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「數學思想系列」數形結合思想巧解題

數形結合思想就是根據數與形之間的對應關係, 通過數與形的相互轉化來解決數學問題的思想, 包含“以形助數”和“以數輔形”兩個方面.

其中“以形助數”是指借助形的生動性和直觀性來闡明數之間的聯繫, 即以形作為手段, 數作為目的.

“以數輔形”是指借助於數的精確性和嚴密性來闡明形的某些屬性, 即以數為手段, 形作為目的.

【典型例題】

例3.(15南通)關於x的一元二次方程ax2-3x-1=0的兩個不相等的實數根都在-1和0 之間(不包括-1和0), 則a的取值範圍是 .

【解析】

【方法一】利用函數圖像“數學結合”解題

解:∵關於x的一元二次方程ax2-3x-1=0的兩個不相等的實數根,

∴Δ=b2-4ac=9+4a>0, ∴a>-9,

設二次函數y=ax2-3x-1,

∵方程ax2-3x-1=0的兩個不相等的實數根都在-1和0之間, ∴x1x2=-1>0,

∴a<0, ∴二次函數y=ax2-3x-1的圖像如圖所示,

∴當x=-1時, y=a+3-1<0, 即a<-2,

∴a的取值範圍是-9<a<-2.

故答案為:-9<a<-2.

【方法二】用方程的有關的知識解題

【總結】根據一元二次方程與二次函數之間的關係, 使用圖像法可以快速解決問題.

【舉一反三】

例4.(14濟寧)“如果二次函數y=ax2+bx+c的圖像與x軸有兩個公共點, 那麼一元二次方程ax2+bx+c=0有兩個不相等的實數根.”請根據你對這句話的理解, 解決下面問題:若m、n(m<n)是關於x的方程1-(x-a)(x-b)=0的兩根, 且a<b, 則a、b、m、n的大小關係是.

A.m<a<b<n

B.a<m<n<b

C.a<m<b<n

D.m<a<n<b

【解析】

【方法一】

解:方程可以化簡為x2-(a+b)x+ab-1=0,

【方法二】數形結合思想

解:依題意, 得, 畫出函數y=(x-a)(x-b)的圖像, 如圖所示.

函數圖像為抛物線, 開口向上, 與x軸兩個交點的橫坐標分別為a, b(a<b).

方程1-(x-a)(x-b)=0轉化為(x-a)(x-b)=1,

方程的兩根是抛物線y=(x-a)(x-b)與直線y=1的兩個交點.

由m<n, 可知對稱軸左側交點橫坐標為m, 右側為n.

由抛物線開口向上, 則在對稱軸左側, y隨x增大而減少, 則有m<a;

在對稱軸右側, y隨x增大而增大, 則有b<n.

綜上所述, 可知m<a<b<n.

故答案為:m<a<b<n.

【方法三】數形結合思想

解:如圖, 畫出二次函數y=(x-a)(x-b)的圖像,

∴該二次函數x軸的兩個交點座標分別為(a, 0)和(b, 0)其中a<b,

將二次函數y=(x-a)(x-b)的圖像向下平移1個單位, 得到新二次函數的解析式為y1=(x-a)(x-b)-1,

∴這時新二次函數與x軸的交點為(m, 0)和(n, 0)其中m<n,

易得:m<a<b<n.

故答案為:m<a<b<n.

【方法四】特殊值法

解:依題意得令a=0, b=1, 則原方程可化為1-x(x-1)=0, 即x2-x-1=0,

【總結】方程問題通常可以轉化為函數問題, 利用函數圖像快速判斷答案.

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