分离常数法在含有两个量(一个常量和一个变量)的关系式(不等式或方程)中,要求变量的取值范围,可以将变量和常量分离(即变量和常量各在式子的一端),从而求出变量的取值范围。还有一种常见的应用方式是在分式型函数中,当分式的分子和分母次数相同时,常可分离出一个常数来,也称之分离常数法。
概念
对于求分式型的函数,常采用拆项使分式的分子为
常数,有些分式函数可以拆项分成一个整式和一个分式(该分式的分子为常数)的形式,这种方法叫分离常数法。分离常数法常用于求函数最值或值域等,在数列求和中也常用到,可参考例题理解。
还有一种分离常数法的应用方式是在含有两个量(一个常量和一个变量)的关系式(不等式或方程)中,要求变量的取值范围,可以将变量和常量分离(即变量和常量各在式子的一端),可参考“适用条件”中举的例子和例题6。
适用情况举例
(1)分离常数法适用于解析式为分式形式的函数,如求的值域,则可分离常数为,进而求值域,当分式的分子和分母次数相同时,常可分离出一个常数来,称之分离常数法。
(2)在含有两个量(一个常量和一个变量)的关系式(不等式或方程)中,要求变量的取值范围,可以将变量和常量分离(即变量和常量各在式子的一端),从而求出变量的取值范围,如:已知函数在区间(-1,1)上有唯一的零点,求a的取值范围。可转化为“关于x的方程在(-1,1)上有唯一的零点”,即“函数的图像有唯一公共点”。这道题就有一个常量a,一个变量x,这里就将常量a分离出来进而可以求。可参考例题6。
分式型情况
求分式函数的值域
解: 由已知有
由得
函数的值域为,
求分式函数的最值
例2 设求函数的最小值。
解:
由已知有
当且仅当即时,等式成立,所以当x=1时,取得最小值9。
在函数奇偶性中的应用
例3 设函数的最大值为M,最小值为m,则M+m为多少?
解:
令易得为
奇函数,其图像关于原点对称,所以最大值与最小值之和为零,所以M+m=2。
变式:若关于x的函数的最大值为M,最小值为N,且M+N=4,则实数t的值为多少?(答案为2)
评注: 题目中出现最大值与最小值之和等问题,可转化为对称性问题解决,通过分离常数后出现奇函数,结合图像的对称性可以迅速解题。
用于函数图像的作图
解: 本题可转化为求图像交点个数。将平方整理得由于所以图像为x轴上方的一个半圆。又所以图像是由图像向右、向下平移一个单位后得到的,其对称中心为,易得两图像交点个数为1。
评注:形如函数都可以通过分离常数进行处理,将之转化为
反比例函数,再通过平移或变换得到。有了图像就可以使很多数形结合的问题容易得到解决。
在数列中的应用
例5 设求数列的前n项和Sn。
解:
评注: 通过对an分离常数后,出现典型的
裂项求和。
常量与变量分离情况
这是某资料上的一道例题,给出的答案是.此答案也是错误的.若用分离常’数法求解就不易出错。
解: 题意即关于的方程组有唯一一组解,也即关于x的方程在(0,2)上有唯一解,得关于的方程组
有唯一解。
由图2得,或,即或这就是所求a的取值范围。