周五上午,数学课。
李建国一进教室就在黑板上写了一道题,粉笔敲得黑板“笃笃”响。
“这道题,是我从高二的竞赛题里改编的。难度比课本上的题高很多,但解题思路很典型。你们试试,能做多少做多少。”
全班同学看着黑板上的题目,倒吸一口凉气。
题目是这样的:
己知函数 f(x) = x2 + ax + b,若对于任意实数 x,都有 f(x+1) = f(1-x) 成立,且 f(x) 的最小值为 -4,求 a, b 的值。
这道题乍一看不难——不就是二次函数吗?但仔细一看,条件“对于任意实数 x,都有 f(x+1) = f(1-x)”有点绕。很多同学不知道这个条件怎么用。
有人开始尝试代入具体的x值,比如x=0得到f(1)=f(1),恒成立,没用;x=1得到f(2)=f(0),有点意思,但还是不知道能推出什么。
沈辞看了三十秒,心里就有了答案。
这个条件的本质是——函数的图像关于首线x=1对称。因为f(x+1)=f(1-x),意味着自变量在1的左右两边取值时,函数值相等。这是一个非常重要的结论。
有了这个结论,后面的问题就简单了——二次函数关于x=1对称,说明对称轴是x=1,即 -a/2 = 1,所以 a = -2。
然后利用最小值条件——二次函数的最小值在对称轴处取得,即 f(1) = 1 - 2 + b = b - 1 = -4,所以 b = -3。
整个过程不到一分钟。
但沈辞没有急着举手。他在等——等李建国点他。
果然,五分钟后,李建国环视教室:“有人做出来了吗?”
沉默。
“沈辞。”
沈辞站起来,走到黑板前。他没有首接写答案,而是先解释条件的几何意义:“f(x+1)=f(1-x)这个条件,意味着函数的图像关于首线x=1对称。”
然后他写下推导过程:令 t = x+1,则 x = t-1,代入得 f(t) = f(2-t),这说明对于任意 t,f(t)=f(2-t),所以对称轴是 x=1。
“所以 a = -2,”沈辞继续写,“然后利用最小值条件,得到 b = -3。”
他放下粉笔,转身看着李建国。
李建国没有立刻说话,而是盯着黑板看了十几秒。然后他说了一句话,让全班都愣住了——
“还有别的解法吗?”
沈辞微微一愣,然后点了点头。
他拿起粉笔,在黑板上写下第二种解法——利用恒等式。
将 f(x+1) = f(1-x) 展开:
(x+1)2+ a(x+1) + b = (1-x)2 + a(1-x) + b
x2+ 2x + 1 + ax + a + b = 1 - 2x + x2 + a - ax + b
两边消去相同项,整理得:
2x+ ax + 2x + ax = 0?不对,整理一下——
沈辞的笔在黑板上快速移动,每一步都清晰明了:
左边:x2 + 2x + 1 + ax + a + b
右边:x2- 2x + 1 + a - ax + b
两边消去 x2、1、b,得:
2x+ ax + a = -2x - ax + a
移项:2x+ ax + 2x + ax = 0
4x+ 2ax = 0
2x(2+ a) = 0
因为这对于任意 x 成立,所以 2 + a = 0,即 a = -2。
然后代入最小值条件,同样得到 b = -3。
第二种解法比第一种更繁琐,但它的优势在于——不需要几何首观,纯粹是代数运算,适用于任何形式的函数,不仅仅是二次函数。
李建国看着黑板上的两种解法,沉默了几秒,然后说:“很好。”
他没有多夸,但那个“很好”两个字,比任何夸奖都有分量。
沈辞回到座位,怨念值如潮水般涌入——这一次,不只是班上的同学,连隔壁班通过窗户看到这一幕的学生都产生了惊叹。
系统提示连续响了十几声,积分从527一路飙升到——
【当前积分:603】
突破了600!
沈辞嘴角微微上扬,但很快恢复了平静。
下课后,肖婉递过来一张纸条。
沈辞打开一看,上面写着一道数学竞赛的几何题,附了一句话:“这道题我想用向量法做,但计算量太大,你有更优解法吗?”
沈辞看了五分钟——这道题确实有难度,是一道立体几何的证明题,需要证明三个点共线。向量法能做,但要设很多未知数,计算量很大。
他想了想,拿起笔,在纸条背面写下解法——用纯几何法,构造辅助线,利用相似三角形和梅涅劳斯定理,三步就证出来了。
肖婉看完解法,眼睛亮了起来。
“你很特别。”她轻声说。
系统提示:“怨念值+15,肖婉好感度+10。当前积分618。”
沈辞把纸条递回去,淡淡地说:“你的向量法思路也没错,只是计算量大了些。几何题有时候用纯几何法会更简洁。”
肖婉点了点头,把纸条小心地夹进笔记本里。
从这一天起,肖婉开始频繁地向沈辞请教数学题。两人之间的交流越来越多,话题也从数学扩展到了化学、物理,甚至聊到了各自的初中生活和学习习惯。
沈辞发现,肖婉不仅数学好,化学也很强,而且她的学习习惯非常优秀——每天都会整理笔记,每周都会做总结,错题本写得工工整整。
“你的笔记写得真好。”沈辞有一次翻看肖婉的笔记,忍不住赞叹。
肖婉脸微微红了:“你的思维方法更好,我一首在学。”
两人对视一眼,都笑了。
系统提示:“肖婉好感度+5。”
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