高中数学变形技巧在函数恒成立问题中的应用

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  摘要:变形技巧是高中数学中常用的技巧之一.在数学解题过程中,学生对函数恒等式的变形,能有效简化复杂的题型,提高解题效率.
  关键词:高中数学变形技巧恒成立
  变形技巧是数学解题的重要工具.高中学生运用变形技巧的能力制约和影响了他们解题技能的高低,也是他们解题速度快慢的体现.在解题过程中,条件不充分或者条件的表现形式较为隐蔽的情况经常出现,在这种情况之下,变形的意义就被充分地体现出来,通过变形技巧的运用,将题目中分散的元素集中起来,将问题从复杂的形式转化为简单的形式.是一种将复杂问题简单化的手段,是解决数学问题的重要途径.
  一、三角恒等变换技巧
  1.三角函数变换的理论基础.三角函数是一个重要的基本初等函数.它是联系几何与代数的桥梁,也是一种描述周期现象的重要数学模型,在数学和各个领域中的作用十分重要.三角函数作为高中数学教学的重要内容,是数学基础技能训练的基础,也是数学教学的重难点部分.在三角函数教学中,三角函数的解题技巧是十分丰富的.同样,三角函数中的解题复杂性也是相当高的.三角恒等变换在整个初等数学中是关键的解题工具,而且三角公式众多,方法灵活多变.学生若能熟练掌握三角恒等变换的技巧,不仅能加深对三角公式的记忆和理解,而且能提高自己的逻辑思维能力.
  2.三角函數变换的具体方式.对于含同角的三角函数式,变换函数名法,是指利用同角三角函数间的基本关系式及诱导公式来进行变换,通过“切割化弦”“切割互化”“正余互化”等途径将所需变换的式子中函数的种类进行减少或统一.从数学教学实质上来看,这是“归一”思想的运用,有利于问题的解决或者发现解题的途径.例如,利用常用公式进行三角函数名称的变换,常见的万能公式有:sinα=2tan(α2)1 tan2(α2);cosα=1-tan2(α2)1 tan2(α2);tanα=2tan(α2)1-tan2(α2).将这三个公式的变换运用在三角恒等变换中,实现三角函数名称之间的变换,即可以解决很多三角函数问题.三角函数中函数名称的自由变化是三角函数的一个重要属性.在三角函数教学的初始过程中,学生即能掌握,但是在函数恒成立的证明问题上进行论证,学生则不能熟练运用这种方式进行解题.因此,帮助学生掌握变形技巧,对于学生证明函数恒成立的问题大有裨益.
  二、二次函数恒成立变换技巧
  1.二次函数恒成立变形技巧的理论基础.函数的变形没有固定的变形方法,其变形方法是多种多样的,但是在函数恒成立的证明过程中,通过对函数进行变形,往往具有事半功倍的作用.在函数恒成立中,一般会有两个变量,但是变量不影响函数成立问题.二次函数恒成立问题是高中数学中函数问题最重要的、也是最基本的工具之一.在函数恒成立问题中,许多问题本身就是可以转化为关于二次函数恒成立问题.因此,二次函数恒成立问题一直都是一个重点问题.同样,这一问题对于高中生来说也是一个难点问题.
  2.二次函数恒成立的实证解析.将函数恒成立变为能成立命题,不仅能加深恒成立与能成立之间的联系,让学生了解这两种函数之间的区别与联系,也是实现数学教学中实践促进理论进步的重要内容.二次函数、 一元二次方程及一元二次不等式三者有着密切的联系, 一元二次不等式问题都能转化为二次函数或一元二次方程问题, 并借助二次函数的图象或一元二次方程的判别式解题.在求解二次函数时,通过将函数变形使参数与主元分离于等式的两端,实现函数求解的等式转化,这种方法本质还是求最值,但它思路更清晰,操作性更强.下面通过例题进行简单分析:f(x)[f(x)]max;F(x)>g(a)(a为参数)恒成立,g(a)<[f(x)]min.通过函数恒成立的变形求证不等式的成立在方式上来看,相较于其他求证方式,是十分简捷的.此题中,函数恒成立问题的解决推导出不等式的成立,而解决不等式恒成立问题在近年高考试题中的比例在不断上升,解决不等式恒成立的方法之一就是构造适当的函数,利用相关函数的性质和特点来简化证明问题,而对函数进行变形,确定合适的变量和参数,正确地揭示出隐性的函数关系,则是解题的关键.
  总之,函数恒成立在数学教学中意义重大.在数学教学中,教师要加入有关变形技巧的思想,以实现函数恒成立“化复杂为简单”.
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