徐振恒
江西省丰城市第九中学,江西丰城331100
摘要:函数是高中数学中最基本、最重要的概念之一。它是高中甚至大学学习数学的基础,尤其是学习微积分。它就像一个环节,高中数学的各个分支紧密地联系在一起。
关键词:函数图像;增长差异;幂
引言:
毫无疑问,函数是许多知识聚合的核心,是多年来高考的热点,考试的内容主要有函数和反函数,函数的性质,指数函数和对数函数,以及这些内容所反映的数学思想方法。除了对单个函数的知识外,它还常常表现在函数和方程、不等式、函数和数列、函数和固体几何、解析几何、函数和导数的解中。
一、复习函数知识,应着重解决如下几类问题:
(I)解析公式函数、域和范围的简单函数、函数单调性和判断,并证明奇偶性方法、精确而具体的函数单调范围和函数的最大值和最小值: (2)精确地求出一些简单函数的反函数,并能利用图像的两个函数之间的反函数关系来解决问题; (3)掌握指数函数和单调函数的概念、图像和性质,能正确判断指数函数和对数函数的正确性,能充分执行指数运算和对数运算,能比较函数的值: (4)能利用函数、对数和对数函数的性质来解决一些简单的实际问题。复习函数知识的关键是运用数形结合的思想加深对函数(包括特殊函数)的理解,掌握函数的图像特征和性质,建立运动变化和广泛联系的观点,熟练运用函数的思想,善于抽象造型。
二、幂、指、对函数图像增长差异
在高考题中作为处理函数不等式问题的重要模型,高中数学人教A版必修1第101页对其进行了定性描述,在学习了导数工具后,我们可以对其进行定量研究。
原问题即等价于问题1:
证明:当α>0,α1,α2>1时,存在x。>0,当x>x。时,有α1x>xα>logα2x。把问题1分为两部分:问题1(1):证明:当α>0,α>1时,存在x0>0,当x>x0时,有xα>logαx。问题1(2):证明:当α>0,α>1时,存在x0>0,当x>x0时,有αx〉为证明问题1(1),采取由特殊到一般的策略:首先,证明引理1:证明:当x>0时,有x>lnx.
证明:记f(x)=x一lnx(x>0),f(x)=,令f(x)=0?x=1,当x∈(0,))时f(x)<0,f(x)单调递减;当x∈(1,+))时f(x)>0,f(x)单调递增。所以f(x)min=,f(1)=1,所以f(x)≥1>0,即有x>:lnx.
引理2存在x0>0,当x>x0时,有xα>lnx.证明:由引理1可知,当x>0时,有x>lnx,即x>lnx,所以,当x>0时,xα=x·x>x点·lnx,存在x0=()>0,当x>x0时,有x>,即有xα=x·x>x,所以原问题得证。
根据换底公式,问题1(1)等价于:证明:当α>0,α>1时,存在x0>0,当xx>x0时,有xα>lnx.利用引理2可得,存在x0=()>0,有xα>lnx。
问题1(1)得证.
问题1(2)证明:当α>0,α>1时,存在x0>0,当x>x0时,有αxn>xα。
为解决此问题,可以采取两边取自然对数,即原问题等价于证明:当α>0,α>1时,存在x0>0,当x>x0时,有xlnα>αlnx.即等价于证明:当α>0,α>1时,存在x0>0,当x>x0时,有x>lnx。由问题1())可知,当x0=2>0,有x>lnx。
故问题得证.
所以,课本上定性描述的一个结论,通过导数工具得到了定量的证明.此结论成为我们思考函数不等问题的依据.例1(2014福建理科数学压轴题)已知函数f(x)=ex一αx(α为常数)的图像与Y轴交于点A,曲线Y=f(x)在点A处的切线斜率为一1.
(I)求α的值及函数f(x)的极值;
(Ⅱ)证明:当x>0时,x2<ex;
(Ⅲ)证明:对任意给定的正数c,总存在x0,使得当x∈(x0,+∞),恒有x2<cex.此问题(Ⅲ)即为本模型的应用:此题最大的问题是无法解不等式x2<cex,要把此“超越”不等式变成可求解的不等式,最佳途径就是把ex用xα替代.能否用ex替代xα“呢?这个由本文的结论可知:一定存在。>0,当x>x0时,有ex>xα“.综合(I)(Ⅱ),选择证明eex>—x3,原问题即可得到解决。
例2(2016佛山一模)设常数λ>0,α>0,f(x)=-αlnx.
(I)当α=λ时,若f(x)的最小值为0,求λ的值;
(Ⅱ)对于任意给定的正实数λ、α,证明:存在实数x0,当x>x0时f(x)>0.
在第(Ⅱ)中如何找到对应的x0,我们优先考虑的是把超越不等式变为有理函数对应的不等式问题,能不能做到呢?此时这个结论就为我们的思考提供了方向:我们尝试找一个开口向上的二次函数作为目标,因为〉>=x-λ,所以-αlnx≥一αα即可,也即是需要llnx≤,由结论可知一定可以成立的,故原问题可变为:对于任意给定的正实数λ、α,证明:存在实数x0,当x>x0时,x-α-λ>0.此问题可以通过解一元二次不等式得到.
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