让思绪飞一会儿

时间:2022-05-06 08:00:08

遇到比较困难的问题,我们怎样寻求突破口,并尽力探寻出问题的本源呢?下面问题的解决思路或许能给你一些启发.

例如,函数f(x)=sinx-13-2cosx-2sinx(0≤x≤2π) 的值域是( ).

A.[-22,0] B.[-1,0]

C.[-2,0]D.[-3,0]

初看这题不好下手.于是,有的学生想到用导数这一攻无不克的“利器”.

解法1:

f′(x)=

cosx3-2cosx-2sinx-(sinx-1)123-2cosx-2sinx(2sinx-2cosx)3-2cosx-2sinx

=2cosx-1-cos2x-sinxcosx+sinx(3-2cosx-2sinx)32

=(1-cosx)(-1+sinx+cosx)(3-2cosx-2sinx)32

由f′(x)=0,解得x=2kπ或x=π2+2kπ,k∈Z.

当x∈2kπ,π2+2kπ时,f′(x)>0,f(x)单调递增;

当x∈π2+2kπ,2π+2kπ时,f′(x)>0,f(x)单调递减.

所以当x=2kπ时,fmin(x)=f(2kπ)=-1;

当x=π2+2kπ时,fmax(x)=fπ2+2kπ=0.

所以,f(x)∈[-1,0].

看到所求出的导数,我们能够感觉到,这恐怕不是本题的合理解法.或者说并非命题人的本意.作为选择题,我们不妨试试特殊解法.

解法2:由已知函数f(x)=sinx-13-2cosx-2sinx(0≤x≤2π).

令sinx=0,cosx=1.得f(x)=-1.

可排除A.

再令f(x)=-2.

两边平方整理得,cosx=6-(sinx+1)24.

当sinx=-1时,cosx=32,不合题意.

可以排除C,D.

这一解法比较特殊,令f(x)=-2也不容易想到.若不是选择题,这一方法便不能用了.有没有一般性简便解法呢?

观察到函数式带根号,去根号!

解法3:f(x)=-(sinx-1)23-2sinx-2cosx .

研究t=(sinx-1)23-2cosx-2sinx的值域,由t=(sinx-1)2(sinx-1)2+(cosx-1)2,分子不小于0、分母恒大于0,t关于x是连续不间断的,分子不大于分母,且cosx=1时t=1,sinx=1时t=0,得t∈[0,1].

这里,求解函数t的值域的方法并不直接.

我们有必要分析的是,这么复杂的一个函数求值域问题,其函数是如何构造出来的呢?

重新观察原函数,f(x)=sinx-13-2cosx-2sinx

=-|sinx-1|3-2sinx-2cosx.

是否可以看出,它很像一个公式?

是的,很像点到直线的距离公式d=|Ax0+by0+c|A2+B2!哪个点?哪条直线呢?仔细比较两个式子,动手试一试.

解法4:先看另一个问题.如图1,已知:点P(1,0),直线l:(sinθ-1)x+(cosθ-1)y=0,求点P到直线l的距离.

解:d=|sinθ-1|(sinθ-1)2+(cosθ-1)2=|sinθ-1|3-2sinθ-2cosθ.

看清楚了么?

图1那个复杂的函数式是从这里来的,这应该就是本题问题的本源所在.

这样,由原来问题的几何意义,我们只要求出点P到直线l的距离的范围就可以了.

直线l过原点,斜率范围是(-∞,0],能比较方便地求出结果.

在学习过程中,如果我们不是简单地就题解题,而是努力探寻、挖掘出问题的本源,学习势必事半功倍!

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