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灵活运用数形结合思想,提升解不等式题的效率

2023-10-31刘钊

语数外学习·高中版下旬 2023年8期
关键词:式子题意图象

刘钊

数形结合思想是解答高中数学问题常用的一种数学思想.在解答不等式问题时,灵活运用数形结合思想,根据不等式的几何意义画出几何图形,通过图形和数量关系之间的转化,可以使解题的过程变得更加简单,有利于提升解题的效率.

一、求参数的取值范围

在运用数形结合思想解答含参不等式问题时,可先根据不等式的结构特征,将参数与变量分离,使参数在不等式的一侧;再将不等式另一侧的式子构造成函数,判断出函数的单调性,画出函数的图象,或根据另一侧式子的几何意义画出几何图形,即可通过研究图形的变化趋势,确定不等式另一侧式子的最值,进而求得参数的取值范围.

则圆心A到直线[y=2m]的距离[d1=2-2m2=2-2m≤m],解得[12≤m≤2+2],

故实数[m]的取值范围为[12,2+2].

解答本题,需将集合A中的元素看作以[2,0]为圆心,以[m2]和[m]为半径的圆环上的点,集合B中的元素看作两平行线[y=2m]和[y=2m+1]之间的点,通过研究圆与直线之间的位置关系,建立满足题意的关系式,进而求得参数的取值范围.运用数形结合思想解答此类问题,要仔细挖掘代数式的几何意义,并画出相应的几何图形,借助几何图形来分析问题.

解答本题,需先根据函数[fx=xx]的解析式画出图象,以根据其图象和单调性去掉[fx+t≥4fx]的符号“f ”,将不等式轉化为常规不等式;然后借助数轴来讨论满足不等式的t的取值范围.在解不等式时,要学会将问题转化为函数图象、数轴上的点的集合的问题,运用数形结合思想来解题,这样能有效地提升解题的效率.

二、求不等式的解集

含参不等式问题往往较为复杂,运用数形结合思想来辅助解题,能有效地提升解题的效率.在解题时,要先将不等式变形,构造出合适的函数模型.可构造一个函数模型,将不等式化为[fx>0]、 [fx<0]的形式;也可以构造两个函数模型,将不等式化为[fx>gx]、 [fx

先将不等式两侧的式子分别构造成函数[y1=x+a],[y2=a2-2x2],并画出两个函数的图象;然后移动直线的位置,即可发现要使不等式恒成立,需使直线始终在椭圆的下方;再求得两个函数的交点,就能发现当[-2a3

例4.已知[fx]是[R]上的偶函数,且在[0,+∞]上单调递减,若[fa=0a>0],则不等式[xfx<0]的解集为_____.

解:由题意可画出[fx]的图象,如图5所示.

若采用常规方法解答本题,则需进行分类讨论,解题的过程较为复杂.我们运用数形结合思想,根据函数的解析式画出图象,讨论满足不等式的情形,即可确定x的取值范围.运用数形结合思想解不等式,需通过研究图象,找出满足题意的一段曲线,并求出与之对应的x的取值范围.

运用数形结合思想,将不等式问题转化为几何图形问题或函数图象问题,即可通过研究图形或图象的位置关系,快速获解.这样不仅能使题目中的条件变得直观,还能使解题的思路更加明朗,有助于提升解题的效率.

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