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高中数学学习方法:函数的综合问题

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2012-08-20

7.已知函数f(x)=x+ 的定义域为(0,+∞),且f(2)=2+ .设点P是函数图象上的任意一点,过点P分别作直线y=x和y轴的垂线,垂足分别为M、N.

(1)求a的值.

(2)问:|PM|•|PN|是否为定值?若是,则求出该定值;若不是,请说明理由.

(3)设O为坐标原点,求四边形OMPN面积的最小值.

解:(1)∵f(2)=2+ =2+ ,∴a= .

(2)设点P的坐标为(x0,y0),则有y0=x0+ ,x0>0,由点到直线的距离公式可知,|PM|= = ,|PN|=x0,∴有|PM|•|PN|=1,即|PM|•|PN|为定值,这个值为1.

(3)由题意可设M(t,t),可知N(0,y0).

∵PM与直线y=x垂直,∴kPM•1=-1,即 =-1.解得t= (x0+y0).

又y0=x0+ ,∴t=x0+ .

∴S△OPM= + ,S△OPN= x02+ .

∴S四边形OMPN=S△OPM+S△OPN= (x02+ )+ ≥1+ .

当且仅当x0=1时,等号成立.

此时四边形OMPN的面积有最小值1+ .

探究创新

8.有一块边长为4的正方形钢板,现对其进行切割、焊接成一个长方体形无盖容器(切、焊损耗忽略不计).有人应用数学知识作了如下设计:如图(a),在钢板的四个角处各切去一个小正方形,剩余部分围成一个长方体,该长方体的高为小正方形边长,如图(b).

(1)请你求出这种切割、焊接而成的长方体的最大容积V1;

(2)由于上述设计存在缺陷(材料有所浪费),请你重新设计切、焊方法,使材料浪费减少,而且所得长方体容器的容积V2>V1.

解:(1)设切去正方形边长为x,则焊接成的长方体的底面边长为4-2x,高为x,

∴V1=(4-2x)2•x=4(x3-4x2+4x)(0

∴V1′=4(3x2-8x+4).

令V1′=0,得x1= ,x2=2(舍去).

而V1′=12(x- )(x-2),

又当x< 时,V1′>0;当

∴当x= 时,V1取最大值 .

(2)重新设计方案如下:

如图①,在正方形的两个角处各切下一个边长为1的小正方形;如图②,将切下的小正方形焊在未切口的正方形一边的中间;如图③,将图②焊成长方体容器.

新焊长方体容器底面是一长方形,长为3,宽为2,此长方体容积V2=3×2×1=6,显然V2>V1.

故第二种方案符合要求.

●思悟小结

1.函数知识可深可浅,复习时应掌握好分寸,如二次函数问题应高度重视,其他如分类讨论、探索性问题属热点内容,应适当加强.

2.数形结合思想贯穿于函数研究的各个领域的全部过程中,掌握了这一点,将会体会到函数问题既千姿百态,又有章可循.

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