1、高中数学解题思想（三） 函数与方程的思想函数思想，是指用函数的概念和性质去分析问题、转化问题和解决问题。方程思想，是从问题的数量关系入手，运用数学语言将问题中的条件转化为数学模型（方程、不等式、或方程与不等式的混合组），然后通过解方程（组）或不等式（组）来使问题获解。有时，还实现函数与方程的互相转化、接轨，达到解决问题的目的。笛卡尔的方程思想是：实际问题数学问题代数问题方程问题。宇宙世界，充斥着等式和不等式。我们知道，哪里有等式，哪里就有方程；哪里有公式，哪里就有方程；求值问题是通过解方程来实现的等等；不等式问题也与方程是近亲，密切相关。而函数和多元方程没有什么本质的区别，如函数yf(x)，就
2、可以看作关于x、y的二元方程f(x)y0。可以说，函数的研究离不开方程。列方程、解方程和研究方程的特性，都是应用方程思想时需要重点考虑的。函数描述了自然界中数量之间的关系，函数思想通过提出问题的数学特征，建立函数关系型的数学模型，从而进行研究。它体现了“联系和变化”的辩证唯物主义观点。一般地，函数思想是构造函数从而利用函数的性质解题，经常利用的性质是：f(x)、f(x)的单调性、奇偶性、周期性、最大值和最小值、图像变换等，要求我们熟练掌握的是一次函数、二次函数、幂函数、指数函数、对数函数、三角函数的具体特性。在解题中，善于挖掘题目中的隐含条件，构造出函数解析式和妙用函数的性质，是应用函数思想的
3、关键。对所给的问题观察、分析、判断比较深入、充分、全面时，才能产生由此及彼的联系，构造出函数原型。另外，方程问题、不等式问题和某些代数问题也可以转化为与其相关的函数问题，即用函数思想解答非函数问题。函数知识涉及的知识点多、面广，在概念性、应用性、理解性都有一定的要求，所以是高考中考查的重点。我们应用函数思想的几种常见题型是：遇到变量，构造函数关系解题；有关的不等式、方程、最小值和最大值之类的问题，利用函数观点加以分析；含有多个变量的数学问题中，选定合适的主变量，从而揭示其中的函数关系；实际应用问题，翻译成数学语言，建立数学模型和函数关系式，应用函数性质或不等式等知识解答；等差、等比数列中，通项
4、公式、前n项和的公式，都可以看成n的函数，数列问题也可以用函数方法解决。、再现性题组：1.方程lgxx3的解所在的区间为_。A. (0,1) B. (1,2) C. (2,3) D. (3,+)2.如果函数f(x)xbxc对于任意实数t，都有f(2t)f(2t)，那么_。A. f(2)f(1)f(4) B. f(1)f(2)f(4) C. f(2)f(4)f(1) D. f(4)f(2)0），则，解出x2，再用万能公式，选A；5小题：利用是关于n的一次函数，设SSm，x，则（,p）、(,q)、(x，p+q)在同一直线上，由两点斜率相等解得x0，则答案：0；6小题：设cosxt，t-1,1，则a
5、tt1,1，所以答案：,1；7小题：设高h，由体积解出h2，答案：24；8小题：设长x，则宽，造价y41204x80801760，答案：1760。、示范性题组：例1. 设a0，a1，试求方程log(xak)log(xa)有实数解的k的范围。 【分析】由换底公式进行换底后出现同底，再进行等价转化为方程组，分离参数后分析式子特点，从而选用三角换元法，用三角函数的值域求解。【解】 将原方程化为：log(xak)log， 等价于 （a0,a1） k ( |1 ）, 设csc， (,0)(0, )，则 kf()csc|ctg|当(,0)时，f()cscctgctg1，故k1；当(0, )时，f()csc
6、ctgtg(0,1)，故0k1；综上所述，k的取值范围是：k1或0k0)，设曲线C：yxak，曲线C：y (y0)，如图所示。由图可知，当aka或aak0时曲线C与C有交点，即方程有实解。所以k的取值范围是：k1或0kak，即k0，通分得0，解得k1或0k1。所以k的取值范围是：k1或0km(x1)对满足|m|2的一切实数m的取值都成立。求x的取值范围。【分析】 此问题由于常见的思维定势，易把它看成关于x的不等式讨论。然而，若变换一个角度以m为变量，即关于m的一次不等式(x1)m(2x1)0在-2,2上恒成立的问题。对此的研究，设f(m)(x1)m(2x1)，则问题转化为求一次函数（或常数函数
7、）f(m)的值在-2,2内恒为负值时参数x应该满足的条件。【解】问题可变成关于m的一次不等式：(x1)m(2x1)m(x1)的解集是-2,2时求m的值、关于x的不等式2x1m(x1)在-2,2上恒成立时求m的范围。一般地，在一个含有多个变量的数学问题中，确定合适的变量和参数，从而揭示函数关系，使问题更明朗化。或者含有参数的函数中，将函数自变量作为参数，而参数作为函数，更具有灵活性，从而巧妙地解决有关问题。例3. 设等差数列a的前n项的和为S，已知a12，S0，S0，S13a78d13(122d)78d15652d0。 解得：d3。 Snan(n11)dn(122d)n(n1)dn(5)(5)因
8、为d0，故n(5)最小时，S最大。由d3得6(5)0、a0 ，即：由daa，由S13a0得a0得a0。所以，在S、S、S中，S的值最大。例4. 如图，AB是圆O的直径，PA垂直于圆O所在平面，C是圆周上任一点，设BAC，PAAB=2r，求异面直线PB和AC的距离。【分析】 异面直线PB和AC的距离可看成求直线PB上任意一点到AC的距离的最小值，从而设定变量，建立目标函数而求函数最小值。 P MA H B D C【解】 在PB上任取一点M，作MDAC于D，MHAB于H，设MHx，则MH平面ABC，ACHD 。MDx(2rx)sin(sin1)x4rsinx4rsin(sin1)x即当x时，MD取
9、最小值为两异面直线的距离。【注】 本题巧在将立体几何中“异面直线的距离”变成“求异面直线上两点之间距离的最小值”，并设立合适的变量将问题变成代数中的“函数问题”。一般地，对于求最大值、最小值的实际问题，先将文字说明转化成数学语言后，再建立数学模型和函数关系式，然后利用函数性质、重要不等式和有关知识进行解答。比如再现性题组第8题就是典型的例子。例5. 已知ABC三内角A、B、C的大小成等差数列，且tgAtgC2，又知顶点C的对边c上的高等于4,求ABC的三边a、b、c及三内角。【分析】已知了一个积式，考虑能否由其它已知得到一个和式，再用方程思想求解。【解】 由A、B、C成等差数列，可得B60；由
10、ABC中tgAtgBtgCtgAtgBtgC，得tgAtgCtgB(tgAtgC1) (1)设tgA、tgC是方程x(3)x20的两根，解得x1，x2设A0在x(-,1上恒成立的不等式问题。【解】 由题设可知，不等式124a0在x(-,1上恒成立，即：()()a0在x(-,1上恒成立。设t(), 则t， 又设g(t)tta，其对称轴为t tta0在,+)上无实根， 即 g()()a0，得a所以a的取值范围是a。【注】对于不等式恒成立，引入新的参数化简了不等式后，构造二次函数利用函数的图像和单调性进行解决问题，其中也联系到了方程无解，体现了方程思想和函数思想。一般地，我们在解题中要抓住二次函数及
11、图像、二次不等式、二次方程三者之间的紧密联系，将问题进行相互转化。在解决不等式()()a0在x(-,1上恒成立的问题时，也可使用“分离参数法”： 设t(), t，则有att(,，所以a的取值范围是a。其中最后得到a的范围，是利用了二次函数在某区间上值域的研究，也可属应用“函数思想”。、巩固性题组：1. 方程sin2xsinx在区间(0,2)内解的个数是_。A. 1 B. 2 C. 3 D. 42. 已知函数f(x)|21|，abf(c)f(b)，则_。A. a0,b0 B. a0,c0 C. 22 D. 220，S0)与椭圆(x2)y1有四个交点。(88年全国高考)13.已知关于x的实系数二次方程xaxb0有两个实数根、。证明：. 如果|2，|2，那么2|a|4b且|b|4；. 如果2|a|4b且|b|4，那么|2，|2 。 （93年全国理）14.设f(x)是定义在区间(-,+)上以2为周期的函数，对kZ，用I表示区间(2k-1,2k+1)，已知当xI时，f(x)x。 .求f(x)在I上的解析表达式； .对自然数k，求集合Ma|使方程f(x)ax在I上有两个不相等的实根。
