函数与方程的思想方法

1、2010高考数学考点预测：函数与方程的思想方法2009年新课标考试大纲明确指出“数学知识是指普通高中数学课程标准（实验）中所规定的必修课程、选修课程系列2和系列4中的数学概念、性质、法则、公式、公理、定理以及由其内容反映的数学思想方法”。其中数学思想方法包括： 函数与方程的思想方法、 数形结合的思想方法 、 分类整合的思想方法、 特殊与一般的思想方法、 转化与化归的思想方法、 必然与或然的思想方法。数学思想方法是对数学知识内容和方法的本质认识，是对数学的规律性的理性认识。高考通过对数学思想方法的考查，能够最有效地检测学生对数学知识的理解和掌握程度，能够最有效地反映出学生对数学各部分内容的衔接、

2、综合和渗透的能力。考试大纲对数学考查的要求是“数学学科的系统性和严密性决定了数学知识之间深刻的内在联系，包括各部分知识的纵向联系和横向联系，要善于从本质上抓住这些联系，进而通过分类、梳理、综合，构建数学试卷的框架结构” 。而数学思想方法起着重要桥梁连接和支称作用，“对数学思想方法的考查是对数学知识在更高层次上的抽象和概括的考查，考查时必须要与数学知识相结合，通过数学知识的考查，反映考生对数学思想方法的掌握程度” 。“ 数学科的命题，在考查基础知识的基础上，注重对数学思想方法的考查，注重对数学能力的考查，展现数学的科学价值和人文价值，同时兼顾试题的基础性、综合性和现实性，重视试题间的层次性，合理

3、调控综合程度，坚持多角度、多层次的考查，努力实现全面考查综合数学素养的要求。” 数学的思想方法渗透到数学的各个角落，无处不在，有些题目还要考查多个数学思想。在高考复习时，要充分认识数学思想在提高解题能力的重要性，在复习中要有意识地渗透这些数学思想，提升数学思想。一、函数与方程的思想 所谓函数的思想，就是用运动和变化的观点、集合对应的思想，去分析和研究数学问题中的数量关系，建立函数关系或构造函数。运用函数的图像和性质去分析问题、转化问题，从而使问题获得解决，函数思想是对函数概念的本质认识，用于指导解题就是要善于利用函数知识或函数观点去观察分析处理问题。所谓方程的思想就是分析数学问题中变量间的等量

4、关系，建立方程或方程组，或者构造方程，通过解方程（组），或者运用方程的性质去分析转化问题使问题获得解决，方程思想是对方程概念的本质认识，用于指导解题就是利用方程或方程观点观察处理问题。函数思想与方程思想是密不可分的，可以相互转化的。函数和方程的思想是最重要和最常用的数学思想，它贯穿于整个高中教学中，中学数学中的初等函数、三角函数、数列以及解析几何都可以归结为函数，尤其是导数的引入为函数的研究增添了新的工具因此，在数学教学中注重函数与方程的思想是相当重要的在高考中，函数与方程的思想也是作为思想方法的重点来考查的，使用选择题和填空题考查函数与方程思想的基本运算，而在解答题中，则从更深的层次，在知识

5、的网络的交汇处，从思想方法与相关能力相综合的角度进行深入考查。1、利用函数与方程的性质解题例1（2008安徽卷，理,11）若函数分别是上的奇函数、偶函数，且满足，则有（ ）ABCD分析：要比较函数值的大小，就要由已知条件求得函数解析式，本题中的都未知，只有一个等式，就需要我们再挖掘一个等式，由函数的奇偶性容易想到用替换，从而得到两个方程组成方程组解出。解：因为，用替换得： 因为函数分别是上的奇函数、偶函数，所以，又解得：，而单调递增且，大于等于0，而，故选。答案：评注：本题中利用函数的性质再得一方程，通过解方程组求得函数的解析式，再回归到函数的单调性比较函数值的大小关系，是函数与方程的较好得结

6、合。2、构造函数解题例2. (2008天津卷，理，16）设，若仅有一个常数c使得对于任意的，都有满足方程，这时，的取值的集合为 。分析:题目给出的方程中含有等多个字母，而条件中是对任意的都有，这使我们联想到函数的定义域、值域，所以必须把方程改写为关于的函数，再进一步研究函数的性质。解：由已知，得（其中），函数为反比例函数，在（）上为单调递减，所以当时，又因为对于任意的，都有，所以，因为有且只有一个常数符合题意，所以，解得，所以的取值的集合为。答案：评注:本题看似方程问题，实质是函数问题，通过分析、转化为函数，并运用函数的性质将问题转化为不等式组解出。本题中自觉地、巧妙地运用函数的思想来指导解答

7、问题。3、函数与方程、不等式的转化例3（2008广东卷，理14)已知，若关于的方程有实根，则的取值范围是 分析：求参数的范围，可以先将分离出来，表示为的函数，求出函数的值域，进而得到参数的范围解：方程即,利用绝对值的几何意义,得，可得实数的取值范围为评注：本题将方程转化为函数，利用函数的值域得到的不等式，求得参数的范围。例4（福建德化一中2008，理）若关于x的方程的两根满足，则k的取值范围是（ ） A BC D分析：本题是研究二次方程的实根分布问题，可以转化为二次函数，由二次函数的图象转为函数值表示的不等式组解出。解：设函数，关于x的方程的两根满足，即，故选择。答案：评注：对于二次方程的实根

8、分布问题，要转化为二次函数，由二次函数的图象和各端点对应的函数值以及二次项系数和对称轴解答。4、函数与方程在立体几何中的应用例5（2008北京卷，理，8）如图，动点在正方体的对角线上过点作垂直于平面的直线，与正方体表面相交于设，CDNPA1B1C1D1yxAOyxBOyxCOyxDO则函数的图象大致是（ ）分析：本题是立体几何与函数的交汇题，可以先观察题目并进行空间想象加以判断，再由的特殊性与平面垂直，可以把向平面内作正投影，保持其长度不变，从而把空间问题转为平面问题，在平面内研究函数关系即可顺利完成。ABCD解：设正方体的棱长为，由图形的对称性知点始终是的中点，而且随着点从点向的中点滑动，值

9、逐渐增大到最大，再由中点向点滑动，而逐渐变小，排除，把向平面内正投影得，则=，由于，所以当时，为一次函数，故选答案：评注：本题为函数的变化趋势问题，通过观察进行理性地分析，再从数值上加以运算。5、函数与方程在解析几何中的应用解：（）解法一：由椭圆方程知 例6（2008山东淄博）若、分别是椭圆的左、右焦点.（）若是该椭圆上的一个动点，求的最大值和最小值； （）设过定点，的直线与椭圆交于两不同的点、，且为锐角（其中为坐标原点），求直线的斜率的取值范围.分析：（）中可以设出点的坐标，用坐标表示出，得到函数求最值。（）中研究直线与椭圆的交点，需要解方程组，由韦达定理解答即可。所以，设 则 又 ，故当，

10、即点为椭圆短轴端点时，有最小值 当，即点为椭圆长轴端点时，有最大值 解法二：易知，所以，设则（以下同解法一）（）显然当直线的斜率不存在即时，不满足题设条件可设的方程为，设，联立 得 即 ，由即 解得 又为锐角 综、可知的取值范围是 评注：解析几何中点的坐标，线的方程都与函数、方程是相通的，可以利用函数与方程的思想解答问题。在解方程组时要注意保证方程组有两不同的解，求得参数的取值范围。例7（2008广东卷，理18）设，椭圆方程为，抛物线方程为如图4所示，过点作轴的平行线，与抛物线在第一象限的交点为，已知抛物线在点的切线经过椭圆的右焦点（1）求满足条件的椭圆方程和抛物线方程；（2）设分别是椭圆长轴

11、的左、右端点，试探究在抛物线上是否存在点，使得为直角三角形？若存在，请指出共有几个这样的点？并说明理由（不必具体求出这些点的坐标）分析：本题中的抛物线可以看作为二次函数，抛物线在点的切线的斜率就是该点处的函数的导数，由此可以写出此切线方程，从而得到椭圆的右焦点的坐标，进而求出椭圆和抛物线的方程，（2）为探索结论问题，为直角三角形自然要考虑谁是直角，所以需要分类讨论，并转为方程确定其解的个数。解AyxOBGFF1图4：（1）由得，当得，G点的坐标为，过点G的切线方程为即，令得，点的坐标为，由椭圆方程得点的坐标为，即，即椭圆和抛物线的方程分别为和；（2）过作轴的垂线与抛物线只有一个交点,以为直角的

12、只有一个，同理 以为直角的只有一个。若以为直角，设点坐标为，、两点的坐标分别为和， 。关于的二次方程有一大于零的解，有两解，即以为直角的有两个，因此抛物线上存在四个点使得为直角三角形。评注：本题较好地把圆锥曲线问题和函数的导函数结合起来解答问题，一般地，对于已经曲线的某一点处的切线，就要转为函数求导，从而求出其切线。另外，还要注意方程的解的个数的探讨。例8（2008湖南，理20）若A、B是抛物线y2=4x上的不同两点，弦AB（不平行于y轴）的垂直平分线与x轴相交于点P，则称弦AB是点P的一条“相关弦”。已知当x>2时，点P（x,0）存在无穷多条“相关弦”。给定x0>2.（I）证明：

13、点P（x0,0）的所有“相关弦”的中点的横坐标相同；(II) 试问：点P（x0,0）的“相关弦”的弦长中是否存在最大值？若存在，求其最大值（用x0表示）：若不存在，请说明理由.分析：本题（1）研究中点弦问题，可以用点差法，求得中点的坐标从而证明；（2）可用中点的坐标表示出弦长，得到关于中点的纵坐标的函数，再求出函数的值域。解: （I）设AB为点P（x0,0）的任意一条“相关弦”，且点A、B的坐标分别是（x1,y1）、（x2,y2）（x1x2）,则y21=4x1, y22=4x2,两式相减得（y1+y2）（y1-y2）=4（x1-x2）.因为x1x2,所以y1+y20.设直线AB的斜率是k，弦A

14、B的中点是M（xm, ym）,则k=.从而AB的垂直平分线l的方程为 又点P（x0,0）在直线上，所以 而于是故点P（x0,0）的所有“相关弦”的中点的横坐标都是x0-2.()由()知，弦AB所在直线的方程是，代入中，整理得 （·）则是方程（·）的两个实根，且设点P的“相关弦”AB的弦长为l，则 因为0<<4xm=4(xm-2) =4x0-8,于是设t=,则t(0,4x0-8).记l2=g(t)=-t-2(x0-3)2+4(x0-1)2.若x0>3,则2(x0-3) (0, 4x0-8),所以当t=2(x0-3),即=2(x0-3)时,l有最大值2(x0-

15、1).若2<x0<3,则2(x0-3)0,g(t)在区间（0，4 x0-8）上是减函数，所以0<l2<16(x0-2),l不存在最大值.综上所述，当x0>3时，点P（x0,0）的“相关弦”的弦长中存在最大值，且最大值为2（x0-1）；当2< x03时，点P（x0,0）的“相关弦”的弦长中不存在最大值.评注：本题中需要解方程组求弦长，弦长用弦的中点坐标表示出来，可用配方法求得函数的值域。直线与圆锥曲线的位置关系中渗透着函数与方程的思想，在解决解析几何问题时常常运用函数与方程的思想来解答。6、函数与方程在导数中的应用例9（2008湖南卷，理21）已知函数.(I)

16、 求函数的单调区间;（）若不等式对任意的都成立（其中e是自然对数的底数）.求的最大值.分析：由导数研究函数的单调性，求得函数的单调区间，不等式对任意的都成立可等价转化为不等式进而分离出来，不等式恒成立转为函数研究最值问题，可构造函数利用导数研究函数的单调性，从而求出最值。解: （）函数的定义域是，设则令则当时， 在（-1，0）上为增函数，当x0时，在上为减函数.所以h(x)在x=0处取得极大值，而h(0)=0,所以，函数g(x)在上为减函数.于是当时，当x0时，所以，当时，在（-1，0）上为增函数.当x0时，在上为减函数.故函数的单调递增区间为（-1，0），单调递减区间为.（）不等式等价于不等

17、式由知， 设则由（）知，即所以于是G(x)在上为减函数.故函数G（x）在上的最小值为所以a的最大值为评注：第（1）问是为第二问铺垫的，在解答问题（2）时，不等式恒成立问题转化为函数研究最值，利用导数研究单调性，进而研究最值是解决函数最值问题的常用方法。理科的题目常常是超越方程或不等式，要利用导数解答问题。而文科的题基本上是含有参数的三次函数，如下一例题例10（2008北京卷，文17）已知函数，且是奇函数（）求，的值；（）求函数的单调区间分析：本题从函数的性质入手，利用奇函数的定义，确定函数的解析式，再由导数研究函数的单调性。解：（）因为函数为奇函数，所以，对任意的，即又所以所以解得（）由（）得

18、所以当时，由得变化时，的变化情况如下表：00单调递增极大值单调递减极小值单调递增所以，当时，函数在上单调递增，在上单调递减，在上单调递增当时，所以函数在上单调递增评注：为奇函数是对任意的，都成立来说的，也就是恒等式，对应项的系数相等，从而确定系数。在研究含有参数的函数的单调性时往往要对参数在分界值处进行分类讨论。7函数与方程在数列中的应用例11（2008陕西卷，理22）已知数列的首项，（）求的通项公式；（）证明：对任意的，；（）证明：分析：（1）由递推关系求通项，可以进行变形，构造一个特殊数列求出；（2）不等式的左边只含有，右边含有和，可以看作是关于的函数，可证此函数的最大值。解法一：（），又

19、，是以为首项，为公比的等比数列，（）由（）知，原不等式成立（）由（）知，对任意的，有取，则原不等式成立解法二：（）同解法一（）设，则，当时，；当时，当时，取得最大值原不等式成立（）同解法一评注：本题为利用函数与方程的思想解答数列问题，在求右边函数的最值时，可以用配方法，也可以用导函数求得函数的单调性求其最值。8.预测题（1）（原创）向量，其中，则函数的值域为（ ）分析：先由已知求出的解析式，再由定义域结合函数的图象求出值域解：， 选评注：求函数的值域一定要在函数的定义域内结合函数的图象和性质解决。（2）（原创）已知是顶点在原点的二次函数，且方程有一个根，则不等式的解集是（ ）A B C D分析

20、：可以根据函数的图象和对称性，以及函数的图象和对称性解答问题。解：已知是顶点在原点的二次函数知其图象关于原点对称，又为偶函数，其图象也关于原点对称，又方程即有一个根，所以不等式的解集是，故选B评注：在解决函数问题时，要结合函数的图象和性质解答问题。（3）（原创）当时，不等式恒成立，则的取值范围是 分析：不等式、方程、函数可以相互转化，可以通过构造函数，借助函数的图象来解答。解：构造函数：由于当时，不等式恒成立，等价于在区间上函数的图象位于轴下方，由于函数的图象是开口向上的抛物线，故只需即，解得评注：结合函数图象，根据题目的要求列出参数所满足的条件是解决这类问题的另一个有效方法特别是对参数以外的

21、另一个变量是一次的情况，这个方法更有效（4）（原创） 正方体棱长为，为棱上的动点求证：；当点为棱上的中点时，求证：平面平面；在棱上是否存在一点，使二面角的大小为？若存在，确定其位置，若不存在，说明理由分析：利用有关垂直的判定定理判定，在此基础上解决（3），可以设为，求的的方程解出。证明：连结,则,平面,平面,是在平面的上的射影，由三垂线定理知，设交于点，连结，同理可证，是二面角的平面角正方体棱长为，平面平面（理科做）假设在棱上存在一点，使二面角的大小为，由知设，则，在中，由余弦定理得：,，可化为，解得，由于，在棱上不存在满足条件的点（说明：理科学生也可用空间向量解决此题）评注：在确定点的位置时，可以先设出，再解方程求出。（5）（原创）在直线：上任取一点M，使过M且以双曲线的焦点为焦点的椭圆C的长轴最短（1）求椭圆C的方程 （2）若一直线:与椭圆C相交于A、B两点（A、B不是椭圆的顶点），以为直径的圆过椭圆的上顶点，求证：直线过定点，并求出该定点的坐标.分析：由已知条件判断出所求的椭圆的方程形式,再根据图形和椭圆的定义