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      最值問題變中求新

      2012-08-28 02:35:26江蘇省沭陽高級(jí)中學(xué)王東陽
      中學(xué)數(shù)學(xué)雜志 2012年11期
      關(guān)鍵詞:極小值逆向最值

      ☉江蘇省沭陽高級(jí)中學(xué) 王東陽

      長期以來,高三的數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)是做大量的習(xí)題,搞多次模擬訓(xùn)練,學(xué)生邏輯思維能力和空間想象能力有一定的提高,但是分析問題和解決問題的能力提高甚少,結(jié)果是事倍功半,因此,如何激發(fā)學(xué)生的興趣,培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的習(xí)慣和創(chuàng)新能力,提高復(fù)習(xí)效果,做到輕負(fù)擔(dān)、高質(zhì)量,是十分重要的,所以需要研究復(fù)習(xí)方法,提高課堂效率,其中一題多變對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的解題能力,提高學(xué)生的思維能力將大有益處.

      變式1:函數(shù)f(x)=2x3-3x2-12x+5在區(qū)間[-2,3]上的最大值與最小值分別為( ).

      A.12,-15 B.1,-4 C.12,4 D.5,-16

      分析:求值域一般先求函數(shù)的最值.本變式與原題相比,解析式與自變量的取值區(qū)間都發(fā)生了變化.事實(shí)上,只要掌握了求函數(shù)最值問題的一般方法,不論自變量的取值區(qū)間、函數(shù)的解析式如何變化,解決問題的本質(zhì)是一樣的.

      解:先求導(dǎo)數(shù),得f′(x)=6x2-6x-12=6(x+1)(x-2),令f′(x)=0,解得x1=-1,x2=2,當(dāng)x變化時(shí),f(x),f′(x)的變化情況如下表:

      x -2 (-2,-1) -1 (-1,2) 2 (2,3) 3 f′(x)+0-0+f(x)1↗12↘-15↗-4

      從上表可知,當(dāng)x=-1時(shí),函數(shù)取得最大值12,當(dāng)x=2時(shí),函數(shù)取最小值-15,故選A.

      點(diǎn)評(píng):求解閉區(qū)間的最值問題的一般步驟是:先求得該區(qū)間的極值點(diǎn),然后求得極值點(diǎn)的函數(shù)值與端點(diǎn)處的值比較就可以得到該區(qū)間的最值.

      變式2:已知函數(shù)f(x)=ax3-6ax2+b在區(qū)間[-1,2]上的最大值為3,最小值為-29,求a、b的值.

      分析:本題與變式1的區(qū)別是已知最值逆向求參數(shù)問題,體現(xiàn)了數(shù)學(xué)中的待定系數(shù)法,可以先求導(dǎo),然后比較,確定取得最大值和最小值的x的值,再代入求得a、b的值,要注意對(duì)a進(jìn)行討論.

      解析:f′(x)=3ax2-12ax=3ax(x-4),在區(qū)間[-1,2]上,令f′(x)=0,根據(jù)題意a≠0.

      當(dāng)a>0時(shí),函數(shù)f(x)在x=0處取得極大值也就是最大值,比較f(-1),f(2)得:f(-1)>f(2),所以f(0)=3,f(2)=-29,解得a=2,b=3.

      當(dāng)a<0時(shí),易知函數(shù)f(x)在x=0處取得極小值,也就是最小值,且f(-1)

      點(diǎn)評(píng):本題從逆向思維的角度出發(fā),根據(jù)題意逆向聯(lián)想,通過建立最值點(diǎn)確立相等關(guān)系,運(yùn)用待定系數(shù)法求出a,b的值.

      分析:不等式f(x)-m≥0恒成立,即m≤f(x)對(duì)任意實(shí)數(shù)x∈[-3,6]恒成立,所以m滿足m≤f(x)min,x∈[-3,6]即可.本題與變式1相比,難度有所加大,但只要分析出m≤f(x)min,x∈[-3,6],問題便與變式1相差無幾.

      解:令f′(x)=x2-4,解得x=2或x=-2.由于,所以f(x)在區(qū)間[-3,6]上的最小值為,即(fx)在區(qū)間[-3,6]上的最小值為,所以m的取值范圍為

      點(diǎn)評(píng):若在等式或不等式中出現(xiàn)兩個(gè)變量,其中一個(gè)變量的范圍已知,另一個(gè)變量的范圍為所求,且容易通過恒等變形將兩個(gè)變量分別置于等號(hào)或不等號(hào)的兩邊,則可將恒成立問題轉(zhuǎn)化成函數(shù)的最值問題求解.分離參數(shù)法有時(shí)能減少討論次數(shù),甚至能避免討論.

      綜上可得,實(shí)數(shù)m的值為4.

      點(diǎn)評(píng):本題從逆向思維的角度出發(fā),根據(jù)題意逆向聯(lián)想,通過建立最值點(diǎn)確立相等關(guān)系,運(yùn)用待定系數(shù)法求出m的值.由于函數(shù)的根的大小沒法確定,所以需要分類討論.

      變式5:已知函數(shù)f(x)=-2x3-3x2+12x+1在[m,1]上的最小值為-17,則m的值為_________.

      分析:本題與上題最大區(qū)別是閉區(qū)間一端含有參數(shù),首先需要求導(dǎo)數(shù),然后比較最小值與極小值,從而確定參數(shù)m的范圍,再利用方程思想求得m的值.

      解析:因?yàn)閒′(x)=-6x2-6x+12=-6(x+2)(x-1),令f′(x)=0,得x1=-2,x2=1,所以f(x)在(-∞,-2)上為減函數(shù),在[-2,1]上為增函數(shù),所以f(-2)為極小值,又因?yàn)閒(-2)=-19,但在[m,1]上,f(x)min=-17,因?yàn)?2

      點(diǎn)評(píng):解決本題的關(guān)鍵是求出導(dǎo)函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,明確函數(shù)的極值點(diǎn),與函數(shù)的最值比較,確定m的范圍,結(jié)合函數(shù)的最小值求得m的值.注意對(duì)m的值進(jìn)行恰當(dāng)?shù)娜∩?

      綜上,高三復(fù)習(xí)不是在同一水平上的簡(jiǎn)單重復(fù),需要?jiǎng)?chuàng)造性地將知識(shí)、能力和思想方法在更多的新情境下、更高的層次中不斷地、反復(fù)地滲透,才能達(dá)到螺旋式再認(rèn)識(shí)、再深化乃至升華的結(jié)果.

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