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高中数学:巧用函数斜率的几何意义求函数最值

对于初高中生,要用常规方法求解某些函数的最值,是非常困难的,甚至不知道如何下手,但是善于利用函数的几何意义,把所给函数整理变形,便立即可以看出明确的几何意义,从而利用变形后函数所呈现出的几何意义,数形结合,进行求解函数的最值问题。

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首先我们先来看看函数斜率的几何意义,函数上点斜率,也就是函数图像上该点的切线,若知道两点A(x1,y1),B(x2,y2),则AB两点的连线的斜率为K=(y2-y1)/(x2-x1)。

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下面我们具体看一个例题,看看如何利用斜率的几何意义,求解函数的最值问题的。

例题:求下图1所示函数的最小值,该题利用函数曲线上点的斜率的几何意义,具体解题步骤如下图2所示,下图3为变形函数的函数图像,利用函数图像,数形结合,快速求出该函数最小值。

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具体解题步骤如下图所示,首先需要对函数进行适当的变形,变形的关键是要善于观察,看看原函数具体哪些特点,若可满足两点斜率公式,则可以把原函数使之变形后的函数满足两点的斜率公式,这个过程就是一个斜率公式的配凑过程。

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接下来作函数f(x)的图像,在解题时在草稿纸上简略画出f(x)的函数图像,如下图所示,为了清晰,本函数图像使用电脑软件画的,当然这个图像是能够在草稿上手绘出来的。

先画2^(x)图像,在将纵坐标向右平移一个单位得到2^(x+1),在将x轴向上平移4个单位,得到2^(x+1)-4的图像,最后把小于零的部分图像沿x轴对称,即可得到函数f(X)的手绘图像。

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利用函数图像,数形结合,快速求出满足条件的两点斜率的的最小值,将斜率最小值代入原函数,即代入原函数与斜率的关系式中,即可得到该函数的最小值,过程如下图所示:

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注意:函数配凑成斜率公式至关重要!

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