高考功能的几个热点问题_导数论文

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函数是贯穿在中学数学中的一条主线,每年的高考对函数问题的考查所占的比例都相当大,可以说是常考常新.尤其是导数和向量进入了中学数学教材之后,给函数问题注入了生机与活力,开辟了许多新的解题途径,拓宽了高考对函数问题的命题空间.下面谈谈高考函数问题的几个热点,供复习时参考.

一、以三次函数为主线的问题

例1 已知f(x)=x[3]+bx[2]+cx+d在(-∞,0)上是增函数,在[0,2]上是减函数,且方程f(x)=0有一个根为2.

(1)求c的值;

(2)求证:f(1)≥2.

解 (1)f′(x)=3x[2]+2bx+c.由f(x)在(-∞,0)上是增函数,在[0,2]上是减函数,知当x=0时,f(x)取到极大值,则f′(0)=0,得c=0.

(2)由f(2)=0,得8+4b+d=0,即d=-4(b+2).

又f′(x)=3x[2]+2bx=0的两根分别是x[,1]=0,x[,2]=-(2b/3),且f(x)在[0,2]上是减函数,所以x[,2]=-(2b/3)≥2,即b≤-3.

于是f(1)=b+d+1=b-4(b+2)+1

=-7-3b≥2.

例2 已知实数a≠0,函数f(x)=ax(x-2)[2](x∈R)有极大值32.

(1)求实数a的值;

(2)求函数f(x)的单调区间.

解 (1)∵f(x)=ax[3]-4ax[2]+4ax,

∴f′(x)=3ax[2]-8ax+4a

=a(3x-2)(x-2).

令f′(x)=0,得x=(2/3)或x=2.

而f(x)在R上有极大值32,且f(2)=0,所以f(x)在x=(2/3)处取得极大值,即

f(2/3)=(32/27)a=32,得a=27.

(2)f′(x)=27(3x-2)(x-2),

当x<(2/3)或x>2时,f′(x)>0;

当(2/3)<x<2时,f′(x)<0.

所以函数f(x)的递增区间是(-∞,(2/3))和[2,+∞],单调递减区间是[(2/3),2].

点评 以上两题融三次函数、导数、不等式、方程等知识于一体,主要考查导数在三次函数的极值与单调性问题中的应用.

二、以抽象函数为主线的问题

例3 已知f(x)是定义在R上的不恒为零的函数,且对于任意的a、b∈R都满足:f(a·b)=af(b)+bf(a).

(1)求f(0)、f(1)的值;

(2)判断f(x)的奇偶性,并证明你的结论;

(3)若f(2)=2,u[,n]=(f(2-n)/n)(n∈N[*]),求数列{u[,n]}的前n项的和S[,n].

解 (1)f(0)=f(0·0)=0·f(0)+0·f(0)=0.

∵f(1)=f(1·1)=1·f(1)+1·f(1),

∴f(1)=0.

(2)f(x)是奇函数.

∵f(1)=f[(-1)[2]]=-f(-1)-f(-1)=0

∴f(-1)=0.

f(-x)=f(-1·x)=-f(x)+xf(-1)

=-f(x),

因此,f(x)是奇函数.

(3)由f(a[2])=af(a)+af(a)=2af(a),

f(a[,3])=a[2]f(a)+af(a[2])=3a[2]f(a),……猜测f(a[n])=na[n-1]f(a).下面用数学归纳法证明:

1°n=1时,f(a[1])=1·a[0]·f(a),公式成立.

2°假设n=k时,f(a[k])=ka[k-1]f(a)成立,那么当n=k+1时,f(a[k+1])=a[k]f(a)+af(a[k])=a[k]f(a)+ka[k]f(a)=(k+1)a[k]y(a),公式仍成立.

由上两步可知,对任意n∈N[*],f(a[n])=na[n-1]f(a)成立.于是

评析 解决抽象函数问题的关键是挖掘函数的特征,考虑特殊值代入、类比、推理等方法,或脱去抽象函数的“外衣”,化为具体的函数解决.

三、以向量知识为背景的函数问题

因为在t∈[1,+∞]上3t[2]是增函数,所以不存在k,使k≥3t[2]在[1,+∞)上恒成立.故k的取值范围是k≤3.

点评 本题融向量、函数、导数、含参数的不等式等知识于一体,解题思路是:将向量间的几何(位置)关系数量化(坐标关系),利用导数研究函数的单调性.由于向量具有几何表示和代数表示的特点,这就使其成为近几年高考表述函数问题的重要载体.

四、信息迁移中的函数问题

例5 对于[m,n]上有意义的两个函数f(x)与g(x),如果对任意的x∈[m,n],均有|f(x)-g(x)|≤1,则称f(x)与g(x)在[m,n]上是接近的,否则称为是非接近的.现在有两个函数f[,1](x)=log[,a](x-3a)与f[,2](x)=log[,a](1/x-a)(a>0且a≠1),给定区间[a+2,a+3].

(1)若f[,1](x)与f[,2](x)在给定区间[a+2,a+3]上都有意义,求a的取值范围;

(2)讨论f[,1](x)与f[,2](x)在给定区间[a+2,a+3]上是否是接近的.

解 (1)要使f[,1](x)与f[,2](2)有意义,则有

因0<a<1,可知[a+2,a+3]在x=2a的右侧,所以函数g(x)=log[,a](x[2]-4ax+3a[2])在[a+2,a+3]上为减函数,从而[g(x)][,max]=g(a+2)=log[,a](4-4a),[g(x)][min]=g(a+3)=log[,a](9-6a).

于是①式成立的充要条件是

a+3]上是非接近的.

评注 此类问题读懂题意是很关键的一步,只有搞清了题意才能确定探索方向,寻找合理的解题途径.

五、以高等数学知识为背景的函数问题

例6 设函数f(x)的定义域为D,如果函数f(x)满足:存在常数M>0,对任意x∈D,都有|f(x)|≤M成立,则称f(x)是D上的有界函数.

(1)函数f(x)=2sin(x+π/6)+3在实数集R上是不是有界函数?若是,请给出证明;若不是,请说出理由.

(2)已知f(x)=-ax,求使|f′(x)|≤1在(0,-∞)上恒成立的a的了值范围.

递增,其所有值都小于1,所以a≥0.故使|f′(x)|≤1在(0,-∞)上恒成立的a的取值范围是0≤a≤1.

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