临界点和取值范围问题是中考数学常考内容之一,一般与几何、函数一起考查,而取值范围问题,可能涉及不等式和代数式有意义的问题。
我们今天简单看一下临界点问题和取值范围常考哪些内容。
(1)求取值范围:
①根据判别式求取值范围:
例:已知x²-2mx+m+6=0有两个不相等的实数根,求m的取值范围
思路:显然有两个不相等的实数根需满足△=b²-4ac>0,本式中a=1,b=-2m,c=m+6。
所以有(-2m)²-4(m+6)=4(m-3)(m+2)>0
易知 m的取值范围为m<-2或m>3
②有无数解问题:
例:❶若ax²+ax+1>0恒成立,求a的取值范围。【一般不等式均有无数解,这里我们说是恒成立】
思路:实际上是考查对二次函数图像的认识,因为不等方程是>0,所以二次函数需满足开口向上即a>0,且与x轴无交点,即判别式△<0,易知0
例:❷关于x的不等式2x+5-a>1-bx恒成立,试确定a,b的取值范围。
思路:对于任意的方程ax+b=0,只有在a和b同时为0的时候,方程有无数解(为什么?因为a=0,则ax恒为0,与x的取值无关)。而对于不等式ax+b>0,则必须是在a=0,b>0,时才可能恒成立。
所以此题先移项化为(2+b)x+4-a>0,则有b=-2,a<4。
②无解问题(二次函数问题不再举例):
例:❶
思路:不等式组无解的思路是让两个不等式解到的解无公共部分例如(不存在x>1且x<0的值)。
本题中x-3(x-2)≤4,解得x≥1,第二个分式不等式解得x<a,所以只需保证a不大于1即可,即a≤1。(注意对于a是否能取1,不熟练时单独拿出来分析一下)
❷我们将上一题略微改动:
思路:注意改动的位置,第一个不等式不等式改变,则解变为了x≤1,而整个不等式组的解也是x≤1,所以第二个不等式解到的解必须是x【同样,临界点a=1可以单独拿出来分析】
③代数式有意义问题(定义域):
一般情况下初中阶段代数式有意义的问题主要是偶次(初中一般就是根号)根下代数式需大于等于0,分式中分母不等于0。
例:
显然此题即有根号又有分式需满足x-2>0,3-x≥0,则2
④给定x的范围求y的范围(值域):
最简单的问题是一次函数:若y=-2x+4,且x>4,试求y的取值范围。
因为x>4,则-2x<-8,所以y=-2x+4<-8+4=-4,但对于二次函数问题则变得稍微复杂一些:
例❶:求关于x的函数y=x²-4x+9在实数范围内y的取值范围
显然可以进行配方或直接应用顶点公式,这里举例是非常简单的所以进行配方(根据(a+b)²=a²+2ab+b²,一对一的凑出来, 这里把x看成a,2b应该对应-4,则b=-2,b²=4):
y=x²-4x+4+5=(x-2)²+5≥5
❷:还是上面的题目,关于x的函数y=x²-4x+9在0
有的同学非常聪明,直接将x=0和x=3,代入后y=9或y=6,所以6
注意:这样做未考虑其他取值情况,而实际上当x=2时y取最小值5,故y的取值范围是5≤y<9。
(2)临界问题:
一般情况下在确定某代数式的取值范围时均会考虑临界问题,以上举例中的各边界点均是临界,但在几何中和二次函数或反比例函数找交点时略有不同,常常与动点一起考查。
①几何相关
例❶:Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=3,AC=4,P为边BC上一动点(不包括点B、C),PE⊥AB于E,PF⊥AC于F,则EF的取值范围是?
思路:我们能看出来的是AFPE是个矩形,这样求EF其实就演变成了求AP。P点在移动过程中当AP垂直BC时最小,当移动到C点时最大。
当垂直时:5×AP=3×4,AP=12/5,而移动到C时最大为4,显而易见。
例❷:如图,在直角坐标系中,△ABC的顶点A、B、C的坐标分别是(3,3)、(2,-2)、(0,c),则当△ABC成为锐角三角形时,c的取值范围是_________________.
如图左图是给出的图形,有图我们找临界点,首先C向上移动不能超过上红线、向下移动不能超过下红线同时,移动过程中∠ACB还会经历一个从小变大再变小的过程,我们还要找到中间的临界点,这道题对于高中阶段解答起来要比初中容易的多(斜率相乘等于-1),也不是不可解。
首先距离公式推导(按下图,AD和BD均用AB坐标来表示出来,不推导出公式也可以,但要会计算d²=(x1-x2)²+(y1-y2)²:
AB²=AD²+BD²=1+25=26
上方临界点:(c-3)²+9+26=4+(c+2)²解得c=3.6
下方临界点:26+4+(c+2)²=(c-3)²+9解得c=-1.6
验证中间临界点:(c-3)²+9+4+(c+2)²=26解得c=2或c=-1。
则可知c点的取值范围被分成了两段-1.6到-1,2到3.6。
几何题先举例此两题
②函数问题
例:
这是某年北京市中考压轴题,其中第二问的第二小题便是临界问题,需要画图:
蓝线便是临界(一般解题思路是一点点的平移)
k值已计算得4,而实际上直线平移过程中与y轴的交点便是(0,b),简单理一下思路:
例:已知点A,B的坐标分别为(1,0),(2,0),若二次函数y=x²+(a-3)x+3的图像与线段AB只有一个交点,则a的取值范围是( )。
一定要画一画:
明确一点:此二次函数开口向上:那么如果二次函数与x轴只有一个交点,那么此时
(a-3)²-12=0,解得
显然当a=3+2√3时满足题意。
另外:若另一个交点在右侧,一个在其中则有当x=2时y<0,当x=1时,y≥0,即-1≤a<-1/2;
若另个一交点在x轴左侧,一个在其中则有当x=2时y≥0,当x=1时,y<0,此时无解。
所以a的取值范围是a=3-2√3或-1≤a<-1/2。
返回头再看此题实际上需满足x=1和x=2时y的取值异号或其中一个为0即可,
即求(2a+1)(a+1)≤0,且判别式大于等于。
关于临界点或取值范围的题目数不胜数,这里只是简单举例。题目有找的,有临时出的。
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