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必备技能 高中数学“抽象函数”问题的求解一般方法与技巧

时间:2019-07-05 14:39:59

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必备技能 高中数学“抽象函数”问题的求解一般方法与技巧

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1. 基本问题说明

在没有给出具体的函数解析式,而只给出了一些体现该函数特性或关系的已知条件下,求解函数解析式、函数值、参数值等均属于抽象函数的基本问题。

由于没有函数解析式,抽象函数问题的理解变得比较抽象,其解答思路与(已给出解析式的)常规函数相去甚远。这令大多数基础不扎实的同学为之头疼不已,使之成为函数部分的难点之一。

2. 解决问题的一般方法

1) 必要条件

攻克抽象函数问题的关键是深刻理解并熟练应用函数的概念、性质等。做好这点,有助于你理解和抓住抽象函数问题的本质,而不是一直揪着‘函数解析式未知’不放。

抽象函数的解析式未知,但它是一个真正的函数,也有各种实实在在的、具体的特性。换句话说,虽然函数是抽象的——函数解析式未知,但它的有关特性是具象的,关键是理解和把握后者。由此,我们可以理解并归纳出这类问题的求解通法。

求解抽象函数有关问题,需要具象化意识

2) 常用的变换要领

① 善用抽象函数的性质

a) 利用奇偶性,可去掉函数符号“f”前的“负号”(反之亦然);

b) 利用单调性,可去掉函数符号“f” (反之亦然)。

② 洞察抽象函数中间变量间联系

抽象函数常以复合函数形式出现,如f(-x)、f(-1/(1+x))等。根据复合函数的概念,其中的-x与-1/(1+x)即为中间变量——一方面它作为整体式f(x)的自变量,另一方面它自身也是一个以x为自变量的函数。此时,应先洞察它们各自的特点与相互联系,在进行有的放矢的变换

3) 常见基本问题及其求解一般方法

① 求值

a) 赋值法

通过观察,代入0、1等特殊值来求解;注意,不要忽视函数定义域及其作用,如定义域的边界;

b) 解方程(组)法

② 求/证奇偶性

c) 定义法

利用上述要领,通过变换得到满足奇偶性定义的关系式。

③ 求/证单调性

a) 定义法

已知是和差式时,作差f(x1)-f(x2)与0比大小;

已知为商积式时,作商f(x1)/f(x2)与1比大小,f(x2)非0。

④ 求解析式

a) 若根据已知可推知函数模型时,可利用待定系数法求解;

b) 若无法推知函数模型,一般要通过解方程(组)法求解。其中,方程或者是已知的,或者是利用已知的抽象函数性质列出的,或者是利用已知方程变换出来的。

‘求解抽象函数解析式问题’既是抽象函数问题中难点,也是求解函数解析式问题中的难点。

提示:在“求解函数解析式问题”专题中已详尽阐述这部分内容,并给出它的解题通法(如下图),这里不再赘述。

3. 典型示例

例1已知f(x+y) + f(x-y) = 2f(x)f(y),对一切实数x、y都成立,且f(0) ≠ 0, 求证f(x)为偶函数。

解:依题意,

令x=0, 则由已知得:f(y) + f(-y) = 2f(0)f(y)(1)

在(1)中,令y=0,则得:f(0) + f(0) = 2f(0)f(0)

又f(0) ≠ 0

∴ f(0) = 1

∴ 由(1)得:f(-y) = f(y)

∴ f(x)为偶函数

例2 设f(x)定义在R上,并且对任意的x,有f(x+2)=f(x+3)-f(x+4),求证f(x)是周期函数,并找出他的一个周期

解:∵f(x+2)=f(x+3)-f(x+4) (1),

∴f(x+3)=f(x+4)-f(x+5)(2),(提示:构造一个方程式)

将(2)代入(1)式,则得

f(x+2)=f(x+4)-f(x+2)-f(x+4)

f(x+2)=-f(x+5)

∴f(x+5)=-f(x+8)

∴f(x+2)=-f(x+5)=f(x+8),

即f(x) = f(x+6),

∴f(x)是周期函数,一个周期为6。

例3 一已知f(x)为偶函数,g(x)为奇函数,且有f(x)+g(x)=1/(x-1),求f(x)、g(x)。

解:∵f(x)为偶函数,g(x)为奇函数,

∴f(-x)= f(x), g(-x)=-g(x),

不妨用-x代入已知式,可得:

f(-x)+ g(-x) =1/(-x-1),

即f(x)-g(x) =-1/(x+1), (1)

(提示:利用函数性质得出一个新方程,再与已知的方程联立求解,这是抽象函数有关题型的求解一般思路。万变不离其宗!)

由(1)+原式,可得:

f(x)=1/(x^2-1),即为所求。

再把f(x)代入(1),得:

f(x)=x/(x^2-1),即为所求。

例4奇函数f(x)在定义域(-1,1)内递减,求满足f(1-m)+f(1-m^2)<0的实数m的取值范围。

讲解:

① 本题为通过函数性质法来求解抽象函数有关题型的示例。

② 抽象函数有关题型的常用三大方法:

a) 函数性质法

利用函数性质直接求解或进行变换;

b) 特殊值法

利用函数的特殊值(或特征值)进行求解;

c) 解方程(组)法均为抽象函数有关题型的常用方法

通过解方程或解方程组来进行求解。

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