用數學思想解決問題,你會變得更睿智——函數思想之妙用

2020-12-25 跟我一起來玩轉數學

數學使人聰明、思想使人進步,用數學思想解決問題你將更加睿智!函數描述了自然界中數量之間的關係,函數思想是指從運動和變化的觀點,通過提出問題的數學特徵,建立函數關係型的數學模型,用函數的概念和性質去分析問題、轉化問題和解決問題。今天,我們看看函數思想的妙用!

不論是初中函數單純研究自變量和因變量的關係,還是高中階段則研究兩個集合中的元素在對應法則作用下的關係,函數其實就是一種變量間的關係。它體現了「聯繫和變化」的辯證唯物主義觀點。

例如函數解析式:y=ax2+bx+c是一元二次函數,其中x是自變量,y是因變量隨著x的變化而變化;當y=0時,即0=ax2+bx+c是一元二次方程;當y不等於0時,諸如0>ax2+bx+c或0<ax2+bx+c是一元二次不等式。隨著函數值的變化取值,函數可以轉換為方程或不等式,由此看出函數、方程和不等式在變化中有存在一定聯繫。

函數思想是構造函數從而利用函數的性質解題,經常利用的性質是:f(x)的定義域、f(x)的值域、f(x)的解析式、f (x)的單調性奇偶性周期性、最大值和最小值、圖像變換等,要求我們熟練掌握的是一次函數二次函數冪函數指數函數對數函數、三角函數的具體特性。

方程和不等式某些代數問題也可以轉化為與其相關的函數問題,即用函數思想解答非函數問題。

例已知函數y=x2+2x-3,(1)求出函數圖像與x軸的交點坐標;(2)x取什麼值時y>0,y<0;

分析:函數圖像與x軸的交點坐標中y=0,即將函數轉化成一元二次方程0=x2+2x-3,當y>0,y<0即將函數轉化成一元二次方程:0>x2+2x-3和0<x2+2x-3

實際解決問題中,善於挖掘題目中的隱含條件,構造出函數解析式和妙用函數的性質,是應用函數思想的關鍵。

例某單位計劃建築一矩形圍牆.現有材料可築牆的總長度為l,如果要使牆圍出的面積最大,問矩形的長、寬各等於多少?

分析:函數應用題首先對所給的問題觀察、分析、判斷比較深入、充分、全面時,才能產生由此及彼的聯繫,構造出函數原型。本題利用長方形周長找到長與寬關係,再利用面積公式找到關係式解決問題。

解 設矩形長是 x,

則寬為 1/2(l-2 x),

的矩形的面積為

S=x (1-2x)/2=-x2+1/2x

=-[x2-1/2 x+( 1/4)2-( 1/4 )2]

=-(x-1/4)2+12/16.

所以該函數在 x=1/4 時取最大值,且 Smax=12/16,這時寬也為 1/4.即這個矩形是邊長等於 1/4的正方形時,所圍出的面積最大

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