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導數含參量問題的解法探究

2012-12-31 00:00:00陸俊利
新校園·中旬刊 2012年8期

利用導數來研究函數的單調性和極值是高考命題的熱點,近年高考導數綜合題多是已知給定函數的最大值、最小值和極值,求函數中參數的取值范圍的問題,且多以壓軸題出現.本文綜合運用數形結合、分類討論、轉化與化歸思想來探索解決此類問題的有效方法。

一、含參數不等式恒成立問題

如果已知給定函數的最大值、最小值、極值,求解函數中參數的取值范圍問題是綜合性較強的問題.解決這類問題要求學生具有較好的數學素養(yǎng)和較強的數學能力,對基本的數學思想方法有較深刻的理解和認識.常用的求解策略有:

(1)最值或值減法:若a>f(x)恒成立,則a>■.若a<f(x)恒成立,則a<■(注意有無等號).

(2)若函數在定義域內無最大值或最小值,則通過求函數的值域,利用恒成立確定a的取值范圍.

二、2010年高考課標全國卷(理)21題第二問的幾類解法

例:設函數(1)若a=0,求f(x)的單調區(qū)間;

(2)若當x≥0時,f(x)≥0,求a的取值范圍.

分析:第一問屬于導數考查的常見問題,第二問是含參數問題的求解.

(1)解:若a=0,f(x)=■ex-1-x,則f'(x)=■ex-1.

當x∈(-∞,0)時,f'(x)<0;當x∈(0,+∞)時,f'(x)>0.

故f(x)在(-∞,0)上單調遞減,在(0,+∞)上單調遞增.

(2)解法一:分類討論

因為f'(x)=■ex-1-2ax,

①由(1)知■ex≥1+x,當且僅當x=0時等號成立,所以f'(x)≥x-2ax=(1-2a)x,從而當1-2ax≥0即a≤■時,f'(x)≥0(x≥0),所以f(x)在[0,+∞)上單調遞增,而f(0)=0,于是當x≥0,f(x)≥0.

②由■ex>1+x(x≠0)可得■ex>1-x(x≠0),從而當a>■時,

f'(x)<■ex-1+2a(■e-x-1)=e-x(ex-1)(ex-2a).令■e-x(ex-1)(ex-2a)<0得1

解法二:數形結合

因為f'(x)=ex-1-2ax,令g■(x)=ex,g■(x)=1+2ax,若f'(x)≥0則ex≥1+2ax.

①當a>0時,因為x≥0所以ex≥1恒成立,故f'(x)≥0恒成立,所以a≤0時,f(x)≥0(x≥0).

②a>0時,g'■(x)=ex≥e0=1,g'■(x)=2a,若ex≥1+2ax則1≥2a即a≤■,如圖:

則0<a<■時,f'(x)≥0,f(x)在[0,+∞)上單調遞增,則f(x)≥f(0)=0,所以0<a<■時,f(x)≥0(x≥0).綜上a≤■.

解法三:洛必達法則求值域

當x≥0時,f(x)≥0,則ex-1-x-ax2≥0恒成立,則a≤■.

令g(x)=■,當x=0時分母無意義.ex=1+x+■+■+…+■,

根據洛必達法則:

limg(x)=■■=■■=■■=■,

∴g(x)≥■,又a≥g(x)恒成立,則a≤■.

再如,2010年高考課標全國卷(文):設函數f(x)=x(ex-1)-ax2.

(1)若a=■,求的單調區(qū)間;

(2)若當x≥0時,f(x)≥0,求a的取值范圍.

該題也可用以上幾種方法解決.

由以上例題可知,在含參問題中,學生要善于利用數學邏輯思維方法去分析和解決問題.

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