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二次函数中绝对值问题的求解策略

二次函数中绝对值问题的求解策略
二次函数中绝对值问题的求解策略

二次函数中绝对值问题的求解策略

二次函数是高中函数知识中一颗璀璨的“明珠”,而它与绝对值知识的综合,往往能够演绎出一曲优美的“交响乐”,故成为高考“新宠”。二次函数和绝对值所构成的综合题,由于知识的综合性、题型的新颖性、解题方法的灵活性、思维方式的抽象性,学习解题时往往不得要领,现从求解策略出发,对近年来各类考试中的部分相关考题,进行分类剖析,归纳出一般解题思考方法。

一、适时用分类,讨论破定势

分类讨论是中学数学中的重要思想。它往往能把问题化整为零,各个击破,使复杂问题简单化,收到化难为易,化繁为简的功效。

例1 已知f(x)=x 2

+bx+c (b,c ∈R),

(1)当b<-2时,求证:f(x)在(-1,1)单调递减。

(2)当b<-2时,求证:在(-1,1)至少存在一个x0,使得|f(x0)|≥21. 分析 (1)当b<-2时,f(x)的对称轴在(-1,1)的右侧,那么f(x)在(-1,

1)单调递减。

(2)这是一个存在性命题,怎么理解“至少存在一个x 0”呢?其实质是能找到一个这样的x 0,问题就解决了,不妨用最特殊的值去试一试。

当x=0时,|f(0)|=|c|,|c|与2

1的大小关系如何呢?对|c|进行讨论: (i )若|c|≥21,即|f(0)|≥2

1,命题成立。 (ii )若|c|<

21,取x 0=-21,则21432145|||2141||2141||)21(|>=->--≥+-=-c b c b f .

故不论|c|≥21还是|c|<21,总存在x 0=0或x 0=-21使得|f(x 0)|≥2

1成立。 本题除了取x=-2

1外,x 还可取那些值呢?留给读者思考。 二、合理用公式,灵活换视角

公式|a|-|b|≤|a ±b|≤|a|+|b|在处理含绝对值问题时的作用有时是不可替代的,常用于不等式放缩、求最值等,思路简洁、明快,解法自然、迅捷。

例2 已知f(x)=x 2+ax+b 的图象与x 轴两交点的横坐标为x 1,x 2若|a|+|b|<1,求证:|x 1|<1且|x 2|<1.

解 由韦达定理,得???=-=+b x x a x x 2

121 ???==+∴.|||||,|||2

121

b x x a x x 代入|a|+|b|<1,得|x 1+x 2|+|x 1x 2|<1,

又|x 1|-|x 2|≤|x 1+x 2|.

1||||||||||21212121<++≤+-∴x x x x x x x x

即|x 1|(1+|x 2|)<1+|x 2|。

又∵1+|x 2|>0,∴|x1|<1.

同理可得|x 2|<1。

例3 函数f(x)=ax 2+bx+c(a ≠0),若函数f(x)的图象与直线y=x 和y=-x 均无公共点,求证:(1)4ac -b 2>1.

(2)对一切实数x ,恒有|

|41||2a c bx ax >

++. 分析(1)略。

(2)|442)2(|||2

2

a b ac a b x a c bx ax -++=++ 由(1)可知2)2(a

b x a +与a b a

c 442

-同号。 ||2c bx ax ++∴

.|

|41|44||44||)2(|22

2a a b ac a b ac a b x a >-≥-++= 三、机智赋特值,巧妙求系数

变量在某一区域有某种结论成立时,可通过对题目结构特征的观察,由目标导向,赋予一系列特殊的函数值来构建对应的系数关系,使抽象问题具体化,从而独辟蹊径,出奇制胜。

例4 函数f(x)=ax 2+bx+c(a ≠0),对一切x ∈[-1,1],都有|f(x)|≤1,且g(x)=cx 2+bx+a ,求证:

(1)x ∈[-1,1]时,|2ax+b|≤4.

(2)x ∈[-1,1]时,|g(x)|≤2.

证明 (1)由题设条件,可得??

???=+-=-++=.)0(,)1(,)1(c f c b a f c b a f

????

?????=--=--+=∴)0()],1()1([21)],0(2)1()1([21f c f f b f f f a 又由题意可知??

???≤≤-≤.0|)0(|,1|)1(|,1|)1(|f f f

要证明]1,1[-∈x 时,|2ax+b|≤4,只要证明|±2a+b|≤4.

.422

123|)0(2)1(21)1(23||2|=++≤--+=+f f f b a 同理可证|-2a+b|≤4.

(2)|g(x)|=|cx 2+bx+a|

222

1211|2

1||21||1||)1(2

1)1(21)0()1(||)0(2

)1()1(2)1()1()0(|22222≤+-=-+++-=-+++-≤--+++-=--++--+

=x x x x x x x f x f x f x f f f x f f x f 请读者仿照例4的方法解决下面一题:

例 5 函数f(x)=ax 2+bx+c(a ≠0),已知|f(0)|≤1,|f(-1)|≤1,|f(1)|≤1.求证:对一切]1,1[-∈x ,都有.2|)(|≤x f

分析 借助恒等式4

)1(4)1(2

2+-+=x x x , 得|g(x)|=|ax+b|

.|)21(||)21(||)2

1()21(||]212)21([])21(2)21([||)2

121(]42)1(42)1([

|-++≤--+=+-+--++++=-+--++--+=x f x f x f x f c x b x a c x b x a c c x x b x x a 注意到]1,1[-∈x ,有]0.1[2

1],1,0[21-∈-∈+x x ,故有|g(x)|≤1+1=2.

五、联想反证法,类比创条件

对于一些数学问题,如果从正面思考较难,不妨尝试从反面入手,巧用逆向思维,比如借反证法来找到解决问题的途径。

例7 函数f(x)=x 2+ax+b (a,b ∈R ),x ∈[-1,1],求证:

|f(x)|的最大值M ≥2

1. 证明 假设M<21,则|f(x)|<21,,2

1)(21<<-∴x f 即.2

1212<++<-b ax x 令x=0,1,-1,分别代入上式,得

,2

121<<-b ① ,2

1121<++-<-b a ② ,21121<++<-

b a ③ 由②+③,得2

123-<<-b ,与①矛盾。 点评 通过假设结论不成立,创设了]1,1[-∈x 时,|f(x)|<

21恒成立这一常规而打开局面的有利条件,可谓“高招”!

六、鸡尾酒疗法,相是益彰好

每一种解法都不是万能的,如果把各种解题方法灵活地相互结合、渗透,那么不但能解决实际问题,而且思路开阔,有利于培养创造能力、提升数学品质。

例8 函数f(x)=ax 2+bx+c(a ≠0),对一切]1,1[-∈x ,都有f(x)≤1,求证:对一切

]2,2[-∈x ,都有f(x)≤7.

分析 函数y=|ax 2+bx+c| (a ≠0)在区间[p,q]上的最大值,由图象易知只能在x=p 或x=q 或a

b x 2-=处取得,于是由题意只需证明|f(-2)|≤7且|f(2)|≤7且.7|)2(|≤-a b f 由已知|f(-1)|=|a+b -c|,

|f(1)|=|a+b+c|,|f(0)|=|c|,

|f(-2)|=|4a -2b+c|

=|3f(-1)+f(1)-3f(0)|

≤3|f(-1)|+|f(1)+3|f(0)|

=3×1+1+3×1=7

同理|f(2)|≤7. 若]2,2[2-?-a b

,则由以上可知命题已证。 若]2,2[2-?-a b

,则

|44||)2(|2

a b ac a b f -=-

.

|2|||21|||

4|2

a b

b c a b c ?+≤-=

∵|c|≤1,

.1|)1(|21

|)1(|21

||≤-+=f f b 又,2|2|≤a b

.2212

11|)2(|=??+≤-∴a b f 因此,对一切]2,2[-∈x ,都有|f(x)|≤7.

例9 (1998年“希望杯”高三赛题)若函数f(x)=ax 2+bx+c(a ≠0),对一切x ∈[0,1],恒有|f(x)|≤1.

(1)对所有这样的f(x),求|a|+|b|+|c|可能的最大值;

(2)试给出一个这样的f(x),使|a|+|b|+|c|确实取到上述最大值。

解(1)由???????=++=++=0

)0(,2141)2

1(,)1(f c b a f c b a f 解得????

?????=--=+-=)0(),0(3)1()21(4),0(2)21(4)1(2f c f f f b f f f a 所以|)0()0(3)1()2

1(4||)0(2)21(4)1(2|||||||f f f f f f f c b a +--++-=++ 17

683|)0(|6|)2

1(|8)1(|3=++≤++≤f f f 故|a|+|b|+|c|可能最大值为17.

(2)取a=8,b=-8,c=1,则

f(x)=8x 2-8x+11)2

1(82--=x f (x )在[0,1]上确实有|f (x )|≤1,且|a|+|b|+|c|=17.

解题思维训练是巩固所学知识的重要环节,也是培养优良教学素养的有效手段,在学习中应当有意识地培养思维的“方向感”和思路的“归属感”,促进数学思维空间的

拓展,也有助于思维品质的提升。

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