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2023年12月24日发(作者:clip文件用什么软件打开)
高中数学对钩函数的有关知识
对勾函数是一种类似于反比例函数的一般双曲函数,是形如f(x)=ax+b/x(a>0,b>0)的函数。由图像得名,又被称为“双勾函数”、“勾函数”、"对号函数"、“双飞燕函数”等。因函数图像和耐克商标相似,也被形象称为“耐克函数”或“耐克曲线”。
定义
所谓的对勾函数(双曲函数),是形如
(a>0)的函数。
名称
由图像得名,又被称为“双勾函数”、“勾函数”、"对号函数"、“双飞燕函数”等。因函数图像相似耐克商标,也被形象称为“耐克函数”或“耐克曲线”。
图像
对勾函数是数学中一种常见而又特殊的函数,见图示,在作图时最好画出渐近线。
在第一区间时,其转折点为
最值:当x>0时,b>0),也就是当
有最小值(这里为了研究方便,规定a>0,时,f(x)取最小值。
奇偶性、单调性
奇偶性:双勾函数是奇函数。
单调性:令k=
那么:增区间:{x|x≤-k}和{x|x≥k};减区间:{x|-k≤x<0}和{x|0 变化趋势:在y轴左边先增后减,在y轴右边先减后增,是两个勾。 渐近线 对勾函数的图像是分别以y轴和y=ax为渐近线的两支曲线,且图像上任意一点到两条渐近线的距离之积恰为渐近线夹角(0-180°)的正弦值与|b|的乘积。 注:对勾函数的图像是双曲线。实际上该图像是轴对称的,并可以通过双曲线的标准方程通过旋转角度得到。 对勾函数性质的研究离不开均值不等式。说到均值不等式,其实也是根据二次函数得来的。我们都知道: 展开,得: 即: 两边同时加上2ab,整理得: 两边开平方,就得到了均值定理的公式: 将中看做a,看做b,代入上式,得: 这里有个规定:当且仅当ax=b/x时取到最小值,解出x=sqrt(b/a),对应的f(x)=2sqrt(ab)。我们再来看看均值不等式,它也可以写成这样: (a+b)/2≥sqrt(ab),前式大家都知道,是求平均数的公式。那么后面的式子呢?也是平均数的公式,但不同的是,前面的称为算术平均数,而后面的则称为几何平均数,总结一下就是算术平均数绝对不会小于几何平均数。 其实用导数也可以研究对勾函数的性质。不过首先要会负指数幂的换算,这也很简单,但要熟练掌握。举几个例子:1/x=x^-1,4/x^2=4x^-2。x为分母的时候可以转化成负指数幂。那么就有f(x)=ax+b/x=ax+bx^-1,求导方法一样,求得的导函数为a+(-b)x^-2,令f'(x)=0,计算得到b=ax^2,结果仍然是x=sqrt(b/a),如果需要的话算出f(x)就行了。平时做题的时候用导数还是均值定理,就看你喜欢用哪个了。不过注意均值定理最后的讨论,有时ax≠b/x,就不能用均值定理了。[1] 上述研究都是建立在x>0的基础上的,不过对勾函数是奇函数,所以研究出正半轴图像的性质后,自然能补出对称的图像。如果出现平移了的问题(图像不再规则),就先用平移公式或我总结出的平移规律还原以后再研究,这个能力非常重要,一定要多练,争取做到特别熟练的地步。 事实上,利用将对勾函数进行选择可以得到标准的双曲线方程。也就是说,对勾函数是双曲线,这个利用二阶矩阵的变换也是可以得到的。 另外对于二次曲线,它只可能是以下几种情况:圆,椭圆,双曲线,抛物线,或者是两条直线。 由对勾函数的图像看出来,非双曲线莫属了。[1] 面对这个函数 f(x)=ax+b/x,我们应该想得更多,需要我们深入探究:⑴它的单调性与奇偶性有何应用?而值域问题恰好与单调性密切相关,所以命题者首先想到的问题应该与值域有关;⑵函数与方程之间有密切的联系,所以命题者自然也会想到函数与方程思想的运用;⑶众所周知,双曲线中存在很多定值问题,所以很容易就想到定值的存在性问题。因此就由特殊引出了一般结论;继续拓展下去,用所猜想、探索的结果来解决较为复杂的函数最值问题。能否与均值有关系。 对勾函数的一般形式是: f(x)=ax+b/x(a>0) 不过在高中文科数学中a多半仅为1,b值不定。理科数学变化更为复杂。 定义域为(-∞,0)∪(0,+∞) 值域为(-∞,-2√ab]∪[2√ab,+∞) 当x>0,有x=根号b/根号a,有最小值是2√ab 当x<0,有x=-根号b/根号a,有最大值是:-2√ab 对勾函数的解析式为y=x+a/x(其中a>0),它的单调性讨论如下: 设x1 下面分类进行讨论: 时,x1-x2<0,x1x2-a>0,x1x2>0,所以f(x1)-f(x2)<0, ⑴当即f(x1) 时,x1-x2<0,x1x2-a<0,x1x2>0,所以f(x1)-f(x2)>0, ⑵当即f(x1)>f(x2),所以函数在(-根号a,0)上是减函数 时,x1-x2<0,x1x2-a<0,x1x2>0,所以f(x1)-f(x2)>0, ⑶当即f(x1)>f(x2),所以函数在(0,根号a)上是减函数 时,x1-x2<0,x1x2-a>0,x1x2>0,所以f(x1)-f(x2) ⑷当<0,即f(x1) 解题时常利用此函数的单调性求最大值(max)与最小值(min)。
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