函數(shù)作為中學(xué)數(shù)學(xué)中核心內(nèi)容,其概念以及反應(yīng)函數(shù)思想方法早已滲透到數(shù)學(xué)知識(shí)的各個(gè)領(lǐng)域,逐漸成為學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要工具。其中二次函數(shù)的最值問題在中學(xué)數(shù)學(xué)試題是常考不衰,這類題型主要考查學(xué)生解題技巧,多以壓軸題形式存在于各類考卷當(dāng)中。因此有必要研究區(qū)間范圍內(nèi)求二次函數(shù)最值、含有字母系數(shù)的二次函數(shù)最值問題及日常生活中二次函數(shù)求解問題,望給學(xué)生提供一些參考幫助。
1 區(qū)間范圍內(nèi)求二次函數(shù)最值
初中函數(shù)學(xué)習(xí)中難度最大的問題之一即區(qū)間范圍內(nèi)的二次函數(shù)最值問題,除了要求學(xué)生掌握二次函數(shù)的性質(zhì),同時(shí)還要求學(xué)生具備一定的應(yīng)用技巧。通常在一般情況下,對(duì)于二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a≠0),在頂點(diǎn)處取最值,即當(dāng) 時(shí),較易求解其最值為 ,在這種情況下求解二次函數(shù)最值問題相對(duì)簡單,尤其限定了x的取值范圍,例如當(dāng)對(duì)稱軸不在自變量x的取值范圍內(nèi)時(shí),求解最值比較麻煩,針對(duì)上述情況需分情況討論并結(jié)合二次函數(shù)的性質(zhì)、圖像進(jìn)行求解。
1.1 定軸定區(qū)間
定軸定區(qū)間指函數(shù)區(qū)間、對(duì)稱軸均為固定,一般求解此類問題相對(duì)簡單,只需根據(jù)函數(shù)圖像可判斷最大值和最小值。
例如:求二次函數(shù) 在區(qū)間[-2,2]上的最大值和最小值。
解析:二次函數(shù)的最值在閉區(qū)間上可能出現(xiàn)在閉區(qū)間的端點(diǎn)上,也有可能出現(xiàn)在函數(shù)的頂點(diǎn)上,該二次函數(shù)的開口向上,不管是在頂點(diǎn)還是兩個(gè)端點(diǎn)都有可能取得結(jié)果,同時(shí)還可根據(jù)區(qū)間范圍以及函數(shù)對(duì)稱軸畫出函數(shù)圖像,觀察函數(shù)圖像可得知最小值和最大值的問題,最后根據(jù)解析式可得知對(duì)稱軸為x=1,觀察圖可得知其最大值在 取得,即 ,最小值應(yīng)在x=1處取得,即 。
1.2 定軸動(dòng)區(qū)間
定軸動(dòng)區(qū)間指可以確定函數(shù)的對(duì)稱軸,然而不能確定其閉區(qū)間,區(qū)間內(nèi)有變量存在,一般這類問題主要查考學(xué)生是否清楚區(qū)間及其對(duì)稱軸之間的相對(duì)位置關(guān)系。
例如,求y= -x2+2x-2在區(qū)間[t,t+1]的最大值和最小值
解析:該例題為函數(shù)的區(qū)間為變量,要求在解題過程中進(jìn)行分類討論,根據(jù)區(qū)間端點(diǎn)與對(duì)稱軸的距離關(guān)系同時(shí)利用函數(shù)圖像確定最大值和最小值的取值點(diǎn)。根據(jù)原函數(shù)可得知,函數(shù)圖像的對(duì)稱軸為x=1,當(dāng)函數(shù)的對(duì)稱軸在區(qū)間的右側(cè)時(shí)即t+1<1時(shí),當(dāng)x=t+1時(shí),ymax = -t2-1,當(dāng)x=t時(shí),ymin = -t2+2t-2,當(dāng)函數(shù)的對(duì)稱軸在區(qū)間的左側(cè)時(shí)讀者可以自己嘗試去求,當(dāng)函數(shù)的對(duì)稱軸在區(qū)間范圍內(nèi),即 時(shí),當(dāng)x=1時(shí),ymax = -1,當(dāng)x=t+1時(shí),ymin = -t2-1。
2 系數(shù)含有字母的二次函數(shù)最值問題
二次函數(shù)在初中數(shù)學(xué)的一般表達(dá)式為 ,當(dāng)系數(shù)a、b、c中存在變動(dòng)系數(shù)時(shí),通常這種情況下二次函數(shù)特指為含“字母系數(shù)”的二次函數(shù),函數(shù)值y的取值會(huì)受系數(shù)取值變化影響。處理此類二次函數(shù)最值問題會(huì)將字母看作常數(shù),通過求解出拋物線頂點(diǎn)的坐標(biāo)表達(dá)式并結(jié)合自變量的變化,最后分類討論求解。
例如:已經(jīng)二次函數(shù) ,分別求(1) <-2;(2)-2≤a≤2.(3)a>2三種情況時(shí),求函數(shù)的最大值。
解析:根據(jù)題設(shè)可得知,二次函數(shù)圖像的頂點(diǎn)坐標(biāo)為
首先當(dāng) <-2,即 <-1,即 ,在-1≤x≤1上為單調(diào)遞減函數(shù),則當(dāng)x=-1時(shí),其函數(shù)最大值為-1-a.
其次,-2≤a≤2,即-1≤ ≤1時(shí),則二次函數(shù)圖像的頂點(diǎn)在-1≤x≤1范圍內(nèi),則 時(shí),函數(shù)最大值為 。
總而言之,在確定自變量范圍情況時(shí)求解最值主要針對(duì)字母系數(shù)a的取值范圍,之后再結(jié)合二次函數(shù)圖像的頂點(diǎn)展開分析,判斷自變量范圍和頂點(diǎn)之間的關(guān)系,再根據(jù)二次函數(shù)在一定區(qū)間范圍內(nèi)單調(diào)性,從而判斷出最值,也可畫出圖形進(jìn)行直觀性討論,進(jìn)一步提高解題效率。
3 二次函數(shù)在日常生活實(shí)際應(yīng)用
日常生活中利潤最大、耗費(fèi)最低及材料最省的問題常常和二次函數(shù)的最值問題掛鉤,由于此類問題的背景以日常生活實(shí)際和社會(huì)熱點(diǎn)為主,因此一直是中考的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
例:某服裝店正在銷售市場上流行的彈力褲,此彈力褲店主進(jìn)價(jià)為40元1條,出售則以60元1條,每周銷量300條,經(jīng)市場調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),每條彈力褲價(jià)格上漲1元,每周銷量減少10條,那么每條褲子價(jià)格下降1元,一周銷量則會(huì)增加18件,求該彈力褲每條定價(jià)多少才可讓店家盈利。
解析:根據(jù)題目本意應(yīng)分兩種情況討論,即價(jià)格上漲和價(jià)格下降
首先,價(jià)格上漲,設(shè)每條褲子漲價(jià)x元,
則每周銷售利潤
則當(dāng)
其次,價(jià)格下降,設(shè)每條褲子降價(jià)x元,
則每周銷售利潤為
則當(dāng) 時(shí),
得知,當(dāng)彈力庫定價(jià)為65元時(shí),利潤最大。
(作者單位:深圳市百合外國語學(xué)校)