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知識交匯處命題思維探究

2015-05-30 10:48:04朱天斌
高中生學(xué)習(xí)·高三版 2015年8期
關(guān)鍵詞:交織實(shí)數(shù)零點(diǎn)

朱天斌

從2016年起,全國大部分省份(包括湖北省)將使用全國卷,因此大家應(yīng)該多研究教材,多體會近幾年的全國卷. 從總體情況看,新課標(biāo)的文、理科數(shù)學(xué)試卷整體結(jié)構(gòu)沒有變化,分值也保持不變,知識點(diǎn)的分布與覆蓋上保持相對穩(wěn)定. 堅持對基礎(chǔ)知識,數(shù)學(xué)思想方法進(jìn)行考查.

《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確提出:“從學(xué)科整體高度和思維價值的高度考慮問題,在知識網(wǎng)絡(luò)交匯點(diǎn)設(shè)計試題,使對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識的考查達(dá)到必要的深度.”通過分析近幾年的高考試題,一些回歸教材的基礎(chǔ)題知識以及新題型、新思維的交織給新高考增添了許多魅力.具體體現(xiàn)在以下幾個方面.

概念遷移后與定性或定量思考交織,注意分析,淡化運(yùn)算

例1 如圖,長方形ABCD的邊AB=2,BC=1,O是AB的中點(diǎn),點(diǎn)P沿著邊BC,CD與DA運(yùn)動,記∠BOP=x. 將動點(diǎn)P到A,B兩點(diǎn)距離之和表示為x的函數(shù)f(x),則f(x)的圖象大致為( )

[A B C D]

解析 (1)當(dāng)點(diǎn)[P]在[BC]邊上運(yùn)動時,即[0≤x≤π4]時,

[PA+PB=tan2x+4+tanx].

(2)當(dāng)點(diǎn)[P]在[CD]邊上運(yùn)動時,即[π4≤x≤3π4.]

①[x≠π2]時,[PA+PB=(1tanx-1)2+1+(1tanx+1)2+1.]

②當(dāng)[x=π2]時,[PA+PB=22].

(3)當(dāng)點(diǎn)[P]在[AD]邊上運(yùn)動時,即[3π4≤x≤π]時,

[PA+PB=tan2x+4-tanx].

從點(diǎn)[P]的運(yùn)動過程可以看出,軌跡關(guān)于直線[x=π2]對稱,且[f(π4)>f(π2)],且軌跡非線型.

答案 B

知識交織點(diǎn) 本題考查函數(shù)的圖象與性質(zhì), “P到A,B兩點(diǎn)距離之和”是橢圓概念的遷移,表面看覺得很難,但是如果認(rèn)真審題,讀懂題意,通過點(diǎn)P的運(yùn)動軌跡來判斷圖象的對稱性以及特殊點(diǎn)函數(shù)值的比較,也可較容易找到答案.

賞析 此題難點(diǎn)在于橢圓概念的遷移應(yīng)用,若[P]在以[AB]為焦點(diǎn)的橢圓上,函數(shù)[f(x)]是定值(長軸長). [P]點(diǎn)的變化分別對應(yīng)了相應(yīng)長軸長的變大→變小→變大→變小,具有對稱性且非直線型,所以選B. 類似的題目如2013年新課標(biāo)Ⅰ卷理科第1題.

例2 已知函數(shù)[f(x)=2x],[g(x)=x2+ax](其中[a∈R]).對于不相等的實(shí)數(shù)[x1,x2],設(shè)[m=f(x1)-f(x2)x1-x2],[n=g(x1)-g(x2)x1-x2]. 現(xiàn)有如下命題:

(1)對于任意不相等的實(shí)數(shù)[x1,x2],都有[m>0];

(2)對于任意的[a]及任意不相等的實(shí)數(shù)[x1,x2],都有[n>0];

(3)對于任意的[a,]存在不相等的實(shí)數(shù)[x1,x2],使得[m=n];

(4)對于任意的[a,]存在不相等的實(shí)數(shù)[x1,x2],使得[m=-n].

其中的真命題有 (寫出所有真命題的序號).

解析 設(shè)[A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2)),C(x1,g(x1)),D(x2,g(x2)).]

對于(1),從[y=2x]的圖象可看出,[m=kAB>0]恒成立,故正確.

對于(2),直線[CD]的斜率可為負(fù),即[n<0],故不正確.

對于(3),由[m=n]得,[f(x1)-f(x2)=g(x1)-g(x2)],

即[f(x1)-g(x1)=f(x2)-g(x2)].

令[h(x)=f(x)-g(x)=2x-x2-ax],

則[h(x)=2xln2-2x-a].

由[h(x)=0]得,[2xln2=2x+a],

作出[y=2xln2,y=2x+a]的圖象知,

方程[2xln2=2x+a]不一定有解,所以[h(x)]不一定有極值點(diǎn).

即對于任意的[a],不一定存在不相等的實(shí)數(shù)[x1,x2],使得[h(x1)=h(x2)]. 即不一定存在不相等的實(shí)數(shù)[x1,x2],使得[m=n]. 故不正確.

對于(4),由[m=-n]得,[f(x1)-f(x2)=g(x2)-g(x1)],

即[f(x1)+g(x1)=f(x2)+g(x2)].

令[h(x)=f(x)+g(x)=2x+x2+ax],

則[h(x)=2xln2+2x+a].

由[h(x)=0]得,[2xln2=-2x-a],

作出[y=2xln2,y=-2x-a]的圖象知,

方程[2xln2=-2x-a]必一定有解,

所以[h(x)]一定有極值點(diǎn).

即對于任意的[a],一定存在不相等的實(shí)數(shù)[x1,x2],使得[h(x1)=h(x2)].

即一定存在不相等的實(shí)數(shù)[x1,x2],使得[m=-n]. 故正確.

答案 (1)(4)

知識交織點(diǎn) 以拉格朗日中值定理為背景,將導(dǎo)數(shù)、極值、不等式與數(shù)形結(jié)合交織考查.

賞析 高考四川卷第15題歷來是一個異彩紛呈的題,個中精彩可從解析中體會到. 解決本題的關(guān)鍵是轉(zhuǎn)化思想,通過轉(zhuǎn)化使問題得以解決. 如果數(shù)學(xué)知識非常豐富,直接從以拉格朗日中值定理入手,此題更易解答.

構(gòu)造函數(shù)與分類討論,突破常規(guī)

例3 設(shè)函數(shù)[f(x)=aexlnx+bex-1x],曲線[y=f(x)]在點(diǎn)(1,[f(1)])處的切線為[y=e(x-1)+2].

(1)求[a,b];

(2)證明:[f(x)>1].

解析 (1)[a=1,b=2.]

(2)由(1)知,[f(x)=exlnx+2xex-1].

從而[f(x)>1]等價于[xlnx>xe-x-2e].

設(shè)函數(shù)[g(x)=xlnx],則[g(x)=1+lnx].

所以當(dāng)[x∈(0,1e)]時,[g(x)<0];

當(dāng)[x∈(1e,+∞)]時,[g(x)>0].

故[g(x)]在[(0,1e)]上單調(diào)遞減,在[(1e,+∞)]上單調(diào)遞增.

從而[g(x)]在[(0,+∞)]上的最小值為[g(1e)=-1e.]

設(shè)函數(shù)[h(x)=xe-x-2e],則[h(x)=e-x(1-x).]

所以,當(dāng)[x∈(0,1)]時,[h(x)>0];

當(dāng)[x∈(1,+∞)]時,[h(x)<0].

故[h(x)]在[(0,1)]上單調(diào)遞增,在[(1,+∞)]上單調(diào)遞減.

從而[h(x)]在[(0,+∞)]上的最大值為[h(1)=-1e.]

綜上,當(dāng)[x>0]時,[g(x)>h(x)],即[f(x)>1.]

知識交織點(diǎn) 本題考查導(dǎo)數(shù)的基本概念與導(dǎo)數(shù)在證明不等式中的應(yīng)用.

賞析 在第二問的證明過程中將不等式分拆為兩個函數(shù)的最大值與最小值的比較,使整個問題得到巧妙的解決,特別是不等式中出現(xiàn)了[lnx]和[ex]相關(guān)表達(dá)式一般分解為兩個函數(shù). 此種思考方式在2011年的遼寧卷,2013年的全國卷也有所體現(xiàn).

例4 已知函數(shù)[f(x)=x3+ax+14,g(x)=-lnx].用[minm,n]表示[m,n]中的最小值,設(shè)函數(shù)[h(x)=][minf(x),g(x)(x>0)],討論[h(x)]零點(diǎn)的個數(shù).

解析 (1)當(dāng)[x∈(1,+∞)]時,[g(x)=-lnx<0],

從而[h(x)≤g(x)<0],則[f(x)]無零點(diǎn).

(2)當(dāng)[x=1]時,若[a≥-54],

則[f(1)=a+54≥0],[h(1)=min{f(1),g(1)}=g(1)=0],

則[x=1]是[f(x)]的零點(diǎn)。

若[a<-54],

則[f(1)=a+54<0],[h(1)=min{f(1),g(1)}=f(1)<0],

故[x]=1不是[h(x)]的零點(diǎn).

(3)當(dāng)[x∈(0,1)]時,[g(x)=-lnx>0],

所以只需考慮[f(x)]在(0,1)上的零點(diǎn)個數(shù).

(ⅰ)若[a≤-3]或[a≥0],

則[f(x)=3x2+a]在(0,1)上無零點(diǎn),故[f(x)]在(0,1)上單調(diào).

而[f(0)=14],[f(1)=a+54],

所以當(dāng)[a≤-3]時,[f(x)]在(0,1)上有一個零點(diǎn);

當(dāng)[a≥]0時,[f(x)]在(0,1)上無零點(diǎn).

(ⅱ)若[-3則[f(x)]在(0,[-a3])上單調(diào)遞減,在([-a3],1)上單調(diào)遞增,

故當(dāng)[x]=[-a3]時,[f(x)]取得最小值,

最小值為[f(-a3)]=[2a3-a3+14].

①若[f(-a3)]>0,即[-34]<[a]<0,則[f(x)]在(0,1)上無零點(diǎn).

②若[f(-a3)]=0,即[a=-34],

則[f(x)]在(0,1)上有惟一零點(diǎn).

③若[f(-a3)]<0,即[-3

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