幾天前在一位朋友那里看到一道簡單的高中函數(shù)題,卻引起了網(wǎng)絡(luò)的激烈爭論,各路“高手”都開始擺事實講道理,“大顯身手”,實際上都暴露了一個很大的“通病”:最基礎(chǔ)方法被完美晾成空擺設(shè)。雖然大家腦海里都應(yīng)該存儲著這最基礎(chǔ)的方法,但是運用時卻像忘得一干二凈了一樣,完全沒有想起調(diào)動出來。 一、函數(shù)題目及正誤解法分析給出復(fù)合函數(shù)的解析式,求原函數(shù)的定義域。 ⒈錯誤解法及分析 ①一些人是求出由復(fù)合函數(shù)f(x2-3)的解析式本身的限制,及內(nèi)層函數(shù)u=x2-3本身的值域,取交集共同確定內(nèi)層函數(shù)的取值范圍,即f(x)的定義域。 他們的依據(jù)是“復(fù)合函數(shù)內(nèi)層函數(shù)的值域是外層函數(shù)的定義域”。 ②一些人還用換元法由f(x2-3)的解析式求出f(x)的解析式。最后由f(x)的解析式本身的限制,再與前面求得的內(nèi)層函數(shù)的取值范圍取交集,即f(x)的定義域。 他們的依據(jù)同上。這種做法在同上面一樣理解反了的情況下,實際上已經(jīng)是多此一舉,白費力做無用功而已。因為上面求出的內(nèi)層函數(shù)的取值范圍,已經(jīng)經(jīng)過了解析式本身對內(nèi)層函數(shù)u的限制這一關(guān),這一關(guān)跟f(x)的解析式本身的限制是完全一樣的,多此一舉結(jié)果不會有任何變化: 上面求出的復(fù)合函數(shù)內(nèi)層函數(shù)的取值范圍 =復(fù)合函數(shù)f(x2-3)的解析式本身對內(nèi)層函數(shù)u的限制∩內(nèi)層函數(shù)u=x2-3本身的值域 =f(x)的解析式本身的限制∩復(fù)合函數(shù)內(nèi)層函數(shù)u=x2-3的值域。 網(wǎng)絡(luò)上很多人(包括部分高中數(shù)學(xué)老師)和一些參考書都用了上面這兩種錯誤的解法,當給出下面的正確解法時,他們反而犯難,甚至有被繞暈的感覺,覺得違背了“復(fù)合函數(shù)內(nèi)層函數(shù)的值域是外層函數(shù)的定義域”的依據(jù)。 依據(jù)本身是對的,但是他們理解錯了,依據(jù)用反了。正確的理解是復(fù)合函數(shù)f(u)內(nèi)層函數(shù)u=x2-3的取值范圍包含于f(x)的定義域,因為內(nèi)層函數(shù)本身值域的限制是它內(nèi)層函數(shù)的對應(yīng)法則自己附加的,但它整體還必須再受到外層函數(shù)的對應(yīng)法則的限制(即f(x)的定義域)。 下面順便看看“復(fù)合函數(shù)內(nèi)層函數(shù)的值域是外層函數(shù)的定義域”在一些高中數(shù)學(xué)題目中是怎么正確運用的。 一般是給出原函數(shù)的解析式及定義域,求復(fù)合函數(shù)的定義域或值域,而不會給出復(fù)合函數(shù)的解析式,求原函數(shù)的定義域,因為很容易引起誤解,本文也只是淺淺地討論一下。 ⒉正確解法 用換元法由f(x2-3)的解析式求出f(x)的解析式,分類討論思想,其中若有定義的f(x)的解析式一致,f(x)解析式本身的限制即f(x)的最大定義域。 二、換個角度春暖花開:最基礎(chǔ)的方法——一般化與特殊化很多人腦海中簡單地重復(fù)著“復(fù)合函數(shù)內(nèi)層函數(shù)的值域是外層函數(shù)的定義域”的依據(jù),理解錯了還一直沉浸在自己錯誤的小世界中無法自拔,只是因為他們把最基礎(chǔ)的方法完全拋之腦后,讓最基礎(chǔ)的方法完全成為了一個空擺設(shè)。 其實只要不總是沉浸在自己個人的小世界中,只需要換個角度,運用一般化與特殊化,即可春暖花開。一般化與特殊化是處理或解決數(shù)學(xué)問題的最基礎(chǔ)的方法之一,在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中尤為重要。 復(fù)合函數(shù)f(u)內(nèi)層函數(shù)u=g(x)的本質(zhì)是對一般化函數(shù)f(x)的自變量的特殊化,雖然上面題目中一般情況的f(x)解析式由特殊化后的復(fù)合函數(shù)f(x2-3)解析式用換元法求出,但是f(x)不能等同于復(fù)合函數(shù)外層函數(shù)f(u),定義域自然也就不等同,本質(zhì)始終是f(x2-3)是特殊情況、f(x)是一般情況。特殊化情況必然包含于一般化情況之內(nèi),g(x)的值域∩f(x)的定義域=u的取值范圍?f(x)的定義域。 對于一般化函數(shù)f(x),其特殊化函數(shù)f(u)的u=g(x)可以是任意解析式或表達式,甚至常數(shù),除了f(x2-3),還有很多,比如: f(x3-2x2+3)、f(4x-5)、f(lnx)、f[lg(x2-5x+6)]、f[(x-2)/(3x+4)]、f(x?)、f(e?)、f(sinx)等等。 其特殊化的區(qū)別只在于u=g(x)的值域,在f(x)的定義域的基礎(chǔ)上進一步限制了u的取值范圍。f(x)的定義域始終是那個定義域,并不會因為特殊化復(fù)合函數(shù)內(nèi)層函數(shù)的取值范圍的變化而變化。 下面就以一個最特殊化的情況來再次對照和說明上面的問題:自變量特殊化為常數(shù),難道一般化函數(shù)的定義域就是這個常數(shù)了?顯然不可能!而是要用到分類討論思想: 這樣一進行“最特殊化”,作為對照,上面的問題也就能得到很好的說明,也就瞬間理解了。 三、深刻反思⒈概念結(jié)論要真正深刻地理解透徹 很多人對中學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)概念、結(jié)論等等記憶得非常牢固,但是缺乏真正深刻的理解,遇到彎彎繞繞可能就走錯了岔路。數(shù)學(xué)是最具理科性質(zhì)的科目,很多的基礎(chǔ)概念、結(jié)論等等真正深刻理解了,不需要死記硬背,自然而然就在你腦海里根深蒂固了,而運用時在腦海里調(diào)動起來也更為迅捷。不過大家不要誤解,絕對不是喊大家不用去記憶了,記憶還是需要的,雖然很多人一時半刻也沒能理解得那么透徹,但是大多數(shù)的題目都是沒有彎彎繞繞的,所以沒理解透徹也先記著,這樣至少走大多數(shù)的直路先夠用了。 ⒉條條大路通羅馬,此路不通彼路通,靈活運用基礎(chǔ)方法,別讓基礎(chǔ)方法成擺設(shè)睡大覺 一些數(shù)學(xué)問題是有多種方法都可以解決的,如果當你對一種方法解決某個問題不是百分之百地確定無誤時,那么換用你確定萬無一失的方法。不要死板地“在一棵樹上吊死”,不要一直握著自認為記憶牢固了,實際上卻運用錯誤了的結(jié)論或方法不放手,還跟大家作一些無謂的激烈爭論,換個角度換條思路換種方法或許遮住眼睛的浮云立即就散了。就像最上面的題,有些人對“復(fù)合函數(shù)內(nèi)層函數(shù)的值域是外層函數(shù)的定義域”的結(jié)論沒理解透徹,不妨換“一般化與特殊化”來理解,或許就豁然開朗了。 綜上,本來是一道極其簡單的高中數(shù)學(xué)題,因為對基礎(chǔ)結(jié)論的理解不夠透徹,對基礎(chǔ)方法的運用不夠靈活,卻引發(fā)了網(wǎng)絡(luò)的激烈爭論,甚至據(jù)說部分高中數(shù)學(xué)老師都被繞暈,一些參考書都解錯,完全不至于。當然本文只是淺淺地略微討論深刻思考一下,不足之處,請大家多指正交流。 |
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