函数与导数压轴题解法浅析论文_王维华 尹丽娥

函数与导数压轴题解法浅析论文_王维华 尹丽娥

山东省昌邑市文山中学 261300

本文就目前函数与导数高考压轴题主要类型及解法进行举例阐述:

一、待定常数法

(2017年课标卷文21题)f(x)=(1-x2)ex。1.略。2.x≥0时,f(x)≤ax+1求a的范围。题目不难,可以选择洛必达法则,解法如下:①当x=0时,f(0)=(1-02)e0=a·0+1,此时a∈R。②当x>0时,f(x)=(1-x2)ex<ax+1a> ,构造函数h(x)= ,则h`(x)= ,记p(x)=(-x3-x2+x-1)ex+1则p`(x)=-x(x2+4x+1)ex,故p(x)在(0,+∞)上单调递减,且p(0)=0∴p(x)<0即h`(x)=<0,limh(x)=lim =lim=1,故a的取值范围是[1,+∞)。

若不会使用洛必达法则,可选用常见的待定常数法,也是本文重点介绍的方法,解法如下:当x>0时,对f(x)=(1-x2)ex<ax+1构造含有待定常数的函数式。比如:设g(x)=(1-x2)ex-1<x-1(x>0)其中k是待定的常数。则g`(x)=(-x2-2x+1)ex-k[待定的常数是这样确定的,使构造的函数的导数值在定义域内不小于(不大于)0]。

如k=1则g`(x)=(-x2-2x+1)ex-k<g`(0)= 0,在(0,+∞)上g`(x)<0,∴g(x)单调递减。g(x)<g(0)=0,(1-x2)ex-x-1<0,得到 <1(x>0)。①

要f(x)=(1-x2)ex<ax+1(x>0)只需 <a(x>0) ②

结合①与②得a≥1。综上所述,a的取值范围是[1,+∞)。

该方法备选练习:2016年四川高考理科第21题;2015年山东理科第21题;2014年新课标理科第21题。

二、参变量分离法(完全分离或部分分离)

(2016年新课标全国卷)已知函数f(x)=(x-2)ex+(x-1)2有两个零点。

(1)求a的取值范围。

(2)设x1,x2是f(x)的两个零点,证明x1+x2<2。第(1)问,若选择参变量完全分离:令f(x)=(x-2)ex+a(x-1)2=0显然x≠1。则a=  记g(x)=则g`(x)=  ,

I.当x<1时,g`(x)>0,g(x)在(-∞,1)上单调递增,而当x→-∞时,g(x)→0。当x→1-时g(x)→+∞,即g(x)在(-∞,1)上的值域是(0,+∞)。

II.当x>1时,g`(x)<0,g(x)在(1,+∞)上单调递减,而当x→1+时g(x)→+∞。当x→+∞时,g(x)→-∞。即g(x)在(1,+∞)上的值域是(-∞,+∞),结合g(x)的图像易知f(x)存在两个零点,即方程a=g(x)有两个实根,则a的取值范围是(0,+∞)。

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第(1)问,若选择参变量部分分离:令f(x)=(x-2)ex+a(x-1)2=0,显然x≠1。则a(x-1)=  记:h(x)=  则h`(x)=<0∴h(x)在(-∞,1)和(1,+∞)上均单调递减。当x→-∞时,h(x)→0。当x→1-时h(x)→-∞。当x→1+时h(x)→+∞。当x→+∞时h(x)→-∞。

结合h(x)的图像易知f(x)有两个零点,即y=a(x-1)这条动直线与图像有两个不同的交点。结合图像可知a>0。

说明:部分分离是参数分离的变通处理,它可以灵活地分配左右两端的式子结构,做到以简驭繁。

三、极值点偏移问题

借助本文已经提及的2016年全国卷压轴题中的第(2)问加以介绍。

解析:根据第一问的结果,不妨设x1<1<x2<2,使f(x1)=f(x2)=0,即{(x1-2)ex +a(x1-1)2=0,(x2-2)ex +a(x2-1)2=0,两式相减得(x1-2)ex -(x2-2)ex =a(x2-1)2-a(x1-1)=a(x2-x1)(x1+x2-2),假设x1+x2≥2,则a(x2-x1)(x1+x2-2)≥0,则(x1-2)ex ≥(x2-2)ex ,即(2-x1)ex ≤(2-x2)ex 两边同时取对数ln(2-x1)+x1≤ln(2-x2)+x2,即  ≥1  ①

而又由对数平均不等式知

= < ≤1  ②

由①②两式的矛盾知假设不成立。∴x1+x2<2。

我们针对此类问题还可以进行变式探究,由x1+x2<2引申到求出x1+x2具体的取值范围。进一步引出求x1,x2的取值范围之类的题目。

“极值点偏移问题”备选训练题:已知函数f(x)=xe-x(x∈R),(1)求函数f(x)的单调区间和极值;(2)已知函数y=g(x)的图像与函数y=f(x)的图像关于直线x=1对称,证明:当x>1时,f(x)>g(x)。

四、常用函数型不等式

有三种函数型不等式在高考中出现频率较高,先让我们看一下这些不等式。记住后较容易产生解题思路。

①ex≥x+1;ln(x+1)≤x,(x>-1);=1- ≤lnx≤x-1,(x>0)。

②- ≤lnx≤ x,(x>0)。

③lnx≥ ,(x≥1);lnx≥ ,(0<x≤1)。

例题:已知函数f(x)=ex-ln(x+m)。(1)设x=0是f(x)的极值点,求m并讨论f(x)的单调性;(2)当m≤2时,证明: f(x)>0。

解析:第(1)问略。(2)可利用常见函数型不等式ex≥x+1或lnx≤x-1,(x>0)进行放缩,再构造函数证明。

说明:先利用函数型不等式进行适当放缩,然后构造函数加以证明。

论文作者:王维华 尹丽娥

论文发表刊物:《教育学文摘》2018年9月总第277期

论文发表时间:2018/8/22

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