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高中数学思想方法:明确待定系数条件,列出方程组

时间:2023-08-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:为此要从以下两方面着手分析.①发展条件,列出包罗所有条件的方程或方程组.②根据结论需求,列出结论需要的方程或方程组.实践中要关注代数和几何两个角度的转化,择优而定.例7 (1)如果函数f(x)=sin2x+acos2x的图象关于直线对称,那么a的值为( ).A. B. C.1 D.-1(2)偶函数f(x)和奇函数g(x)满足f(x)+g(x)=lg(1+10x),试求这两个函数的表达式.探究:(1

高中数学思想方法:明确待定系数条件,列出方程组

为此要从以下两方面着手分析.

①发展条件,列出包罗所有条件的方程或方程组.

②根据结论需求,列出结论需要的方程或方程组.

实践中要关注代数和几何两个角度的转化,择优而定.

例7 (1)如果函数f(x)=sin2x+acos2x的图象关于直线对称,那么a的值为( ).

A. B. C.1 D.-1

(2)偶函数f(x)和奇函数g(x)满足f(x)+g(x)=lg(1+10x),试求这两个函数的表达式.

探究:(1)因为函数f(x)的图象关于直线对称,所以f(0)=,即a=-1.

(2)要求两个函数的表达式,应该得到它们的方程组,现成的有了一个,我们只有通过充分发展条件来获得另一个.

f(x)+g(x)=lg(1+10x).……①

这是一个恒等式,考虑到函数奇偶性的条件,可以将两边的x换成-x:f(-x)+g(-x)=lg(1+10-x),也就是:

所以f(x)-g(x)=lg(1+10x)-x.……②

联立①②可得

说明:第一题要求a的值,只要列出关于a的方程即可.结合函数图象的对称性,不难得到这样的方程.当然,因为该题为选择题,所以也可以考虑运用验证法.

第二题的待定元素不是常数,而是两个函数表达式,通过构建关于f(x)、g(x)的两个方程之间的相互依存关系,这也是待定系数法的方式之一.

条件和结论兼顾,从结论出发,依据结论需要去发展条件,构建关于结论的方程组(或不等式组),也是待定系数法的基本思考方式.

例8 某港口水的深度y(m)是时间t(0≤t≤24,单位:小时)的函数,记作y=f(t),下表是某日水深的数据.___________________________________

经长期观察,y=f(t)的曲线可近似地看成函数y=Asin(ωt)+b的图象.一般情况下,船舶航行时,船底离海底的距离是5m或5m以上时认为是安全的(船舶停靠时,船底只需不碰海底即可).某船吃水深度(船底离水面的距离)为6.5m.如果该船希望在同一天内安全进出港,请问:它至多能在港内停留多长时间?(忽略进出港所需的时间)

探究:由已知数据,可以大致画出函数的图象,易知y=f(t)的周期T=12,则

,解得A=3、b=10,

所以

由题意,该船进出港时,水深应不小于5+6.5=11.5(m),(www.xing528.com)

所以,所以

所以,所以12k+1≤t≤12k+5,k∈Z.

在同一天内,取k=0或1,

所以1≤t≤5或13≤t≤17,

所以该船最早能在凌晨1时进港、最晚下午17时出港,在港口内最多停留16h.

说明:依据三角函数的图象求其表达式,几乎都是待定系数法.另外,求解三角不等式,往往是结合函数图象锁定临界点,进而根据周期性来进一步确定不等式的解集.

例9 过抛物线C:y2=4x焦点F的直线L与抛物线交于A、B两点,若|FA|=2|FB|,求直线L的方程.

探究:因为抛物线C:y2=4x焦点F(1,0),准线x=-1,则可设直线AB的方程为y=k(x-1)(k≠0),联立方程y=k(x-1)与y2=4x,可得:

k2x2-2(2+k2)x+k2=0.

Δ=4(2+k22-4k4=16(1+k2)>0恒成立.

设A(x1,y1),B(x2,y2),

x1·x2=1.……②

因为|FA|=2|FB|,所以将它们到焦点的距离转化成到准线的距离可得:

例9图

1+x1=2(1+x2),

即x1=1+2x2.……③

到此为止,我们把题目的条件基本上发展完毕.我们的目标是求直线的方程,其实就是求出k的值.上面有三个方程可供选择,终极目标是消掉x1和x2,得到关于k的方程.由②③可得,代回到①中可得:

k2=8,所以

所以直线AB的方程为

说明:充分地发展每一个条件,恰当地利用条件的特殊性质(抛物线的过焦点的弦有其自身的特性),有机地使用多种数学工具(韦达定理,抛物线的定义转化),获得关于x1,x2,k的三元方程组.结合问题需求,确立运算目标,我们便可以选择最优解题路径,从几个方程中“择优录取”,使问题得以顺利解决.

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