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函数是高中数学的重要内容之一.函数的基础知识在现实生活、社会、经济及其他学科中有着广泛的应用.函数概念及其反映出的数学思想、方法已经广泛渗透到数学的各个领域,是进一步学习的重要基础.但是学生在求解函数问题时往往会出错,下面结合几个例题对函数问题中的几个常见错误进行剖析.
1. 错误理解对应关系
例1已知函数f(x)的定义域为[-1,5],在同一坐标系下,函数y=f(x)的图象与直线x=1的交点个数为()
A. 0个B. 1个
C. 0个或1个D.不确定
错解:因为函数f(x)的解析式不确定,所以直线x=1与其图象的交点个数也不确定.故选D.
剖析:虽然函数f(x)的解析式不确定,但是由函数概念中的“对定义域中的每一个x,在集合B中都有唯一确定的函数值f(x)与之对应”可知函数f(x)的图象与直线x=1的交点个数最多有1个.
正解:因为1∈[-1,5],所以函数f(x)的图象与直线x=1有交点,假设函数f(x)的图象与直线x=1有两个交点,则当x=1时,有两个y的值与之对应,这与函数概念中的“对定义域中的每一个x,在集合B中都有唯一确定的函数值f(x)与之对应”矛盾,所以函数f(x)的图象与直线x=1有一个交点.
点评:函数的对应关系最大的特点是具有“唯一”性,即当自变量x取定义域内的实数m,则y仅有一个数f(m)与之对应,则横坐标等于m的点仅有一个为(m,f(m)).则垂直于x轴的直线与函数f(x)的图象至多有一个交点,当m是定义域内的一个实数时,仅有一个交点,否则,没有交点.本题错解没有准确理解函数三要素中的对应关系,导致出现错误.
2. 函数的定义域出错.
例2求函数y=x2-x-2x2+x-6的定义域.
错解:∵ y=(x-2)(x+1)(x-2)(x+3)=x+1x+3,∴ x≠-3.
故所求函数的定义域为{x|x≠-3}.
剖析:约分扩大了自变量的取值范围.由于同时约去了函数中分子、分母的公因式“x-2”,使原函数变形为y=x+1x+3,从而改变了原函数的自变量x的取值范围.
正解:因为x2+x-6≠0,所以x≠-3且x≠2,所以函数的定义域为{x|x≠-3,且x≠2}
点评:错解警示我们要密切注意函数定义域问题,因为它制约与影响着函数的性质(如最值、值域、单调性等),特别是换元时一定要注意对新元的范围进行考查,以确保换元的等价性.
3. 函数的单调性出错
例3已知函数f(x)=2x,若f(a-2)>f(3a),求a的取值范围.
错解:任取x1<x2,则f(x1)-f(x2)=2x1-2x2=2(x2-x1)x1x2.
∵ x1<x2∴ x2-x1>0,
∴ 当x1<x2<0时,x1x2>0,即f(x1)-f(x2)>0,函数单调递减;
当0<x1<x2时,x1x2>0,即f(x1)-f(x2)>0,函数单调递减.
综合得函数在(-∞,0)∪(0,+∞)上单调递减.
∵ f(a-2)>f(3a),∴ a-2<3a,即a>-1.
剖析:函数在(-∞,0)和(0,+∞)上都是单调递减的,但是在(-∞,0)∪(0,+∞)上并不是单调递减的.例如,-2<2,而f(-2)<f(2).
正解:任取x1<x2,则f(x1)-f(x2)=2x1-2x2=2(x2-x1)x1x2.
∵ x1<x2∴ x2-x1>0,
∴ 当x1<x2<0时,x1x2>0,即f(x1)-f(x2)>0,函数单调递减;
当0<x1<x2时,x1x2>0,即f(x1)-f(x2)>0,函数单调递减.
综合得函数f(x)在(-∞,0)和(0,+∞)上都是单调递减的.
讨论:(1) 当3a<0时,∵ 函数在(-∞,0)上单调递减,∴ a-2<3a,即a>-1. ∴ -1<a<0.
(2) 当a-2>0,即a>2时,∵ 函数在(0,+∞)上单调递减,∴ a-2<3a,即a>-1,∴ a>2
(3) 当a-2>0,且3a<0时,无解.
综合得:-1<a<0,或a>2.
点评:错解警示我们注意函数的单调性是对定义域内的某个区间而言,有的函数在整个定义域内具有单调性,如一次函数y=2x+6等,有的函数在定义域内的某些区间上都是单调的,但在整个定义域上却不单调,比如本题.所以函数f(x)在给定区间上的单调性,反映了函数f(x)在区间上函数值的变化趋势,是函数在本区间上的整体性质.
4. 理解函数的奇偶性不全面
例4设函数f(x)=ax2+bx+3a+b的图象关于y轴对称,它的定义域是[a-1,2a](a,b∈R),求f(x)的值域.
错解:由已知条件可知函数是偶函数,
∴f(-x)=f(x),又∵ f(-x)=ax2-bx+3a+b,∴b=0,
∴f(x)=ax2+3a
由a-1<2a得a>-1.
讨论:(1) 当2a<0,即a<0时,f(x)开口向下,在[a-1,2a]上单调递增,
∴ 其值域为[f(a-1),f(2a)],即 [a3-2a2+4a,4a3+3a].
(2) 当a-1>0,即a>1时,f(x)开口向上,在[a-1,2a]上单调递增,
∴ 其值域为[f(a-1),f(2a)],即[a3-2a2+4a,4a3+3a].
(3) 当a-1<0
2a>0
|a-1|<2a,即13<a<1时,f(x)的值域为[f(0),f(2a)],即[3a,4a3+3a].
当a-1<0
2a>0
|a-1|>2a,0<a<13时,f(x)的值域为[f(0),f(a-1)],即[3a,a3-2a2+4a].
剖析:该解法错在对函数奇偶性的理解不透彻,只知道偶函数的图象关于y轴对称,而忽视其定义域一定关于坐标原点对称.
正解:由已知条件可知函数是偶函数,∴ f(-x)=f(x),
∴ f(-x)=ax2-bx+3a+b=ax2+bx+3a+b,∴b=0,∴f(x)=ax2+3a,
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
1. 错误理解对应关系
例1已知函数f(x)的定义域为[-1,5],在同一坐标系下,函数y=f(x)的图象与直线x=1的交点个数为()
A. 0个B. 1个
C. 0个或1个D.不确定
错解:因为函数f(x)的解析式不确定,所以直线x=1与其图象的交点个数也不确定.故选D.
剖析:虽然函数f(x)的解析式不确定,但是由函数概念中的“对定义域中的每一个x,在集合B中都有唯一确定的函数值f(x)与之对应”可知函数f(x)的图象与直线x=1的交点个数最多有1个.
正解:因为1∈[-1,5],所以函数f(x)的图象与直线x=1有交点,假设函数f(x)的图象与直线x=1有两个交点,则当x=1时,有两个y的值与之对应,这与函数概念中的“对定义域中的每一个x,在集合B中都有唯一确定的函数值f(x)与之对应”矛盾,所以函数f(x)的图象与直线x=1有一个交点.
点评:函数的对应关系最大的特点是具有“唯一”性,即当自变量x取定义域内的实数m,则y仅有一个数f(m)与之对应,则横坐标等于m的点仅有一个为(m,f(m)).则垂直于x轴的直线与函数f(x)的图象至多有一个交点,当m是定义域内的一个实数时,仅有一个交点,否则,没有交点.本题错解没有准确理解函数三要素中的对应关系,导致出现错误.
2. 函数的定义域出错.
例2求函数y=x2-x-2x2+x-6的定义域.
错解:∵ y=(x-2)(x+1)(x-2)(x+3)=x+1x+3,∴ x≠-3.
故所求函数的定义域为{x|x≠-3}.
剖析:约分扩大了自变量的取值范围.由于同时约去了函数中分子、分母的公因式“x-2”,使原函数变形为y=x+1x+3,从而改变了原函数的自变量x的取值范围.
正解:因为x2+x-6≠0,所以x≠-3且x≠2,所以函数的定义域为{x|x≠-3,且x≠2}
点评:错解警示我们要密切注意函数定义域问题,因为它制约与影响着函数的性质(如最值、值域、单调性等),特别是换元时一定要注意对新元的范围进行考查,以确保换元的等价性.
3. 函数的单调性出错
例3已知函数f(x)=2x,若f(a-2)>f(3a),求a的取值范围.
错解:任取x1<x2,则f(x1)-f(x2)=2x1-2x2=2(x2-x1)x1x2.
∵ x1<x2∴ x2-x1>0,
∴ 当x1<x2<0时,x1x2>0,即f(x1)-f(x2)>0,函数单调递减;
当0<x1<x2时,x1x2>0,即f(x1)-f(x2)>0,函数单调递减.
综合得函数在(-∞,0)∪(0,+∞)上单调递减.
∵ f(a-2)>f(3a),∴ a-2<3a,即a>-1.
剖析:函数在(-∞,0)和(0,+∞)上都是单调递减的,但是在(-∞,0)∪(0,+∞)上并不是单调递减的.例如,-2<2,而f(-2)<f(2).
正解:任取x1<x2,则f(x1)-f(x2)=2x1-2x2=2(x2-x1)x1x2.
∵ x1<x2∴ x2-x1>0,
∴ 当x1<x2<0时,x1x2>0,即f(x1)-f(x2)>0,函数单调递减;
当0<x1<x2时,x1x2>0,即f(x1)-f(x2)>0,函数单调递减.
综合得函数f(x)在(-∞,0)和(0,+∞)上都是单调递减的.
讨论:(1) 当3a<0时,∵ 函数在(-∞,0)上单调递减,∴ a-2<3a,即a>-1. ∴ -1<a<0.
(2) 当a-2>0,即a>2时,∵ 函数在(0,+∞)上单调递减,∴ a-2<3a,即a>-1,∴ a>2
(3) 当a-2>0,且3a<0时,无解.
综合得:-1<a<0,或a>2.
点评:错解警示我们注意函数的单调性是对定义域内的某个区间而言,有的函数在整个定义域内具有单调性,如一次函数y=2x+6等,有的函数在定义域内的某些区间上都是单调的,但在整个定义域上却不单调,比如本题.所以函数f(x)在给定区间上的单调性,反映了函数f(x)在区间上函数值的变化趋势,是函数在本区间上的整体性质.
4. 理解函数的奇偶性不全面
例4设函数f(x)=ax2+bx+3a+b的图象关于y轴对称,它的定义域是[a-1,2a](a,b∈R),求f(x)的值域.
错解:由已知条件可知函数是偶函数,
∴f(-x)=f(x),又∵ f(-x)=ax2-bx+3a+b,∴b=0,
∴f(x)=ax2+3a
由a-1<2a得a>-1.
讨论:(1) 当2a<0,即a<0时,f(x)开口向下,在[a-1,2a]上单调递增,
∴ 其值域为[f(a-1),f(2a)],即 [a3-2a2+4a,4a3+3a].
(2) 当a-1>0,即a>1时,f(x)开口向上,在[a-1,2a]上单调递增,
∴ 其值域为[f(a-1),f(2a)],即[a3-2a2+4a,4a3+3a].
(3) 当a-1<0
2a>0
|a-1|<2a,即13<a<1时,f(x)的值域为[f(0),f(2a)],即[3a,4a3+3a].
当a-1<0
2a>0
|a-1|>2a,0<a<13时,f(x)的值域为[f(0),f(a-1)],即[3a,a3-2a2+4a].
剖析:该解法错在对函数奇偶性的理解不透彻,只知道偶函数的图象关于y轴对称,而忽视其定义域一定关于坐标原点对称.
正解:由已知条件可知函数是偶函数,∴ f(-x)=f(x),
∴ f(-x)=ax2-bx+3a+b=ax2+bx+3a+b,∴b=0,∴f(x)=ax2+3a,
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文