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高考中一類抽象函數(shù)不等式解法的探究

2018-12-17 09:03康曉全
理科考試研究·高中 2018年10期

摘 要:以微專題的形式對一類抽象函數(shù)不等式解法進行歸納復習,透析知識點背后的本質(zhì),探索這類試題的通性、通法,從而提高學生的解題能力.

關鍵詞:抽象函數(shù)不等式;函數(shù)單調(diào)性;構造函數(shù)

基金項目:本文是福建教育學院2017年基礎教育研究立項課題“微專題視角下的高三數(shù)學復習策略研究”(編號JYYB-2017001)的階段性研究成果.

作者簡介:康曉全(1969-),男,福建龍海人,本科,中學高級教師,研究方向:數(shù)學教育研究.

縱觀近幾年的高考試卷,有關抽象函數(shù)不等式的題目考頻較高.作為考查函數(shù)性質(zhì)、導數(shù)運算、導數(shù)在函數(shù)中的應用的有效載體,它已成為高考命題的熱點.因此,本文把一類抽象函數(shù)不等式解法作為一個微專題,探究此類問題的一般解法.

解抽象函數(shù)不等式本質(zhì)上是函數(shù)單調(diào)性質(zhì)的一個應用,根據(jù)教材對函數(shù)單調(diào)性定義的敘述(以單調(diào)增函數(shù)為例),可以得到函數(shù)單調(diào)性質(zhì):若f(x)在區(qū)間I上單調(diào)遞增,對任意x1,x2∈I,且f(x1)>f(x2),則x1>x2.性質(zhì)可改寫成:(1)單調(diào)增函數(shù)f(x);(2)f(x1)>f(x2)(x1,x2∈I);(3)x1>x2.則由(1),(2)(3).

下面分別根據(jù)條件(1),(2)的三種不同呈現(xiàn)方式做歸納總結(jié).

一、條件(1)呈現(xiàn)為:函數(shù)的奇偶性、單調(diào)性的條件是顯性的

例1 (2017全國Ⅰ卷,理5)函數(shù)f(x)在(-∞,+∞)單調(diào)遞減,且為奇函數(shù).若f(1)=-1,則滿足-1≤f(x-2)≤1的x的取值范圍是( ).

A.[-2,2] B.[-1,1] C.[0,4] D.[1,3]

解析 因為-1≤f(x-2)≤1,且f(x)為奇函數(shù),所以f(1)≤f(x-1)≤f(-1)結(jié)合單調(diào)性可知-1≤x-2≤1所以1≤x≤3.

例2 (2016天津,理13)已知f(x)是定義在R上的偶函數(shù),且在(-∞,0)單調(diào)遞增,若實數(shù)a滿足f(2a-1)>f(-2),則a的取值范圍是.

解析 由題意f(x)在(0,+∞)單調(diào)遞減,又f(x)是偶函數(shù),f(2a-1)>f(-2)轉(zhuǎn)化為f(2a-1)>f(2),結(jié)合單調(diào)性可知2a-1<2,所以a-1<12.解得12

解法感悟 函數(shù)在定義域內(nèi)單調(diào)變式為不單調(diào),常結(jié)合偶函數(shù)性質(zhì)考查,利用偶函數(shù)對稱性再數(shù)形結(jié)合去掉“f”,解不等式.

二、條件(1)呈現(xiàn)為:函數(shù)的奇偶性、單調(diào)性的條件是隱性的

例3 (2017江蘇卷,理11)已知函數(shù)f(x)=x3-2x+ex-1ex,其中e是自然對數(shù)的底數(shù),若f(a-1)+f(2a2)≤0,則a的取值范圍是.

解析 易證f(-x)=-f(x),所以f(x)是R上的奇函數(shù),又f ′(x)=3x2-2+ex+1ex≥3x2-2+2ex·1ex=3x2≥0,所以f(x)在R上單調(diào)遞增.

因為f(a-1)+f(2a2)≤0,所以f(a-1)≤-f(2a2)即f(a-1)≤f(-2a2)所以a-1≤-2a2.

解得-1≤a≤12.

例4 (2015全國Ⅱ,文12)設函數(shù)f(x)=ln(1+|x|),則使得f(x)>f(2x-1)成立的x的取值范圍是( ).

A.13,1 B.-∞,13∪(1,+∞)

C.-13,13D.-∞,-13∪13,+∞

解析 由f(x)=ln(1+|x|)-11+x2可知f(x)是偶函數(shù),且在[0,+∞)是增函數(shù).

所以f(x)>f(2x-1)f(|x|)>f(|2x-1|)|x|>|2x-1|13

解法感悟 雖然條件中給出具體函數(shù)解析式 ,但不要代入函數(shù)使不等式具體化,而是要通過探究函數(shù)的奇偶性和單調(diào)性,再數(shù)形結(jié)合去掉“f”,解不等式.

三、條件(1),條件(2)為隱性呈現(xiàn)

需根據(jù)所給條件,結(jié)合導數(shù)運算構造一個新函數(shù),再利用新函數(shù)單調(diào)性及導數(shù)在函數(shù)單調(diào)性中的應用,或數(shù)形結(jié)合思想,去掉“f”,解不等式.

例5 (2015全國Ⅱ,理12)設函數(shù)f ′(x)是奇函數(shù)f(x)(x∈R)的導函數(shù),f(-1)=0,當x>0時,xf ′(x)-f(x)<0,則使得f(x)>0成立的x的取值范圍是( ).

A(-∞,-1)∪(0,1)

B (-1,0)∪(1,+∞)

C (-∞,-1)∪(-1,0)

D (0,1)∪(1,+∞)

解析 記函數(shù)g(x)=f(x)x,則g′(x)=xf ′(x)-f(x)x2.

因為當x>0時,xf ′(x)-f(x)<0,故當x>0時,g′(x)<0,所以g(x)在(0,+∞)單調(diào)遞減;

又因為函數(shù)f(x)(x∈R)是奇函數(shù),故函數(shù)g(x)是偶函數(shù),所以g(x)在(-∞,0)單調(diào)遞減,且g(-1)=g(1)=0.

當00,則f(x)>0;當x<-1時,g(x)<0,則f(x)>0.

綜上所述,使得f(x)>0成立的x的取值范圍是(-∞,-1)∪(0,1).故選A.

解法感悟 在熟悉基本求導法則和公式的基礎上,所給條件往往會給我們提供構造一個輔助函數(shù)的依據(jù),考查輔助函數(shù)的奇偶性、單調(diào)性,再數(shù)形結(jié)合去掉“f”,解不等式.

幾種導數(shù)的常見構造:

1對于f ′(x)>g′(x),構造h(x)=f(x)-g(x);

2對于f ′(x)+g′(x)>0,構造h(x)=f(x)+g(x);

3 對于xf ′(x)+f(x)>0,構造h(x)=xf(x);

4 對于xf ′(x)-f(x)>0,構造h(x)=f(x)x;

5對于f ′(x)+f(x)>0,構造h(x)=exf(x);

6 對于f ′(x)-f(x)>0,構造h(x)=f(x)ex.

如何更好地進行高三復習才能收到事半功倍的效果,是教師們一直在不斷探索的方向.本文通過將近幾年高考試題融入微專題的復習當中,精心講解,透析試題背后的本質(zhì),讓學生掌握解決此類問題的通性、通法,進而達到較好的復習效果.

參考文獻:

[1] 蘇藝偉 五環(huán)節(jié)教學,提升習題課品質(zhì)[J].中國數(shù)學教育,2017(09)::22-26.