一道“另類(lèi)”函數(shù)小題的剖析與思考

☉浙江省紹興市高級(jí)中學(xué)　阮偉強(qiáng)

一道“另類(lèi)”函數(shù)小題的剖析與思考

☉浙江省紹興市高級(jí)中學(xué)阮偉強(qiáng)

2015年浙江省高考數(shù)學(xué)試卷（理科）中有這樣一道小題：存在函數(shù)f（x）滿(mǎn)足，對(duì)任意x∈R都有（）.

（A）f（sin2x）=sinx（B）f（sin2x）=x2+x

（C）f（x2+1）=|x+1|（D）f（x2+2x）=|x+1|

此題秉承了浙江高考數(shù)學(xué)卷一貫的命題風(fēng)格：簡(jiǎn)約而不簡(jiǎn)單.然而，從高考后的反饋看，不少學(xué)生的感覺(jué)是“另類(lèi)”，表現(xiàn)在：首先，與平常做過(guò)的大量函數(shù)小題（側(cè)重于求最值、零點(diǎn)、判斷圖像形狀等）對(duì)不上號(hào)，積累的經(jīng)驗(yàn)與方法不管用；其次，雖想到用換元法來(lái)求f（x），但對(duì)得出的答案心里仍沒(méi)底.具體就是：對(duì)選項(xiàng)A、B，令sin2x=t后，發(fā)現(xiàn)要反解出sinx及x，覺(jué)得較困難，就認(rèn)為f（x）不存在；對(duì)選項(xiàng)C，令x2+1=t，可得f（t）=|±+1|，對(duì)選項(xiàng)D，令x2+2x=t，可得x+1=±，故f（t）=|±|=.最后，想到常見(jiàn)函數(shù)解析式的形式，覺(jué)得應(yīng)選D.鑒于學(xué)生的上述困惑，筆者認(rèn)為十分有必要就考題作一番剖析與思考.

一、命題探源

初識(shí)考題，筆者便有似曾相識(shí)之感，原因是：學(xué)生手頭的教輔資料中，時(shí)不時(shí)會(huì)出現(xiàn)下列問(wèn)題：“①若f（log2x）=x，則f（2）=______；②若f（sinx）=cos3x，則f（0）=______.”等等.學(xué)生初次接觸問(wèn)題①，常常會(huì)這樣解：先用換元法求出f（x），再代入求出f（2）.而教師會(huì)引導(dǎo)學(xué)生無(wú)需求出f（x），只要直接取x=4就得f（2）=4.學(xué)生在嘗到甜頭后，會(huì)模仿著解決問(wèn)題②，就是取x=0得f（0）=cos0=1.然而，細(xì)心的學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)：若取x=π卻得f（0）=f（sinπ）=cos3π=-1，對(duì)此，學(xué)生會(huì)感到十分困惑.當(dāng)然，教師心里是清楚的.既然有f（0）=1及f（0）=-1，對(duì)照函數(shù)概念知，這樣的函數(shù)是不存在的，故問(wèn)題②是個(gè)錯(cuò)題.至此，筆者猜想：命題者或許正是從這種頗為“流行”的錯(cuò)題中獲得靈感，編制出上述考題，屬妙手偶得之作.預(yù)期的效果是：首先，在糾正“流行”錯(cuò)題的同時(shí)，考驗(yàn)了每個(gè)教師應(yīng)對(duì)和處理錯(cuò)誤的水平和能力，而從學(xué)生對(duì)考題有“另類(lèi)”之感表明，結(jié)果是不容樂(lè)觀的.其次，再一次喚醒我們要重視概念教學(xué)，要幫助和引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成從概念出發(fā)思考和解決問(wèn)題的意識(shí).

二、解法探究

基于上述探究，立足于函數(shù)的定義，考題可這樣來(lái)解.

解：對(duì)選項(xiàng)A，考慮到f（0）=f［sin（2×0）］=sin0=0，f（0）不符合函數(shù)的定義，故f（x）不存在；同理，對(duì)選項(xiàng)B可得f（0）=0及f（0）對(duì)選項(xiàng)C可得f（2）=2及f（2）=0，故選項(xiàng)A、B、C均是錯(cuò)誤的，正確答案是選項(xiàng)D.進(jìn)一步，既可用換元法來(lái)求f（x），也可以直接配湊來(lái)求，具體就是：f（x2+2x）=f［（x+1）2-1］=|x+1|=，故存在函數(shù)

三、拓展

顯然，從考題中可提煉出下列值得思考的問(wèn)題：一般地，設(shè)函數(shù)g（x）與φ（x）有相同的定義域?yàn)镈，是否存在函數(shù)f（x），對(duì)任意的x∈D，使得f［g（x）］=φ（x）成立？經(jīng)研究，可獲得下列3個(gè)結(jié)論：

結(jié)論1：若g（x）為一一對(duì)應(yīng)型函數(shù)，則存在函數(shù)f（x），對(duì)任意的x∈D都有f［g（x）］=φ（x）.

證明：設(shè)g（x）的值域?yàn)镸，由于g（x）為一一對(duì)應(yīng)型函數(shù)，對(duì)M中的任意y0，g（x）的定義域中有唯一的x0與之對(duì)應(yīng)，故f（y0）有唯一值φ（x0）與之對(duì)應(yīng)，故f（x）表示函數(shù)關(guān)系，即函數(shù)f（x）存在.

結(jié)論2：若g（x）為多對(duì)一型函數(shù)，而φ（x）屬于一一對(duì)應(yīng)型函數(shù)，則不存在函數(shù)f（x），對(duì)任意的x∈D都有f［g（x）］=φ（x）.

證明：由于g（x）是多對(duì)一型函數(shù)，故g（x）的定義域中必存在有x1≠x2，使g（x1）=g（x2）=y0，所以f（y0）=φ（x1）= φ（x2），但φ（x）屬于一一對(duì)應(yīng)型函數(shù)，所以φ（x1）≠φ（x2），即對(duì)于f（y0）而言，有兩個(gè)不同的值φ（x1）和φ（x2）與之對(duì)應(yīng)，故f（x）不存在.

結(jié)論3：若g（x）、φ（x）均為多對(duì)一型函數(shù)，則對(duì)任意的x∈D使得f［g（x）］=φ（x）成立的f（x）可能存在，也可能不存在.

不難發(fā)現(xiàn)，考題正是基于結(jié)論3編制而成.

四、思考

總之，考題再次告誡我們：概念和定義是數(shù)學(xué)的根基，是數(shù)學(xué)內(nèi)容的高度總結(jié)和抽象，用其作為解題的手段往往能為我們提供思考的方向而直擊問(wèn)題要害.那么，如何“玩概念”呢？筆者的感悟是：既要重視概念教學(xué)的前半段，也要重視概念教學(xué)的后半段.前半段就是：概念教學(xué)起始，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景固然重要，但更重要的是能多渠道、多視角，幫助學(xué)生揭示和理解概念的本質(zhì)、內(nèi)涵與外延；后半段是：概念的應(yīng)用，要讓學(xué)生養(yǎng)成從概念出發(fā)思考問(wèn)題的意識(shí)與習(xí)慣.事實(shí)上，凡是參加過(guò)高考閱卷的老師，都會(huì)有這樣的體會(huì)：解答題中的大量低分卷，多半是概念理解不到位、甚至不準(zhǔn)確所造成的.總之，如何“玩概念”是數(shù)學(xué)教學(xué)的一個(gè)永恒課題，值得我們一線(xiàn)教師不斷實(shí)踐與探索.

1.徐智愚．爭(zhēng)執(zhí)與創(chuàng)意：對(duì)一個(gè)錯(cuò)題的再探究［J］．?dāng)?shù)學(xué)教學(xué)，2015（4）.

2.何永堅(jiān)．打破定勢(shì)，追求靈動(dòng)——由高考數(shù)學(xué)命題“吐槽”引發(fā)的思考［J］．中學(xué)數(shù)學(xué)（上），2015（10）.