∈[0,p]時,有-1≤f(x)≤1成立.

綜上可知,對於正數a,存在正數p,使得當x∈[0,p]時,有-1≤ f(x)≤1.

(2)解:由(1)可知f(x)在[0,+∞)上的最小值為f(a).

當0a的實根,即2p2+3(1-a)p-6a=0滿足p>a的實根,所以g(a)= .

又g(a)在(0,1]上單調遞增,故gmax(a)=g(1)= .

當a>1時,f(a)<-1.由於f(0)=1,f (1)= (1-a)-1<-1,所以[0,p]?奐[0,1].此時,g(a)≤1.

綜上所述,g(a)的最大值為 .

小結 本題的第一問對三次函式求導後,得到的導函式是二次函式,該二次函式的正負決定三次函式的單調性;本題的第二問確定g(a)的解析式主要是通過求二次方程的根進行的,而研究g(a)的性質則主要是通過對二次函式性質的分析進行的.

(作者單位:山東青島市黃島區五中)

(責任編校/周峰)

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