数形统一和谐解题

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  一、基本理念和方法
  
  1.对于几何问题可建立合适的直角坐标系,将几何问题代数化;对于代数问题,可画出函数的几何图形,借助于图形的几何性质,将代数问题几何化,实现“数”和“形”的和谐的统一.
  2.数形结合常与构造法结合使用.所谓构造法就是用构造方程、构造函数、构造几何图形的方法解题.
  3.由“数”联想到“形”, 由“形”联想到“数”,数形结合,相互作用,相互渗透,具有综合运用知识的效果.
  
  二、例题剖析
  
  例1当m是什么实数时,方程x2-4x+5=m有四个互不相等的实数根?
  分析方程中含有绝对值,分类讨论可去掉绝对值.再根据数形结合的方法,借助于二次函数与直线的交点的分析,进行求解.
  解原方程可化为
  m-1=(x-2)2,(x≥0)
  m-1=(x+2)2,(x<0)
  y=m-1是平行于x轴的直线;
  y=(x-2)2是顶点为(2,0)的一条抛物线;
  y=(x+2)2是顶点为(-2,0)的一条抛物线.
  题中有四个互不相等的实数根的要求,转化为三个函数图象有四个交点.今作出函数图象如图1所示.
  由图象可以直观地看出:当0  反思本例利用图象,还可得到下述结论:
  当m-1=0或m-1>4,即m=1或m>5时,原方程有两个不相等的实数根;
  当m-1=4,即m=5时,原方程有三个不相等的实数根;
  当 m-1<0,即m<1时,原方程没有实数根.
  赏析本例去掉绝对值符号后,可直接用代数法进行求解,并不难.出于反思栏目中所得的结论,当m>5时,原方程有两个不相等的实数根容易被忽略,远不如图象法那样简洁,明了.将问题的求解转化为求两个或几个函数图象的交点,是可取的解题方法.
  例2 已知关于x的方程x2+(m-2)x+5-m=0的两根都大于2,试求m的取值范围.
  分析因为x2的系数是1,故抛物线y=x2+(m-2)x+5-m图象的开口朝上,再由题设两根都大于2,故可作出函数y=x2+(m-2)x+5-m的大致图象(见图2),从而找出m的取值范围.
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