函数、方程和不等式的关系
很多学生在学习中把函数、方程和不等式看作三个独立的知识点。实际上,他们之间的联系非常紧密。如果能熟练地掌握三者之间的联系,并在做题时灵活运用,将会有事半功倍的收效。
★函数与方程之间的关系。
先看函数解析式:y?ax?b(a?0),这是一个一次函数,图像是一条直线。对于这个函数而言,x是自变量,对应的是图像上任意点的横坐标;y是因变量,也就是函数值,对应的是图像上任意点的纵坐标。如果令y?0,上面的解析式也就变成了ax?b?0,也就是一个一元一次方程了。我们知道,一般在求一个函数图像与x轴交点的时候,令y?0(同理求一个函数图像与y轴交点的时候,令x?0)。所以上面的意义可以这样表达:将函数解析式中的y变为0,那么就得到相应的方程。这个方程的解也就是原先的函数图像与x轴交点的横坐标。这就是函数解析式与方程之间的关系,它适用于所有的函数解析式。举例说明如下:
例如函数y?2x?3的图像如右所示: 该函数与x轴的交点坐标为(,0),也就是在函数 解析式y?2x?3中,令y?0即可。令y?0也 就意味着将一元一次函数y?2x?3变成了一元 一次方程2x?3?0,其解和一次函数与x轴的交 点的横坐标是相同的。接下来推广到二次函数:
例如函数y?2x?5x?2的图像如右图所示: 很容易验证,该函数图象与x轴的交点的横坐标 正是方程2x?5x?2?0的解。
如果右边的函数图象是通过列表、描点、连线 的方式作出来的,虽然比较精确,但过程十分繁琐。 在实际中,很多时候并不要求我们把函数图象作得 很精准。有时候只需要作出大致图像即可。
既然上面讲述了函数图象与对应的方程之间 的关系,我们可不可以通过利用方程的根来绘制 对应的函数图象呢?
2函数y?2x?5x?2对应的方程是2x?5x?2?0,先求出这个方程的两个解。很容
223
2
21和2。这样,根据函数21解析式与方程之间的关系,也就得出了函数y?2x2?5x?2与x轴的两个交点(,0)和
2易根据十字相乘法(2x?1)(x?2)?0得出该方程的两个解分别为
(2,0)。有了与横坐标两个交点的坐标,还知道了开口方向(二次项前面的系数2?0,所
以开口向上),则该二次函数的大致图像就容易作出了。
以上的结论可不可以进一步推广呢?
先看接下来这个函数解析式y?(x?1)(x?2)(x?3),如果作这样一个三次函数(三次或三次以上就叫高次函数)的图像,用列表、描点、连线的方法是非常复杂的,甚至无法作出。如果我们采用上面的思想,先求出y?(x?1)(x?2)(x?3)对应的方程
?2、-3。知道了三个根(x?1)(x?2)(x?3)?0的根,很容易得出该方程的三个根:?1、还不行,还必须知道开口方向,由于三次函数和二次函数不同,所以不可能通过三次项系数
的正负来确定开口方向。在实际中,我们可以发现这样的规律:如果三次项系数是正数、最右边一个交点的右边部分图像是在x轴上面的。如果三次项系数是负数,最右边一个交点的右边部分图像是在x轴下面的。那么函数y?(x?1)(x?2)(x?3)的大致图像如下:
函数y??(x?1)(x?2)(x?3)的大致图像如下:
通过以上函数图象:我们可以总结出作高次函数大致图像的步骤:
(1) 求出高次函数所对应的方程的根,并在数轴上(不需要建立坐标系)从小到大依次
表示出来。
(2) 如果最高次项的系数是正数,则按照从右到左,从上到下依次穿过。如果最高次数
的系数是负数,则按照从右到左,从下到上依次穿过。
★ 函数与不等式之间的关系
函数解析式:y?ax?b(a?0)中,如果变为ax?b?0(?的情况类似)或ax?b?0(?的情况类似),那么就是不等式了。实际上,以上两个不等式分别对应一次函数
y?ax?b(a?0)的图像在x轴上方和x下方的情况。而不等式ax?b?0和ax?b?0的
解分别是一次函数y?ax?b(a?0)的图像上方部分对应的自变量x的范围和下方部分对应的自变量x的范围。
例如不等式2x?3?0所对应的是一次函数
y?2x?3在x轴上方部分的图像。该不等
式的解为y?2x?3在x轴上方部分的图像 所对应的自变量x的范围,即x?3。 2在二次函数中,这种不等式和函数的对应 关系同样适用。例如:y?2x2?5x?2 的图像如右图所示:
不等式2x?5x?2?0的解为二次函数
2y?2x2?5x?2图像上在x轴上方的部分,
不等式的解为:x?1或x?2。同理 212x2?5x?2?0的解为?x?2。这也
2就是二次不等式“二次项的系数大于零, 后面是大于号的取两边(即小于最小根, 大于最大根),后面是小于号的取中间(大于最小根,小于最大根)”的性质。对于二次项系数小于零的不等式,可以通过在两边同时乘以-1将二次项系数变为正数。
从上面的现象可以得出函数和不等式的关系:不等式f(x)?0对应的是函数f(x)图像上在x轴上方的部分,不等式f(x)?0的解就是函数f(x)图像上在x轴上方的部分所对应的自变量x的取值范围。不等式f(x)?0对应的是函数f(x)图像上在x轴下方的部分,不等式f(x)?0的解就是函数f(x)图像上在x轴下方的部分所对应的自变量x的取值范围。