每一个人的成功之路或许都不尽相同,但我相信,成功都需要每一位想成功的人去努力、去奋斗,而每一条成功之路,都是充满坎坷的,只有那些坚信自己目标,不断努力、不断奋斗的人,才能取得最终的成功。但有一点我始终坚信,那就是,当你能把自己感动得哭了的时候,你就成功了!
一个十分重要的函数的图象与性质应用 新课标高一数学在“基本不等式abba2”一节课中已经隐含了函数xxy1的图象、性质与重要的应用,是高考要求范围内的一个重要的基础知识.那么在高三第一轮复习课中,对于重点中学或基础比较好一点学校的同学而言,我们务必要系统介绍学习
xbaxy(ab≠0)的图象、性质与应用.
2.1 定理:函数xbaxy(ab≠0)表示的图象是以y=ax和x=0(y轴)的直线为渐近线的双曲线. 首先,我们根据渐近线的意义可以理解:ax的值与xb的值比较,当x很大很大的时候,
xb的值几乎可以忽略不计,起决定作用的是ax的值;当x的值很小很小,几乎为0的时候,
ax的值几乎可以忽略不计,起决定作用的是xb的值.从而,函数xbaxy(ab≠0)表示的图象是以y=ax和x=0(y轴)的直线为渐近线的曲线.另外我们可以发现这个函数是奇函数,它的图象应该关于原点成中心对称. 由于函数形式比较抽象,系数都是字母,因此要证明曲线是双曲线是很麻烦的,我们通过一个例题来说明这一结论.
例1.若函数xxy3233是双曲线,求实半轴a,虚半轴b,半焦距c,渐近线及其焦点,并验证双曲线的定义.
分析:画图,曲线如右所示;由此可知它的渐近线应该是xy33和x=0两条直线;由此,两条渐近
线的夹角的平分线y=3x就是实轴了,得出顶点为A(3,3),A1(-3,-3); ∴ a=OA=32, 由渐近线与实轴的夹角是30º,则有ab=tan30º, 得b=2 , c=22ba=4, ∴ F1(2,32)F2(-2,-32).为了验证函数的图象是双曲线,在曲线上任意取一点P(x, xx3233)满足3421PFPF即可;
O x y A A1 例1图 每一个人的成功之路或许都不尽相同,但我相信,成功都需要每一位想成功的人去努力、去奋斗,而每一条成功之路,都是充满坎坷的,只有那些坚信自己目标,不断努力、不断奋斗的人,才能取得最终的成功。但有一点我始终坚信,那就是,当你能把自己感动得哭了的时候,你就成功了!
34)323232()323232()32323()2()32323()2(222221xxxxxxxxxxPFPF 所以,函数xxy3233表示的曲线是双曲线. (在许多地方,老师把这个曲线形状形象概括为“双钩曲线”,其实很不准确的.) 2.2五种表现形式
表现 1:函数xbaxy (a>0,b>0)的双曲线大概图象如下:
渐近线含双曲线部分的夹角是锐角,在ab,(和),
ab
上函数分别是单调递
增的,在0,ab和ab,0上函数分别是单调递减的;在x=ab处有极大值,在x=ab处有极小值;值域是,22,abab. 表现 2:函数xbaxy (a<0,b<0)的双曲线大概图象如下:
渐近线含双曲线部分的夹角是锐角,在ab,(和),ab上函数分别是单调递减的,在0,ab和ab,0上函数分别是单调递增的;在x=ab处有极小值,在x=a
b
处有极大值;值域是,22,abab.
O x y A A1 y=ax
表现1图
O x y A
A1 y=ax
表现2图 每一个人的成功之路或许都不尽相同,但我相信,成功都需要每一位想成功的人去努力、去奋斗,而每一条成功之路,都是充满坎坷的,只有那些坚信自己目标,不断努力、不断奋斗的人,才能取得最终的成功。但有一点我始终坚信,那就是,当你能把自己感动得哭了的时候,你就成功了!
表现 3:函数xbaxy (a>0,b<0)的双曲线大概图象如右: 此时,渐近线含双曲线部分的夹角是钝角,
∵2xbay>0,所以,函数在)0,(和),0(上函数分别是单调递增的,每一个单调区间上的值域都是R.
表现 4:函数xbaxy (a<0,b>0)的双曲线图象如右: 此时,渐近线含双曲线部分的夹角是钝角,
∵2xbay<0,所以,函数在)0,(和),0(上函数分别是单调递减的,每一个单调区间上的值域是R. 特别,后面两个函数的单调性很“单纯”,在解题时候要引起重视,在高考中也多次应用,注意总结.
表现 5:函数 xby (x≠0) 是等轴双曲线,以x
轴、y轴为渐近线,在两个区间)0,(和),0(上函数分别是单调递减的.这个学生在初中就应该掌握了的函数 2、3应用举例与重点推广 这个函数最大有用处就是它的单调性,因此往往是利用的它在某个区间上的单调性来求函数的值域,或比较大小,或求最值等.
例2.已知x>y>0 , xy=1 ,求yxyx22的最小值及此时x、y的值 解:∵x>y>0 ,∴x-y>0, 又 xy=1, ∴yxyx22=222)(2)(2yxyxyxxyyx;
解混合式yxyxxyyx210得:226226yx
所以当:226226yx 时候,yxyx22取得最小值为22.
O x y A A1 y=ax
表现4图
O x y A A1 y=ax
表现3图 每一个人的成功之路或许都不尽相同,但我相信,成功都需要每一位想成功的人去努力、去奋斗,而每一条成功之路,都是充满坎坷的,只有那些坚信自己目标,不断努力、不断奋斗的人,才能取得最终的成功。但有一点我始终坚信,那就是,当你能把自己感动得哭了的时候,你就成功了!
例3.求y=2101122xxx (x≥0) 解:令x+2=t 则 x=t-2 代入得 342tty 由 x≥0得t≥2,而342tty在,2上是减函数的,所以y≤-5,值域为5, 例11.已知2)(aaxxf (1)若a>0,求()fx的单调区间 (2)若当0,1x时,恒有()fx<0,求实数a的取值范围
解:()2fxxxa=axaaxaxaax,24)2(,24)2(2222 当a>0时,()fx的单调递增区间为(,)(,)2aa和,单调递减区间为,2aa. (2)(i)当0x时,显然()fx<0成立,此时,aR (ii)当0,1x时,由()fx<0,可得2xx<a<2+xx, 令 22(),(0,1);()(0,1)gxxxhxxxxx 则122()1gxx>0,∴()gx在要求区间内是单调递增,可知max()(1)1gxg 12
2()1hxx<0,∴()hx在要求区间内是单调递减,可知min()(1)3hxh
此时a的范围是(—1,3) 综合i、ii得:a的范围是(—1,3)
从上面几个例子可以看出,形如nmxcbxaxy2 或cbxaxnmxy2(m≠0,a≠0)函数值域不但可以用二次方程的△判别式来求,也可以用这个双曲线函数的单调性来求,尤其对于自变量不是自然的定义域,而是某个限制的范围时候,更要利用这个函数的单调性来解决了.
重点推广:到此我们来看看函数baxdcxy (ad≠bc,a≠0)究竟是什么样的图象与性质呢? 每一个人的成功之路或许都不尽相同,但我相信,成功都需要每一位想成功的人去努力、去奋斗,而每一条成功之路,都是充满坎坷的,只有那些坚信自己目标,不断努力、不断奋斗的人,才能取得最终的成功。但有一点我始终坚信,那就是,当你能把自己感动得哭了的时候,你就成功了!
它可以通过变形化为)()(abxaabcadabxcy,继续化为2))((abcadabxacy,因此,函数baxdcxy
(ad≠bc,a≠0)的图象是可以从2abcadxy的图象通过平移而来的,从而baxdcxy(ad≠bc,a≠0)的图象也是等轴双曲线,渐近线是abx,acy的两条直线,在),(ab和),(ab两个区间上都具有相同的单调性,2abcad>0时都是单调递减,
2a
bcad<0时都是单调递增.这个函数与函数xbaxy (a>0,b>0)要与一次函数、二
次函数、幂函数、指数函数、对数函数、三角函数一样,作为高三复习时候的基本函数,要熟练理解和应用,.
例4.已知正项数列na满足a1=a (0
求证 anaan)1(1 分析:本题有别的证法,这里就用数学归纳法结合上面函数的单调性思想来处理; i)n=1时 a1=a,符合求证结论
ii设n=k时 akaak)1(1结论成立
则n=k+1时候, ak+1≤kkaa1,而akaak)1(1,因此,考虑函数f(x)=xx1=1-x11 在区间)1,(和区间),1(都是递增函数,(0,1)),1(,所以f(x)=xx1在0,1)也是递增函数,从而,
ak+1≤kkaa1akaakaaka)11(1)1(11)1(1,所以 n=k+1时,不等式也成立. 综上所述,anaan)1(1对任意n是正的自然数都成立.
x y abx O
acy