例谈分类讨论思想在含参函数单调性中的应用
使用导数来解决含参函数单调性的讨论方法的总结

155使用导数来解决含参函数单调性的讨论方法的总结蓝荣升作者发现,使用导数来解决函数的单调性,它在高中数学试卷中占有相当大的份额。
函数的单调性是求解函数极值,最值(范围)以及零点个数问题的基础,它经常出现在压轴题的第一问,并且存在一定的困难。
求函数单调性的最困难的部分是含参函数的分类讨论,而分类讨论的思想又是高中阶段着重培养的思想方法。
因此,利用分类讨论来解决带参数的函数单调性问题已成为近年来高考的重点和热点。
这类问题的难点在于学生不懂得如何讨论,或者讨论不全面,这里总结了带参函数单调性的分类讨论的一般步骤,在学会之后,没有不知道如何讨论或讨论不全面的情况。
以下是对单调性一般步骤的讨论(解决了讨论的大部分单调性问题):第一步:求定义域,单调区间是定义域的子集,因此求单调区间必须先求定义域,定义域有三种常见的情况需要讨论。
(1)偶次根式,根号下整体不小于0。
(2)分式,分母不等于0。
(3)对数,真数大于0。
第二步:求函数导数,令0)('=x f ,求出它的根21,x x ,根的个数一般有三种情况:无根、一个根,两个根。
导函数是分式一般先通分,并且还要考虑能不能因式分解。
第三步:如果方程有两根,则要考虑4种情况;如果只有一根则只需考虑第一种情况;如果根不能被求解,并且导数不能被判断出正的或负的,那么我们就需要求函数的二阶导数,利用二阶导数的正负来确定一阶导数的单调性,然后利用最值得到一阶导数的正负,进而判断出原函数的单调性。
(1)是否存在根(判断根是否在定义域中),得到参数的讨论点。
(2)21x x =,得到参数的讨论点。
(3)21x x >,得到参数的讨论点。
(4)21x x <,得到参数的讨论点。
第四步:判断21,x x 分定义域的每个区间的导数的正负情况,如果导数大于0,则函数单调递增,如果导数小于0,则函数单调递减。
以下三种常见方法可用来判断导数的正负:(1)数轴穿根法:(2)函数图像法:(3)区域判断法:只需要判断每个因式的正负。
含参函数单调性的讨论教案

(提示:导函数是二次函数,讨论根的情况,再看根是否在定义域内,并比较根的大小)
教学关键:⑴引导学生寻找分类的标准,怎样做到水到渠成,不死记硬背分类方法;
⑵教会学生用数形结合的思想,通过导函数草图判断导函数的正负,进而判断原函数增减.
方法总结
步骤小结:1、先求函数的定义域,
课后讨论
1.已知函数 ,讨论函数 的单调区间
2.已知函数 ,求函数 的单调区间
自我总结
小结:
求单调区间要确定定义域,确定导函数符号的关键是看分子相对应函数,所以讨论点有:第一是类型(一次与二次的根个数显然不同);第二有没有根(二次的看判别式),第三是有根是否为增根(在不在定义根内;第四有根的确定谁大;第五看区间内导函数的正负号(二次函数要看开口)。确记要数形结合,多数考题不会全部讨论点都要讨论的,题中往往有特别条件,很多讨论点会同时确定(即知一个就同时确定另一个)。判别式与开口的讨论点先谁都能够,但从简单优先原则下可先根据判别式讨论,因为当导函数无根时它只有一种符号,相对应原函数在定义域内(每个连续的区间)为单调函数较简单。
若 在区间 上恒成立 在区间 上;
若 在区间 上恒成立 在区间 上.
2.已知函数 ,函数 的单调增区是,
单调减区间是.
尝试练习
1.已知函数 ,求函数 的单调区间.
(通过练习发现要利用导函数判断单调性,必须对导函数的正负情况实行讨论,所以将导函数变形为因式积或商的形式.如本题导函数提取公因式后变为恒正函数与一次函数积的形式,故导函数正负与该一次函数பைடு நூலகம்负性相同,而我么知道,一次函数正负由二次项系数决定,所以自然找到分类的标准)
2、求导函数(化为乘除分解式,便于讨论正负),
例析分类讨论思想在解答含参导函数问题中的应用

备考指南灵活运用分类讨论思想来求解.值以及导函数的零点.一、1.其系数进行分类讨论:①判断导函数是否为二次函数;②负,的变号零点.例1.(2020年江西省名校f(x)=ax3-3x+1,对任意x立,则实数a的取值范围为(A.[2,+∞)B.[4,+∞)解:对函数f(x)=ax3-3x+1当a≤0时,对任意x则函数f(x)在[-1,1]可得f(x)min=f(1)=a-2<0当0<a≤1时,f′(x)=3ax2-≤0,所以函数f(x)在[-1,1]所以f(x)min=f(1)=a-2<0当a>1时,函数f(x)在调递增,在≥0,且f(1a)=1-2a≥0,即实数a的取值范围为{}4大小关系不确定,0,1的单调性,求得问题的答案.2.对二次导函数中的判别式进行分类讨论在研究函数的单调性时,通常需要根据导函数值与0之间的关系来进行判断.对于二次导函数来说,往往需要根据对应一元二次方程的根的判别式与0之间的关系来讨论函数的单调区间和单调性.例2.(2020年广东茂名二模卷)设函数f(x)=(x2+m)e x.(1)讨论函数f(x)的单调性;(2)若g(x)=2e x-nx-1-f(x),当m=1,且x≥0时,g(x)≤0,求实数n的取值范围.解:(1)依题意得函数f(x)的定义域为R,对其求导得f′(x)=(x2+2x+m)e x,设函数h(x)=x2+2x+m,则其判别式Δ=4-4m.①若Δ≤0,即m≥1,则h(x)≥0恒成立,可得f′(x)≥0恒成立,当且仅当m=1,x=-1时,f′(x)=0,所以函数f(x)在R上单调递增.②若Δ>0,即m<1,令h(x)=0,得x=-1-1-m或x=-1+1-m.当-1-1-m<x<-1+1-m时,f′(x)<0;当x<-1-1-m或x>-1+1-m时,f′(x)>0.所以函数f(x)在区间(-1-1-m,-1+1-m)上单调递减,在区间(-∞,-1-1-m)和(-1+1-m,+∞)上单调递增.综上可知,当m≥1时,函数f(x)在R上单调递增;当m<1时,函数f(x)在(-1-1-m,-1+1-m)上单调递减,在(-∞,-1-1-m)和(-1+1-m,+∞)上单调递增.(2)当m=1时,g(x)=e x-x2e x-nx-1,对其求导得g′(x)=(1-x2-2x)e x-n.设函数h(x)=(1-x2-2x)e x-n,则h′(x)=-(x2+4x+1)e x,当x≥0时,h′(x)<0,则函数h(x)单调递减,即函数g′(x)单调递减,故g′(x)≤g′(0)=1-n.51要使g (x )≤0在x ≥0时恒成立,需[0,+∞)上单调递减,即使g ′(x )≤1-n ≤0,即n ≥1,此时g (x )≤g (0)=0,故n ≥1.综上可知,实数n 的取值范围是[1,+∞)在本题中,别式与0的大小关系无法确定,讨论Δ与0的大小关系.若一元二次方程ax 2(a >0)的两根为x 1、x 2(x 1<x 2),则当Δ>0()-∞,x 1和()x 2,+∞上单调递增,在()x 1,x 2当Δ≤0时,函数在R 上单调递增.若a <0程的左右同时乘以-1,数,再按照上述方法进行讨论.二、求解含参指对数导函数问题的零点往往无法直接求得,分解,的零点.若所得的零点中含有参数,类讨论,以便确定零点的取值范围,的单调区间和单调性,确定函数的极值点.例3.已知函数f (x )=(x 2-ax )ln x -32x 2+(1)求函数f (x )的单调递减区间;(2)证明:当a =1时,f (x )≤23x 3-52x 2++16(x >0)恒成立.(1)解:由题意可得f (x )的定义域为(0,数求导得f ′(x )=(2x -a )(ln x -1).令f ′(x )=0或x =e .当a ≤0时,2x -a >0,由f ′(x )<0,得x 所以函数f (x )的单调递减区间为(0,e )当0<a <2e 时,由f ′(x )<0得x ∈(a2,e )所以f (x )的单调递减区间为(a2,e );当a =2e 时,由x >0可知f ′(x )≥0所以f (x )无单调递减区间;当a >2e 时,由f ′(x )<0可得x ∈(e ,a2),所以f (x )的单调递减区间为(e ,a2).综上可知,当a ≤0时,函数f (x )为;当0<a <2e 时,函数f (x )a =2e 时,函数f (x )a >2e 时,函数f (x )的单调递减区间为(e ,a 2).(2)证明:当a =1时,设函数g (x )=f (x )-(23x 3-52x2+2x )-(14ln 2+16),对其求导得g ′(x )=(2x -1)(ln x +1-x ).设函数m (x )=ln x +1-x ,则m ′(x )=1-xx,易知当0<x <1时,m ′(x )>0;当x >1时,m ′(x )<0.所以函数m (x )在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,所以m (x )max =m (1)=0,即当x >0时,m (x )≤0恒成立.令g ′(x )=0,得x =12或x =1.则当0<x <12时,g ′(x )>0,当x >12时,g ′(x )≤0,当且仅当x =1时不等式取等号.所以函数g (x )在(0,12)上单调递增,在(12,+∞)上单调递减,所以g (x )≤g (12)=0,所以f (x )≤23x 3-52x 2+2x +14ln 2+16(x >0)成立.因为导函数的零点中含有参数,所以需对a 的取值进行分类讨论,以便确定方程f ′(x )=0的根的取值范围以及两根的大小,从而确定函数的单调区间,再根据函数的单调性求得问题的答案.例4.已知函数f (x )=-a ln x -e xx+ax ,a ∈R .(1)当a <0时,讨论函数f (x )的单调性;(2)设函数g (x )=f (x )+xf ′(x ),若关于x 的不等式g (x )≤-e x +x 22+(a -1)x 在x ∈[1,2]上有解,求实数a 的取值范围.解:(1)由题意知f ′(x )=(ax -e x )(x -1)x 2,x >0.设函数F (x )=(ax -e x )(x -1),当a <0时,由ax -e x <0可得当x >1时,F (x )<0;当0<x <1时,F (x )>0.所以函数f (x )在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.(2)由g (x )=f (x )+xf ′(x )可得g (x )=-a ln x -e x +2ax -a .由题意知,存在x 0∈[1,2],使得g (x 0)≤-e x+x 202+(a -1)x 0成立,即存在x 0∈[1,2],使得不等式-a ln x 0+(a +1)x 0-x 202-a ≤0成立.(下转80页)Reading 部分“Qingming Scroll ”时,教师只给出关键词让学生预测文本内容。
函数单调性之分类讨论

函数单调性之分类讨论本文介绍了含参函数单调性的分类讨论方法。
首先,根据函数的形式(一次函数、二次函数、分式函数、含ex函数)进行分类讨论。
对于一次函数,根据参数k的正负和零来标记数轴上的根,并确定单调区间;对于二次函数,先进行因式分解,然后根据参数a的正负和零以及判别式Δ的大小来确定单调区间;对于分式函数和含ex函数,需要进行通分或提取e 等操作,然后根据参数分类讨论。
接下来,通过两个例题来演示如何使用分类讨论方法讨论函数单调性。
第一个例题中,给定函数f(x)=lnx-ax,根据导数的正负确定函数在定义域上的单调性;第二个例题中,给定函数f(x)=lnx-ax+(a-1)x^2/2,先求导得到导数,然后根据判别式Δ的大小和根的位置确定函数在定义域上的单调性。
总的来说,分类讨论法是一种通用的方法,适用于各种含参函数单调性的讨论。
在具体操作时,需要根据函数的形式和参数的取值进行分类讨论,然后根据导数的正负、判别式的大小和根的位置等来确定函数在定义域上的单调性。
首先需要进行一些符号的修正和排版调整,然后再进行改写。
1.讨论函数$f(x)=ae^x$的单调性。
解析:定义域为$(-\infty。
+\infty)$,函数的导数为$f'(x)=ae^x$。
当$a0$时,$f(x)$在$(-\infty,1)$单调递减,在$(1,+\infty)$单调递增。
2.讨论函数$f(x)=\ln x+ax^2+(2a+1)x$的单调性。
解析:定义域为$(0,+\infty)$,函数的导数为$f'(x)=\frac{1}{x(x+1)}+(4a+2)x+2a+1$。
当$a\geq 0$时,$f(x)$在$(0,+\infty)$单调递增;当$a<0$时,令$f'(x)=0$得到$x_1=-\frac{1}{2a}$和$x_2=-1$,因此$f(x)$在$(0,x_1)$和$(x_2,+\infty)$单调递减,在$(x_1,x_2)$单调递增。
谈谈含参函数单调性的通性通法问题——以导函数是二次函数或类二次函数型为例

通法研究Җ㊀广东㊀张㊀科㊀㊀含参函数因引入了参数使得确定的函数变得不确定,其单调性讨论问题常常涉及分类讨论思想的综合运用,能体现数学思维的深度,体现逻辑推理㊁数学运算㊁直观想象等数学核心素养,是近年来高考的高频考点之一.在实际应用中,能否深入理解问题的本质,能否明确分类的逻辑和依据是求解这类问题的难点.下面就以导函数是二次函数(或类二次函数)为例,探讨求解含参函数单调性问题的通性通法.1㊀以导函数零点的大小为分类依据例1㊀已知函数f (x )=13x 3-(1+a )x 2+4a x +24a (a ɪR ),讨论函数f (x )的单调性.依题意得f ᶄ(x )=x 2-2(1+a )x +4a =(x -2)(x -2a ),令f ᶄ(x )=0,得x =2或x =2a .当2a <2,即a <1时,令f ᶄ(x )>0,得x <2a 或x >2;令f ᶄ(x )<0,得2a <x <2.此时,f (x )的单调递增区间是(-ɕ,2a )和(2,+ɕ),单调递减区间是(2a ,2).当2a =2,即a =1时,fᶄ(x )ȡ0恒成立,此时,f (x )的单调递增区间是(-ɕ,+ɕ).当2a >2,即a >1时,令f ᶄ(x )>0,得x <2或x >2a ;令f ᶄ(x )<0,得2<x <2a .因此,f (x )的单调递增区间是(-ɕ,2)和(2a ,+ɕ),单调递减区间是(2,2a ).综上所述,当a >1时,f (x )的单调递增区间是(-ɕ,2),(2a ,+ɕ),单调递减区间是(2,2a );当a =1时,f (x )单调递增区间是(-ɕ,+ɕ);当a <1时,f (x )的单调递增区间是(-ɕ,2a )和(2,+ɕ),单调递减区间是(2a ,2).由此题可以知道,当导函数的零点大小不确定时,讨论函数单调性的基本步骤如图1所示.求函数f (x )的定义域ң求导函数fᶄ(x )ң求导函数的零点ң以比较零点的大小为依据进行分类ң确定函数的单调区间图12㊀以导函数零点是否在定义域内为分类依据例2㊀已知函数f (x )=12x 2-2(1+a )x +4a l n x ,讨论函数f (x )的单调性.依题意可得,f (x )的定义域为(0,+ɕ),fᶄ(x )=x -2(1+a )+㊀㊀㊀㊀4a x =(x -2)(x -2a )x(x >0).当2a ɤ0,即a ɤ0时,由fᶄ(x )>0,x >0,{得x >2;由fᶄ(x )<0,x >0,{得0<x <2.因此f (x )在(2,+ɕ)上单调递增,在(0,2)上单调递减.当0<2a <2,即0<a <1时,由fᶄ(x )>0,x >0,{得0<x <2a 或x >2;由f (x )<0,x >0,{得2a <x <2.因此,f (x )在(0,2a )和(2,+ɕ)上单调递增,在(2a ,2)上单调递减.当2a =2,即a =1时,f ᶄ(x )ȡ0,所以f (x )在(0,+ɕ)上单调递增.当2a >2,即a >1时,由fᶄ(x )>0,x >0,{得0<x <2或x >2a ;由fᶄ(x )<0,x >0,{可得2<x <2a .因此,f (x )在(0,2)和(2a ,+ɕ)上单调递增,在(2,2a )上单调递减.综上所述,当a ɤ0时,f (x )的单调递增区间是(2,+ɕ),单调递减区间是(0,2);当0<a <1时,f (x )的单调递增区间是(0,2a )和(2,+ɕ),单调递01通法研究减区间是(2a ,2);当a =1时,f (x )的单调递增区间是(0,+ɕ);当a >1时,f (x )的单调递增区间是(0,2)和(2a ,+ɕ),单调递减区间是(2,2a ).由此题可知当导函数的零点是否在定义域内不能确定时,讨论函数单调性的基本步骤如图2所示.求函数f (x )的定义域ң求导函数f ᶄ(x )ң求导函数的零点ң优先以导函数的零点是否在定义域内为依据进行分类ң以零点的大小为依据进行分类ң确定函数的单调区间图23㊀以导函数是否存在零点为分类依据例3㊀(2018年全国卷Ⅰ理21(1))已知函数f (x )=1x-x +a l n x ,讨论f (x )的单调性.f (x )的定义域为(0,+ɕ),且知fᶄ(x )=-x 2-a x +1x 2.令f ᶄ(x )=-x 2-a x +1x 2=0,即x 2-a x +1=0.当-2ɤa ɤ2时,Δɤ0,f ᶄ(x )ɤ0,此时,f (x )在(0,+ɕ)上单调递减.当a <-2或a >2时,Δ>0,此时方程x 2-a x +1=0两根为x 1=a -a 2-42,x 2=a +a 2-42.当a <-2时,两根均为负数,所以x >0时,f ᶄ(x )<0,此时,f (x )在(0,+ɕ)上单调递减.当a >2时,两根均为正数,此时,f (x )的单调递减区间是(0,a -a 2-42)和(a +a 2-42,+ɕ),f (x )的单调递增区间是(a -a 2-42,a +a 2-42).综上所述,当a ɤ2时,f (x )的单调递减区间是(0,+ɕ);当a >2时,f (x )的单调递增区间是(a -a 2-42,a +a 2-42),单调递减区间是(0,a -a 2-42)和(a +a 2-42,+ɕ).由此题可知当不确定导函数是否存在零点(或零点的个数)时,讨论函数单调性的基本步骤如图3所示.求函数f (x )的定义域ң求导函数f ᶄ(x )ң优先以导函数是否存在零点以及零点的个数为依据进行分类ң以零点是否在定义域内为依据进行分类ң确定函数的单调区间图34㊀以导函数的类型为分类依据例4㊀已知函数f (x )=l n x +a x 2-(2a +1)x(a ȡ0),讨论函数f (x )的单调性.f (x )的定义域为(0,+ɕ),且知㊀㊀f ᶄ(x )=1x+2a x -2a -1=2a x 2-(2a +1)x +1x.当a =0时,f ᶄ(x )=-(x -1)x(x >0),令f ᶄ(x )<0,得x >1,f (x )的单调递减区间是(1,+ɕ);令f ᶄ(x )>0,得0<x <1,f (x )的单调递增区间是(0,1).当0<a <12,即12a>1时,fᶄ(x )=2a (x -12a)(x -1)x(x >0),令f ᶄ(x )<0,得1<x <12a,f (x )的单调递减区间是(1,12a );令f ᶄ(x )>0,得0<x <1或x >12a ,f (x )的单调递增区间是(0,1)和(12a,+ɕ).当a =12,即12a=1时,fᶄ(x )=(x -1)2xȡ0(x >0),f (x )的单调递增区间是(0,+ɕ).当a >12,即12a<1时,fᶄ(x )=2a (x -12a)(x -1)x(x >0),令f ᶄ(x )<0,得12a<x <1,f (x )的单调递减区间是(12a ,1);令f ᶄ(x )>0,得0<x <12a 或x >1,f (x )的单调递增区间是(0,12a)和(1,+ɕ).11非常道综上所述,当a =0时,f (x )的单调递增区间是(0,1),单调递减区间是(1,+ɕ);当0<a <12时,f (x )的单调递增区间是(0,1)和(12a ,+ɕ),单调递减区间是(1,12a );当a =12时,f (x )的单调递增区间是(0,+ɕ);当a >12时,f (x )的单调递增区间是(0,12a )和(1,+ɕ),单调递减区间是(12a,1).由此题可知当导函数为类二次函数时,若其类型不确定,讨论函数单调性的基本步骤如图4所示.求函数f (x )的定义域ң求导函数f ᶄ(x )ң优先以导函数的类型为依据进行分类ң以零点的大小为依据进行分类ң确定函数的单调区间图4对含参函数单调性问题,求解的关键在于思考,相对于具体函数而言含参函数的不确定性在哪里?分类的逻辑是什么?分类的不同层次及各层次分类的依据又是什么?通过对上述例题的分析㊁求解,可以得出求解含参函数单调性问题的通性通法,即首先要明确题意,确定参数的范围和函数的定义域,其次按照导函数的类型㊁导函数是否存在零点㊁零点是否在定义域内㊁零点的大小进行分类讨论,最后进行整理和总结就能得到正确的结论.含参函数单调性问题的解决是层层递进的,在递进的过程中,因参数在不同位置,使得问题的解决出现了不确定性,为了将不确定的问题转化为确定性的问题,需进行分类讨论.对于导函数为二次型含参函数单调性的讨论,通法如下.第一步,先看二次项系数是否含有参数,若含有参数,则将系数分大于0㊁小于0和等于0三种情况进行讨论;若二次项系数为0,则将问题转化为一次函数问题去解决;若二次项系数不为0,则进入第二步.第二步,对一元二次方程的判别式分Δɤ0或Δ>0两种情况进行讨论,若Δɤ0,则函数在定义域上单调递增或单调递减;若Δ>0,则进入第三步.第三步,求出对应一元二次方程的两个不等实根,判断两根是否在定义域内,若两根都不在定义域内或只有一个实根在定义域内,可以借助二次函数图象来解决;若两根都在定义域内,则进入第四步.第四步,判断两个根的大小,从而使问题得解.(作者单位:广东省广州市第八十六中学)Җ㊀江西㊀吕文彬㊀㊀e xȡx +1和l n (x +1)ɤx 是两个常见的不等式,当且仅当x =0时,等号成立.要证明这两个不等式可以通过移项构造新函数f (x )=e x -x -1或g (x )=l n (x +1)-x ,再利用导数分别求其最小值或最大值的方法.由于证明过程比较简单,这里不再赘述,下面的解题中也将证明省略,将其直接当作结论来用.这两个不等式可直接使用,也可通过代数变形或者换元变形构造新的不等式,不管哪一种方法,在解题中都有着事半功倍的效果,可以轻松解决很多难题,简化解题步骤.下面通过举例说明,以期抛砖引玉.1㊀直接应用例1㊀(2017年全国卷Ⅲ理21)已知函数f (x )=x -1-a l n x .(1)若f (x )ȡ0,求a 的值;(2)设m 为整数,且对于任意正整数n ,(1+12) (1+122) (1+12n )<m ,求m 的最小值.(1)a =1(求解过程略).(2)因为l n (1+x )ɤx ,故取x =12k >0(k =1,2, ,n ),则l n (1+12k )<12k (k =1,2, ,n ).l n (1+12)+l n (1+122)+ +l n (1+12n )<12+122+ +12n =1-12n <1,即(1+12)(1+122) (1+12n )<e .取n =3,可得m >13564>2,而(1+12)(1+122)(1+123)>2,又因为m 为整数,所以m 的最小值为3.此题的第(1)问其实是第(2)问的铺垫,此题将导数与数列结合起来考查.m 为整数就提示我们,只需将结果控制在两个整数之间,观察其形式,很容易联想到这两个常见的不等式.这两个不等式在此题中起放缩作用,可以将含有复杂的指数式或对21。
分类讨论思想在高中数学解题中的应用

分类讨论思想在高中数学解题中的应用浙江省丽水中学 323000摘要:分类讨论是数学中一种重要的思想方法,也是一种重要的解题策略,在人教版普通高中数学新教材以及全国各地高考试卷中,都有丰富的表现。
本文结合集合、函数、概率和解析几何的相关例题,介绍分类讨论思想在高中数学解题中的重要应用。
关键词:分类讨论;高中数学;解题数学教学内容贯穿着两条主线,即数学基础知识和数学思想方法。
数学基础知识是一条明线,直接写在教材里,反映着知识间的纵向联系。
数学思想方法则是一条暗线,反映着知识间的横向联系,常常隐藏在基础知识的背后,需要人们加以分析、提炼才能显露出来。
在人教版普通高中数学新教材以及全国各地高考试卷中,分类讨论思想表现丰富多彩,从集合、函数、概率、到解析几何都会涉及分类讨论的思想。
本文主要通过典型例题来介绍分类讨论思想在高中数学解题中的重要应用,突出应用的关键是找准分类标准,做到不重不漏。
1.分类讨论思想在集合中的应用1.1集合中的元素具有确定性、无序性和互异性的特点,在分析集合所含元素情况时,常常会涉及分类讨论。
例1.已知集合,若,求的值。
【思路探寻】本题考查交集概念,要理解是两个集合的共同元素,即-3∈A,且-3∈B,因,则,都有可能是,因而要分类讨论,逐一求解,需注意验证元素的互异性以及是否满足题意。
1.2与集合子集有关的问题,解题时常需对已知集合的子集进行分类讨论。
特别地,“空集是任何集合的子集”,“空集是任何非空集合的真子集”。
例2.设集合若,求实数的取值范围。
【思路探寻】由得是的子集。
因为有2个元素,所以集合B的元素个数为2,1或0个,因而要分类讨论,逐一求解。
特别地,空集是任何集合的子集。
因此,要考虑是空集的特殊情况。
2. 分类讨论思想在函数中的应用2.1函数概念引起的分类讨论。
如分段函数在定义域的不同区间内函数的解析式不同,因此,求分段函数的函数值时需要对的范围进行分类讨论。
例3.设函数,则满足的的取值范围是。
怎样讨论含参函数的单调性

如何解决与函数单调性相关的参数问题陈今碧函数是高考必考的内容之一,也是众多知识的交汇点之一。
在解答题里面,经常看见有关讨论含参数函数的单调性或者求含参数函数的最值的问题。
学生们常感到不知道怎么讨论,即分类讨论的标准不明确。
本文根据作者的教学经验,归纳出了比较系统和实用的方案供读者参考,不当之处敬请读者指正。
1.讨论含参函数的单调性:先设y=f x,x∈A,令y′=f′x,a=0,解出x0,令x0∉A,求出x0的范围,再依以下顺序讨论:1°看f′x=0在定义域内是否有解.若无解,则f′x定号,否则进入2°.2°若有解,则比较跟的大小.例1.讨论函数y=ax2−2x+1,x∈−1,1的单调性.解:1°当a=0时:y=−2x+1在−1,1↗2°当a>0时:函数的对称轴为x=1>01)当0<1a≤1即a≥1时:y在 −1,1a↘,1a,1↗2)当1a>1即0<a<1时:y在−1,1↘,3°当a<0时:,函数的对称轴为x=1a<01)当−1≤1<0即a≤−1时:y在 −1,1↗,1,1↘2)当1<−1即−1<a<0时:y在−1,1↘.综上…例2.讨论f x=1+x1−xe−ax a>0的单调性.解:定义域为:x x≠1,f′x=ae−ax2x2+2−a,令2−a≥0得:0<a≤21°当0<a≤2时:∵x2≥0,2−a≥0∴f′x≥0∴y=f x在−∞,1↗,1,+∞↗2°当a>2时:令f′x=0得x1=−a−2,x2=a−2a >2→0<1a <12→−1<−2a <0→0<1−2a <1→ a −2a<1→x 2<1练1.讨论f ′ x =ax 3+3x +1的单调性.解:1°当a ≥0时:y =f x 在R ↗;2°当a <0时:y =f x 在 −∞,− −1a ↘, − −1a , −1a ↗, −1a,+∞, ↘. 练2.讨论f ′ x =x +a x的单调性. 解:1°当a ≤0时:y =f x 在 −∞,0 ↗, 0,+∞ ↗;2°当a >0时:y =f x 在 −∞,− a ↗, − a,0 ↘, 0, a ↘, a,−∞ ↗.2.求含参函数的值域(最值):依以下顺序讨论:1°先讨论单调性(整个有意义的区间),2°再讨论极值点与定义域的关系. 例6.求值域:1)y =2x 2−ax −3,x ∈ −1,1 ;2)y = x 2− a +1 x +1 e x ,x ∈ −1,1 .解:1)函数的对称轴为:x =a ,结合图像可知: 1°当a <−1即a <−4时:f max x =f 1 =−a −1,f min x =f −1 =a −1; 2°当−1≤a <0即−4≤a <0时:f max x =f 1 =−a −1,f min x =f a =−18a 2−3; 3°当0≤a <1即0≤a <4时:f max x =f −1 =a −1,f min x =f a =−1a 2−3; 4°当a ≥1即a ≥4时:f ma x x =f −1 =a −1,f min x =f 1 =−a −1. 2)令y ′= x +1 x −a e x =0,得:x ==−1或x =a1°当a ≤−1时:y ′>0⇒y 在 −1,1 ↗⇒y ∈ f −1 ,f 1 = a +3e , 1−a e ;2°当a≥1时:y′<0⇒y在−1,1↘⇒y∈f1,f−1=1−a e,a+3;3°当−1<a<1时:列表如下:∴y min=1−a e a,y max=max,1−a e=M⇒y∈1−a e a,M.综上所述:……注:当−1<a<1时:还可因1−a e与a+3e的大小关系,进一步分类讨论为:1°当−1<a≤e2−3e2+3时:y∈1−a ea,1−a e;2°当e2−3e2+3<a<1时:y∈1−a e a,a+3e.总结:含参函数求值域,最核心的是讨论其单调性,讨论的顺序为:1)先讨论y’=0在定义域内是否有解;2)再讨论有几解;3)再讨论解的大小;4)最后比较极值与区间端点值(有时是极限值)的大小,进而求出函数的值域.。
含参的单调区间的讨论

含参函数的单调性讨论类型一:导函数可转化为一次函数或二次函数型分类讨论步骤: ① 求定义域.② 讨论导数的最高项系数.若最高项系数含有参数则需分大于零,小于零,等于零进行讨论; 若最高项系数不含参数则此步略. ③ 求极值点,即导函数的变号零点.首先讨论有无极值点:一次函数型有无极值点一目了然;二次函数型可用判别式、因式分解等方法判定. 然后讨论两极值点的大小,以及极值点与给定区间端点的大小关系,即极值点是否在给定区间内. ④总结例1:讨论x a x x f ln )(+=的单调性,求其单调区间变式1:已知函数()ln ()af x x a R x=+∈,试讨论其在[1,]e 上的单调性及最值.变式2:讨论x ax x f ln )(+=的单调性 例2:设函数aax x a x x f 244)1(31)(23+++-=讨论函数)(x f 的单调性.变式1:设函数x a x a x x f ln 4)1(221)(2++-=,讨论函数)(x f 单调性.变式2:设函数)0(ln 4)1(221)(2≥++-=a x x a ax x f ,讨论函数)(x f 单调性.例3:设函数a ax ax x x f 24431)(23++-=,讨论函数)(x f 单调性.变式1:讨论xax x f +=)(的单调性,求其单调区间变式2:设函数23()1(1)f x a x x x =++--,其中0a >(1) 讨论()f x 在其定义域上的单调性;(2) 当[0,1]x ∈时,求()f x 取得最大值和最小值时的x 的值例4:已知函数(),(0,1],f x x a x a R +=-+∈∈,讨论函数的单调区间类型二:导函数不可转化为多项式函数型分类讨论步骤:① 求定义域; ② 求导函数;③ 先讨论只有一种单调区间的(即()0f x '≥或()0f x '≤)的情况,再讨论有增有减的情况(即导函数存在变号零点); ④ 总结例5:讨论函数()22xf x e ax =-+的单调区间变式1:讨论函数()22x f x e ax =-+在[0,1]上的单调区间变式2:讨论函数2()(2)2x a f x e x x ax =--+的单调区间例6:试讨论()ln 2f x x x ax =-的单调区间变式:试讨论()ln 2f x x x ax =-在(0,)e 的单调区间。
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例谈分类讨论思想在含参函数单调性中的应用例谈分类讨论思想在含参函数单调性中的应用顺德郑裕彤中学胡韵婷摘要:分类讨论思想是高中数学重要思想方法之一。
在高中每个阶段的学习中都有涉及,突出体现在含参函数类问题、含绝对值类问题、排列组合类问题等。
涉及分类讨论的题目都r容易被学生划分为“难题”,学生的困难在于难以明确分类依据,论述过程缺乏条理与逻辑,容易造成错解或漏解。
要对分类讨论思想进行教学,不能就题讲题。
数学思想的渗透应是长期且不断的过程,教师不仅要在教授过程中提出分类讨论思想,更应在教学的前期、中期、后期延续此过程。
关键词:分类讨论数学思想含参函数渗透教学人教A版选修2-2,函数的单调性与导数一节中,课本主要讲解函数的单调性与其导函数正负的关系,并通过三个例题加深学生对这种关系的理解。
素材丰富、举例贴切,对概念的剖析已然比较到位。
但是对习题的讲解,特别是涉及含有参数的题目寥寥无几,更没有把它作为例题给学生做示范。
但是含参函数却是高考必考内容,且是热点、难点。
在含参函数学习中,学生往往感觉到连听懂都存在困难,部分能听懂的学生在自主解题时,又感到茫然而无从下手。
真正能掌握且熟练运用的少之又少。
重重的困难,对教师的教学提出了要求和挑战。
因此,教师在教学的过程中,必须补充更多的内容和习题,填补课本此处的空白,思考和选择更有效的方式来帮助学生。
根据课本及高考题,可将本节内容细分为以下四个题型。
1.原函数与导函数的图像关系;2.求不含参的函数的单调区间;3.求含参函数的单调区间;4.已知函数的单调性,求参数的取值范围。
前面两个题型作为铺垫,后面两个题型是重难点,也是本文将探讨的内容。
本文主要针对“含参函数的单调性”,例谈如何在教学的前、中、后期渗透分类讨论思想。
一、在教学前期做好题型分类整合在教学前期,也就是备课环节,特别是在教授解题技巧前,我们需要对所研究的问题有一个整体的把握。
讨论含参函数的单调性的习题并不难找,难的是需要把题目进行重新分门别类,最后以题组的形式呈现给学生。
为此,需思考以下几个问题:1.是否需要对所研究的问题进行分类。
2.可以细分为几个类型。
3.不同类型的题目的区别是什么。
4.不同类型的题的解题方法是什么。
以上几个问题有助于我们梳理讲题脉络。
下面逐个击破。
对于问题1,我们知道在含参函数求单调性的问题中,有些需要讨论、有些不需要讨论,并且参数处于不同的位置所引起的讨论也是不一样的,因此题型分类十分有必要。
对于问题2和3,我们需明确:题目区分的依据是什么?上文提到,对于两个都含有参数的函数,可能有的要讨论参数的范围,有的不需要讨论参数的范围。
此外,对于含参且都需要讨论的题目,仍需继续细分。
因为参数的位置不同,所引起的讨论也不同。
如:二次项系数含参,需讨论参数等于、大于、小于零;两根含参大小不确定,需讨论两根大小;题目给定区间,需讨论根与区间的位置关系等。
当然,更多的题目并不止一种分类,可能涉及两级甚至三、四级分类,属于综合性题目。
结合以上分析,可从导函数类型先进行粗分。
当然,教师可在此基础上再根据参数的位置进行细分。
接下来,教师在题目编排时,就可以以上分类作为依据,将问题填充进去。
在一定程度上,题目编排得越细致,学生对题型的把握越准确。
若分类较多,教师在教授时,可将简单题型交由学生来解决并总结解题方法。
教师重点突破几类复杂题型,先解决仅涉一级讨论的问题,再进行多级讨论的综合训练。
通过这样的梳理,帮助学生构建知识框架,理清解题方法,也便于题型的对比区分。
二、在教学中期做好分类依据引导(一)梳理分类讨论的顺序在教学过程中,教师与学生有最直接的交流,因此,课堂是向学生渗透数学思想最直接有力的途径。
对于教师在教授“求含参函数的单调区间”这一课时,首先应避免就题讲题,应在题组归类的基础上,着重梳理含参问题讨论的顺序及技巧。
分类讨论思想一定要弄清楚两个问题:一是在什么情况下要分类讨论?二是分类讨论的标准是什么?讨论是因为不确定造成的,讨论的目的是化不确定为确定。
在很多情况下,把第一个问题搞清楚了,第二个问题的答案也就出来了。
1.按层级讨论要突破这一难点,应先梳理讨论顺序。
参照第一部分的题型分类,可作以下梳理。
梳理清楚后,开始培养学生做题的“方向感”。
也就是,按照规律去做题。
碰到含参的导函数,先归类。
尝试问自己几个问题:导函数是一次型、二次型还是超越型?若是二次型,二次项系数是否有参数?若有,要如何讨论?若没有,接下来继续讨论什么?慢慢地,分类标准就浮现出来了。
在授课过程中,教师应强调讨论时分清主次,不越级讨论,力求“不重不漏”。
2.按平移顺序讨论对于一些函数图像随参数变化而产生位置变化的题目,需向学生渗透:将图像按照一定的顺序,如从左往右或从上往下讨论,减少漏解。
如例3。
(二)分类讨论可借助的工具由于含参函数的分类讨论,对学生来说,是个难点,尤其是对逻辑思维不够严密的学生,更是容易晕头转向。
因此,在教师教授过程中,应强调化抽象为具体,即利用数形结合思想。
上述的讨论顺序,为学生做题打下了一个理论基础,但学生的理解与运用还停留在初步阶段,必须在实际应用中才能检测掌握的情况。
因此,在学生做题时,能否有一些更有效的手段将理论与实际结合呢?1、树状图分析解题思路树状图分析,是一个较为清晰有效的方法。
不妨看看例4。
点评:在这道题中,导函数的分子部分是含参的二次函数,对其进行讨论会发现,要经历三层讨论。
先是开口、再是△、还要比较两根大小和根与定义域的位置关系。
教师在讲解时,不妨用树状图梳理解题思路。
并且,若学生能养成这样分析问题的习惯,遇到多层分类讨论的题目,也不至于太混乱了。
相当于语文写作中的列提纲,先把大框架架好,再往里填充细节。
这样也方便我们下次回顾这道题时,从树状图就能知晓这道题的大体思路。
教师在梳理分类讨论层级时,用树状图来梳理,也会使脉络更清晰。
如下图。
2、分类讨论与数形结合对于复杂的题目,我们往往需要多种思想方法来指引。
分类讨论可将复杂的问题分类细化,逐个击破。
而数形结合可将抽象的问题具象化。
需要分类讨论的题目,本质上都是假设性的题目。
我们在讨论的都是假设参数在某个范围时,会得出怎样的结果;假设在另一个范围时,又将得出怎样的结果。
对于如此“虚幻”,需要想象的题目,我们更要把它具体化。
并且,代数与几何不分家,对于严谨性高且抽象的函数题,我们可借助画图来帮助我们进行分类讨论。
点评:在此题中,不仅需要比较两根大小,还要进一步比较根与区间的位置关系,分类情况较多。
在解题时,若不借助图形加以辅助,不仅大脑负担会增大,还有可能产生记忆错乱导致出错。
在所有分类讨论完成之后,我们还要进行最后一步综上小结。
学会按顺序整合讨论的结果也是非常关键的,在整理的过程中,及时发现自己的问题,特别是重复或遗漏之处。
当然,不仅在函数类的题目中,需要分类讨论。
在整个高中数学中,各处都有分类讨论的身影。
思想方法的渗透既不单是这个章节的,也不单是那个章节的事情。
需要在日常教学中,不断地、循序渐进地渗透,带领着学生从“入行”到“精通”。
并且,在学习之初,先多多地让学生感受为什么在某处进行分类讨论。
俗语有云:磨刀不误砍柴工。
明白了为什么的问题,再去解决怎么做的问题,逐步建立分类讨论思想意识。
三、在教学后期做好分类总结提升有分必有总,在各类型问题的逐个击破之后,教师应善于对问题进行总结归纳。
题海战术能否奏效,要看是否有反思、总结、提升。
零散的知识,总是容易被遗忘。
因此,在课后学生必须要做的一项工作是:归类总结。
这是知识的内化过程,将知识内化于心,纳入自己的知识体系,才能为己所用。
教师需要引导学生,对不同题型进行归类整理,总结方法。
并通过做题巩固,强化分类讨论思想方法。
在前期,我们把一个内容分成多个种类,逐个归类,集中火力逐个击破。
在后期,当我们对这个问题学习得更深入之时,或许我们能站在更高的角度来思考,把其中的几类又重新合为一类,得出统一的解决方法。
就像书先要读厚,然后要读薄。
那我们对题目的内在联系会把握得更清楚,总结会更精炼,解题会更精准。
在传统的数学课堂中,往往以教师讲授为主,过多地知识灌输,导致数学思想方法渗透的缺失。
数学课程标准中“四基”的提出,说明新的教学应更注重学生数学学科核心素养的发展,其中就包括数学基本思想。
思想的作用不仅体现在学生当前能解一个数学题,还将体现在以后其学习、生活的各方面。
教学对学生的影响非一朝两夕可成。
在整个高中的数学教学中,应保持数学思想循序渐进地渗透。
在教学前期,总结划分、归类题型;在教学中期,指引分类标准、合理分类、结合例题说明;在教学后期,归类整理、总结提升。
只有这样才能让学生逐渐感受分类讨论思想的重要性和必要性,才能更顺畅地利用分类讨论方式解决问题。
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