前言
审题是求解数学题目之前,必须过好的一关,审题能力是解题的关键能力之一,本博文结合一个比较复杂的函数例子,说明该如何审题,如何组织解答过程,以期对学生的思维有所启迪。
例说审题
〔审题分析〕由于 (g(x)=a x^{2}-x), 则函数 (y=f[g(x)]=log _{a}left(a x^{2}-x ight)),则到此,我们知道题目给定了复合函数(f[g(x)]),内函数为(g(x)),外函数为(f(x)),题目要求复合函数在区间([2,4])上是增函数,则我们需要考虑以下的因素:
①确定外函数的单调性,外函数是对数函数,底数不确定,故到时候需要针对底数分类讨论(只能分类为(0<a<1)和(a>1)两种),因为只有针对底数分类讨论才能说清楚外层的单调性;
②确定内函数的单调性,对于内层函数而言是二次函数,图象为开口向上的抛物线,要确定其单调性,需要针对对称轴(x=cfrac{1}{2a})和给定区间([2,4])的位置关系分类,如果要内函数在([2,4])上单调递增,需要对称轴在(2)的左侧或(2)处,此时用表达式(cfrac{1}{2a}leqslant 2)来刻画;如果要内函数在([2,4])上单调递减,需要对称轴在(4)的右侧或(4)处,此时用表达式(cfrac{1}{2a}geqslant 4)来刻画;
③确保内函数在区间([2,4])上都有意义,即确定内函数的定义域为([2,4])(这一点容易遗忘),需要对(forall xin [2,4]),(ax^2-x>0)必须恒成立,但是我们不是把所有(x)都代入验证,由于是恒成立问题,当内函数在区间([2,4])上单调递减时,只需要其最小值(g(4)>0)即可;当内函数在区间([2,4])上单调递增时,只需要其最小值(g(2)>0)即可,
当考虑清楚了以上的各种因素,我们就可以借助上述的分析框架,书写解答过程了。
〔解答〕: 由于 (g(x)=a x^{2}-x), 则函数 (y=f[g(x)]=log _{a}left(a x^{2}-x ight)).
由函数 (g(x)=a x^{2}-x) 的图象为开口向上的抛物线,对称轴为直线 (x=cfrac{1}{2 a}),
① 当 (0<a<1)时(外函数是单调递减的),要使得复合函数 (f[g(x)]) 在区间 ([2,4]) 上单调递增,
则(g(x)=ax^2-x)在([2,4])上单调递减,且(g(x)_{min}>0),
即 (left{egin{array}{l}cfrac{1}{2 a} geq 4\ g(4)=16a-4>0end{array} ight.),
解得, (ain varnothing),
② 当 (a>1)时,要使得复合函数 (f[g(x)]) 在区间 ([2,4]) 上单调递增,
则(g(x)=ax^2-x)在([2,4])上单调递增,且(g(x)_{min}>0),
即 (left{egin{array}{l}cfrac{1}{2a} leq 2\ g(2)=4a-2>0end{array} ight.),
解得(a>cfrac{1}{2}),又由于(a>1),故(a>1),
综上, 满足题意的实数 (a) 的取值范围是 ((1,+infty)).