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短小精悍 思索不斷

2019-05-18 09:16卞蕾
考試周刊 2019年42期
關(guān)鍵詞:構(gòu)造法高考導數(shù)

摘 要:2018年高考數(shù)學全國卷Ⅱ(理科)21題是壓軸題,考查的是導數(shù)的知識,應該說這道題受到關(guān)注最多。對于學生而言挑戰(zhàn)高考題又可以讓同學們感受到當下所學知識的重要,還能和高考拉近距離。整節(jié)課利用探究的方式得到了不同的方法,最后用幾何畫板讓同學們直觀地感受了兩個函數(shù)的圖象的關(guān)系。

關(guān)鍵詞:微課;高考;導數(shù);直接法;構(gòu)造法;分離參數(shù)法

2018年高考落下帷幕已經(jīng)有一段時間,但是那些不論經(jīng)歷過高考還是即將經(jīng)歷高考的人,都在密切地關(guān)注著有關(guān)高考的一切。筆者所執(zhí)教的高三學生已經(jīng)進入了第一輪的復習階段,非常需要來一次大練兵。于是在進行導數(shù)復習的時候選擇了學生最為關(guān)心的壓軸題進行賞析,這樣既讓學生感受到高考并不可怕,更能感受到平時學習中積累的重要性。

2018年高考數(shù)學全國卷Ⅱ(理科)21題:已知函數(shù)f(x)=ex-ax2。

(1) 若a=1,證明:當x≥0時,f(x)≥1;

(2) 若f(x)在(0,+∞)只有一個零點,求a。

當2018年高考題出現(xiàn)在電子屏幕上時,同學們士氣高漲!第(1)小題同學們很快就有了答案,第二問激發(fā)了同學們挑戰(zhàn)的熱情,同學們一致表示,骨頭雖然難啃,但還是要挑戰(zhàn)!最終通過師生共同合作,得到了以下解法。

一、 解法一:(直接法)

因為f′(x)=ex-2ax,則令g(x)=f′(x)=ex-2ax,則g′(x)=ex-2a,

①當2a≤1,即a≤12時,g′(x)≥0,此時g(x)單調(diào)遞增,則有g(shù)(x)>g(0)=1>0,進而f(x)在(0,+∞)單調(diào)遞增,且f(x)>f(0)=1>0,沒有零點;

②當2a>1,即a>12時,令g′(x)>0,得x>ln(2a),此時g(x)單調(diào)遞增;

令g′(x)<0,得0

則g(x)min=g(ln(2a))=eln(2a)-2aln(2a)=2a(1-ln(2a)),

當120,從而f′(x)>0,沒有零點。當a>e2時g(x)min<0,

又g(0)=f′(0)=1>0,g(1)=f′(1)=e-2a<0,則存在x1∈(0,1),使g(x1)=f′(x1)=0,

又g(2a)=f′(2a)=e2a-4a2>(2a)2-4a2=0,則存在x2∈(ln(2a),2a),使g(x2)=f′(x2)=0,

這就是說:x∈(0,x1)時f(x)單調(diào)遞增;x∈(x1,x2)時f(x)單調(diào)遞減;x∈(x2,+∞)時f(x)單調(diào)遞增。那么f(x)的零點就完全取決于f(x2)的值。

f(x2)=ex2-ax22,又f′(x2)=ex2-2ax2=0,則f(x2)=2ax2-ax22=ax2(2-x2),

當x2<2時,f(x2)>0,無零點;當x2=2時,f(x2)=0,此時a=e24,僅有一個零點;當x2>2時,f(x2)<0,但f(4a)=e4a(1-16a3e4a)=e4a(1-16a3(e2a)2)>e4a(1-16a3(2a)4)=e4a(1-1a)>0,故有兩個零點,不合題意。綜上可知,a=e24為所求。

二、 解法二:(分離參數(shù)法)

f(x)=ex-ax2在(0,+∞)有一個零點,即ex-ax2=0只有一個正根

相當于a=exx2只有一個正根,即直線y=a與y=exx2只有一個交點。

令h(x)=exx2,則h′(x)=(x-2)exx3,

當x∈(0,2)時,h′(x)<0;當x∈(2,+∞)時,h′(x)>0。

所以h(x)在(0,2)單調(diào)增減,在(2,+∞)單調(diào)遞增,

故h(2)=e24是h(x)在(0,+∞)的最小值,所以當a=e24時只有一個交點。

三、 解法三:(構(gòu)造法)

設(shè)函數(shù)h(x)=1-ax2e-x。

f(x)在(0,+∞)只有一個零點當且僅當h(x)在(0,+∞)只有一個零點。

(i)當a≤0時,h(x)>0,h(x)沒有零點;

(ii)當a>0時,h′(x)=ax(x-2)e-x。

當x∈(0,2)時,h′(x)<0;當x∈(2,+∞)時,h′(x)>0。

所以h(x)在(0,2)單調(diào)遞減,在(2,+∞)單調(diào)遞增。

故h(2)=1-4ae2是h(x)在[0,+∞)的最小值。

①若h(2)>0,即a

②若h(2)=0,即a=e24,h(x)在(0,+∞)只有一個零點;

③若h(2)<0,即a>e24,由于h(0)=1,所以h(x)在(0,2)有一個零點,

由(1)知,當x>0時,ex>x2

所以h(4a)=1-16a3e4a=1-16a3(e2a)2>1-16a3(2a)4=1-1a>0。

故h(x)在(2,4a)有一個零點,因此h(x)在(0,+∞)有兩個零點。

綜上可知a=e24為所求。

最后同學們又踴躍的發(fā)表了自己的看法,分析幾種方法的優(yōu)劣以及自己的喜好,有人覺得構(gòu)造法更好,有人覺得分離參數(shù)法更快捷。其實從方法本身來講,沒有好壞之分,因為對學生而言,將來還會碰到很多題目,這幾種方法一定都有他的用武之地。

一節(jié)課很快結(jié)束了,同學獨立思考、熱烈討論和通力合作,進行了思想和思想的碰撞,讓這個導數(shù)問題已經(jīng)超過了它本身的意義。對于這個高考題引起的思考,對于筆者來講,不僅僅讓學生學會了這個數(shù)學題,更多的是讓學生增加了對數(shù)學學習的興趣,以及對高考的進一步的認識,同時還增強同學間的友誼以及師生間的和諧。

參考文獻:

《2018年高考數(shù)學全國卷Ⅱ》.

作者簡介:

卞蕾,中級職稱,甘肅省蘭州市,蘭州市五十一中。

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