陳宏
摘要:本文中對(duì)2022年浙江省高考數(shù)學(xué)試卷進(jìn)行評(píng)析,通過(guò)分析試卷的整體難度、試題的特點(diǎn)、解決方法,并與新高考全國(guó)卷進(jìn)行差異對(duì)比,為學(xué)生更好地適應(yīng)全國(guó)新高考的評(píng)價(jià)方式及在學(xué)習(xí)中培養(yǎng)核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力做導(dǎo)向.
關(guān)鍵詞:高考數(shù)學(xué);關(guān)鍵能力;核心素養(yǎng)
2022年浙江省高考數(shù)學(xué)試卷是2014年浙江省實(shí)施高考改革——數(shù)學(xué)文理合卷考試以來(lái)浙江省自主命題的收官之作,特殊的年份和疫情給高考命題和備考都帶來(lái)了挑戰(zhàn).針對(duì)2022 年浙江省高考數(shù)學(xué)試題的內(nèi)容特點(diǎn)和解決方法以及其與新高考全國(guó)卷的差異,筆者談?wù)勛约旱恼J(rèn)識(shí),以期能讓學(xué)生更好地適應(yīng)全國(guó)新高考的評(píng)價(jià)方式.
1 依綱靠本,平穩(wěn)收官
2022年浙江省高考數(shù)學(xué)試題堅(jiān)持立足基礎(chǔ)、素養(yǎng)導(dǎo)向、能力立意的命題原則,秉持了浙江省自主命題以來(lái)的簡(jiǎn)約且具內(nèi)涵的風(fēng)格.整卷保持了浙江卷“低起點(diǎn)、有梯度、多層次、重區(qū)分”的經(jīng)典特色,嚴(yán)格遵循《考試說(shuō)明》《浙江省高中數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)》,全面考查了高中階段的主要內(nèi)容、核心思想方法及考生的學(xué)科關(guān)鍵能力.試題貼近高中數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)際,整體難度與2021年浙江卷難度相當(dāng),在結(jié)構(gòu)、題型、內(nèi)容、分值等方面保持穩(wěn)定,試題注重基礎(chǔ)知識(shí)和通性通法的考查,在傳承經(jīng)典的同時(shí)注重變化,適度創(chuàng)新.在體現(xiàn)對(duì)考生人文關(guān)懷的同時(shí)有利于高校合理選拔人才和正確引導(dǎo)中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué),平穩(wěn)收官.
2 傳承經(jīng)典,準(zhǔn)確區(qū)分
2022年試題檢測(cè)全面、凸顯本質(zhì),重在理解,準(zhǔn)確區(qū)分.選擇題難度較2021年略降,有利于降低考生的焦慮情緒.如單項(xiàng)選擇題第 1~7 題,這些試題或源于課本或改編自課本中的例題、歷年的浙江卷高考題等,體現(xiàn)了試題的基礎(chǔ)性;第1題考查集合運(yùn)算,第2 題考查復(fù)數(shù)相等的概念,第3題考查線性規(guī)劃,第4題考查三角函數(shù)和簡(jiǎn)單邏輯用語(yǔ),第 5 題考查三視圖、組合體的體積求解(球的體積公式與圓臺(tái)體積公式的簡(jiǎn)單應(yīng)用),第 6題考查三角函數(shù)圖象的平移,第7題考查指數(shù)、對(duì)數(shù)運(yùn)算.填空題難度與2021年相當(dāng),第11題考查了數(shù)學(xué)文化知識(shí)也是植根于教材且注重內(nèi)容的交叉,第12題考查了二項(xiàng)式定理與賦值法,第13題考查了特殊條件下三角函數(shù)值的計(jì)算,第14題考查了二次函數(shù)與“對(duì)勾”函數(shù)的圖象與性質(zhì)、數(shù)形結(jié)合的思想方法,計(jì)算量較小.解決這些試題只要平時(shí)學(xué)習(xí)中概念理解到位、考試時(shí)計(jì)算認(rèn)真即可,體現(xiàn)一個(gè)“穩(wěn)”字,也為考生增加了信心[1].
試卷同時(shí)編制了一些層次高、思維妙、解法巧的新題.如,第8題是立體幾何中線線角、線面角、二面角的大小比較,主要考查最大角定理與三類(lèi)空間角的定義,與2018年的選擇題雖類(lèi)似但需理解深刻
各類(lèi)角的定義;第9題為多絕對(duì)值函數(shù)應(yīng)用,需熟練掌握
絕對(duì)值的運(yùn)算意義或圖象;第10題是遞推數(shù)列的考查;第17題是多向量模長(zhǎng)的計(jì)算,需對(duì)回歸圓心后進(jìn)行向量的轉(zhuǎn)化,要求掌握基底轉(zhuǎn)化的本質(zhì)和數(shù)形結(jié)合的方法;第20題是數(shù)列題但與以往求和的考查不同;第21題是橢圓上點(diǎn)到一個(gè)定點(diǎn)的距離的最值問(wèn)題,需對(duì)距離公式以及通性通法理解到位且注重算理;第22題函數(shù)與導(dǎo)數(shù)題都是在常見(jiàn)的背景中以新的角度設(shè)計(jì)問(wèn)題,重視思維和運(yùn)算能力.這些試題體現(xiàn)一個(gè)“變”字,也為高考的選拔增添了公平性.
3 守正出新,關(guān)注素養(yǎng)
試題全面考查的同時(shí),突出了函數(shù)、幾何等重點(diǎn)內(nèi)容.2022 年的浙江高考數(shù)學(xué)試卷沒(méi)有超綱試題,部分試題直擊概念本質(zhì),雖取材背景熟悉,但著眼變化,適度創(chuàng)新,同時(shí)關(guān)注核心素養(yǎng).第9題是含參絕對(duì)值不等式求參數(shù)的范圍,可小題小做(對(duì)自變量賦特殊值)或采用通性通法(結(jié)合參數(shù)分離、直觀想象、數(shù)形結(jié)合等思想方法)得出答案,較2021年的第9題難度有所下降,但對(duì)細(xì)心認(rèn)真卻數(shù)學(xué)邏輯不夠強(qiáng)的同學(xué)來(lái)說(shuō)有一個(gè)比較“委屈”的坑.第10題對(duì)思維能力與計(jì)算能力的要求都較高,主要考查數(shù)列的性質(zhì)與有限項(xiàng)放縮求和,對(duì)學(xué)生能否選擇合適的方法、放縮求和的運(yùn)算等綜合能力有一定的要求,但思路與2021年第10題較為相似,一定程度上降低了學(xué)生對(duì)壓軸選擇題的恐懼感. 第17題作為填空壓軸題仍和2021年保持方向一致,考查向量的轉(zhuǎn)化以及運(yùn)算,且將向量放入正八邊形中結(jié)構(gòu)新穎,但因?yàn)樘岬搅藛挝粓A,因此將向量起點(diǎn)回歸原點(diǎn)(圓心)對(duì)向量進(jìn)行轉(zhuǎn)化[2],繼而化繁為簡(jiǎn)求得答案,所以感覺(jué)難度比2021年第17題小,重在思維的創(chuàng)新和學(xué)生直觀想象、數(shù)學(xué)運(yùn)算等核心素養(yǎng)的考查,體現(xiàn)了命題者的良苦用心.
解答題第20題背景熟悉但立意獨(dú)特,在第(2)小題考查了函數(shù)思想及應(yīng)用一元二次方程根的存在性條件(判別式法),得到通項(xiàng)與公差的不等關(guān)系,繼而求解公差的范圍,較之前的高考數(shù)學(xué)試題中常見(jiàn)考查求和的題型有所創(chuàng)新并注重思維的靈活性.第22題(2)(3)小題考查了函數(shù)、導(dǎo)數(shù)、不等式的綜合運(yùn)用,只有深刻理解問(wèn)題本質(zhì),才能完整解決整個(gè)問(wèn)題,特別考查學(xué)生的邏輯推理、直觀想象和數(shù)學(xué)運(yùn)算等核心素養(yǎng),有很好的選拔功能.
3.1 傳承經(jīng)典,凸顯本質(zhì),注重算理
例1 ( 2022 年浙江省高考數(shù)學(xué)試題第 9 題)已知a,b∈R,若對(duì)任意x∈R,ax-b+x-4-2x-5≥0,則(? ).
A.a≤1,b≥3
B.a≤1,b≤3
C.a≥1,b≥3
D.a≥1,b≤3
分析:結(jié)合參數(shù)分離法,可將不含參數(shù)的兩項(xiàng)絕對(duì)值移項(xiàng)到不等式右邊,可得ax-b≥2x-5-x-4.分別畫(huà)出不等式左右兩邊對(duì)應(yīng)的函數(shù)圖象,如圖1.由圖象及斜率知a≥3,1≤b≤3或1≤a<3,1≤b≤4-3a≤3.故選:D.
或者小題小做,由于x的任意性對(duì)自變量x進(jìn)行賦值,考慮移項(xiàng)后絕對(duì)值外的符號(hào),因此可賦值x=b,x=4求得a,b范圍.如取x=4,則不等式變?yōu)閍4-b-3≥0,所以a≠0,b≠4,排除選項(xiàng)A,B,C.故選:D.
但是也有細(xì)心的考生用以下的數(shù)據(jù)驗(yàn)證:令a=1,b=3,x=4,則不等式ax-b+x-4-2x-5≥0不成立,竟沒(méi)有正確答案?事實(shí)上如圖1,當(dāng)a≥1時(shí),a4-b≥3,解得b≤4-3a,則當(dāng)a≥3時(shí),b取到最大值3.此處b是一個(gè)與a關(guān)聯(lián)的量,并非所有的大于1的a與小于3的b都能使得題設(shè)不等式成立,因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題讓我們求的不是充要條件,而是使原題設(shè)不等式成立的a,b必須滿足的必要條件,即求a的最小值與b的最大值.這道題對(duì)于不甚了了的學(xué)生來(lái)說(shuō)構(gòu)不成問(wèn)題,對(duì)深諳數(shù)學(xué)邏輯或?qū)A(chǔ)知識(shí)掌握扎實(shí)的考生來(lái)說(shuō)也不成問(wèn)題,但對(duì)于細(xì)心認(rèn)真但邏輯思維能力不夠強(qiáng)的學(xué)生來(lái)說(shuō)冷不丁考慮到這一點(diǎn),算一個(gè)“痛點(diǎn)”.
評(píng)注:類(lèi)似思維的問(wèn)題在 2019 年浙江卷第9題、2020年浙江卷第9題中都出現(xiàn)過(guò),也是求解參數(shù)必須滿足的必要條件,這類(lèi)題目強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)學(xué)概念與函數(shù)本質(zhì)、圖象特征的理解,能多維度考查學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)思維等.
例2 ( 2022 年浙江省高考數(shù)學(xué)試題第 21 題)如圖2,已知橢圓x212+y2=1,A,B是橢圓上異于P0,1的兩點(diǎn),且AB過(guò)點(diǎn)Q0,12,若直線AP,BP分別交直線l:y=-12x+3于C,D兩點(diǎn).
(1)求橢圓上的點(diǎn)到點(diǎn)P距離的最大值;
(2)求CD的取值范圍.
分析:本題第(1)小題主要考查兩點(diǎn)間的距離公式及消元的思想.設(shè)橢圓上任意一點(diǎn)M(x,y),則|PM|2=x2+(y-1)2=12-12y2+y2-2y+1=-11y2-2y+13,y∈-1,1,而函數(shù)z=-11y2-2y+13的對(duì)稱軸為y=-111∈[-1,1],則|PM|max=14411=121111.即點(diǎn)P到橢圓上點(diǎn)的距離的最大值為121111.
本題第(2)小題主要考查直線與圓錐曲線的位置關(guān)系,同時(shí)考查解析幾何的基本思想方法、綜合應(yīng)用知識(shí)的能力、邏輯推理和數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng).這些都是高中解析幾何中最核心的知識(shí)、技能、思想方法和核心素養(yǎng).
第(2)小題的解題方法有很多,由于點(diǎn)A,B是過(guò)點(diǎn)Q的直線與橢圓的交點(diǎn),故自然想到可以“設(shè)線”,聯(lián)立橢圓與過(guò)點(diǎn)Q的直線方程得到A,B兩點(diǎn)的坐標(biāo)關(guān)系,繼而分別聯(lián)立直線AP與直線l的過(guò)程、直線BP與直線l的方程得到點(diǎn)C,D的坐標(biāo),從而求得CD的表達(dá)式及范圍,即為解法1.此種解法雖然思維入口較寬但深入較難,運(yùn)算量較大.
也可以直接結(jié)合問(wèn)題本質(zhì)求C,D兩點(diǎn)距離,故可直接“設(shè)點(diǎn)”解決.設(shè)出點(diǎn)C,D的坐標(biāo),解得點(diǎn)A,B的坐標(biāo),利用點(diǎn)A,Q,B共線得到點(diǎn)C,D的坐標(biāo)的等量關(guān)系,繼而消元求得CD的表達(dá)式及范圍,即為解法2.解法2較解法1運(yùn)算量減少,但是審題時(shí)需要把握問(wèn)題的本質(zhì).此兩種解法正說(shuō)明了解析幾何問(wèn)題中的少思多算或多思少算;也說(shuō)明了該問(wèn)題突破的關(guān)鍵都是需建立起A,B,C,D四點(diǎn)之間的聯(lián)系,并實(shí)現(xiàn)消參,用盡可能少的參數(shù)表示CD.
如果對(duì)此題繼續(xù)做一個(gè)探究,會(huì)發(fā)現(xiàn)通過(guò)仿射變換,將橢圓化成圓,在圓中應(yīng)用圓冪定理便可將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為三角形中的邊長(zhǎng)求解問(wèn)題,也可得到CD的表達(dá)式,繼而求解范圍,即為解法3.
(2)解法1:設(shè)直線AB:y=kx+12,A(x1,y1),B(x2,y2).
聯(lián)立直線AB與橢圓方程y=kx+12,x212+y2=1,消去y并整理,可得(12k2+1)x2+12kx-9=0.
由韋達(dá)定理,可得
x1+x2=-12k12k2+1,x1x2=-912k2+1.
所以|x1-x2|=(x1+x2)2-4x1x2=(-12k12k2+1)2+3612k2+1=616k2+112k2+1.
設(shè)C(x3,y3),D(x4,y4),直線AP:y=y1-1x1\5x+1,直線BP:y=y2-1x2x+1.
聯(lián)立y=y1-1x1x+1,y=-12x+3和y=y2-1x2x+1,y=-12x+3,
可得x3=4x1(2k+1)x1-1,x4=4x2(2k+1)x2-1.
由弦長(zhǎng)公式,可得
CD=1+14x3-x4
=524x12k+1x1-1-4x22k+1x2-1.
=524(x1-x2)2k2+1x1x2-2k+1x1+x2+1
由x1+x2=-kk2+112,x1x2=-34k2+112,x1-x2=616k2+112k2+1,得
x3-x4=316k2+13k+1.
令t=3k+1∈R,則
x3-x4=454t-452+925≥125.
所以CD≥52×125=655,此時(shí)t=3k+1=2516,k=316.
上述解法運(yùn)算量較大在于設(shè)點(diǎn)坐標(biāo)較多,聯(lián)立方程次數(shù)也較多.因此基于優(yōu)化運(yùn)算的目的,問(wèn)題求的是C,D兩點(diǎn)距離,故可直接設(shè)出關(guān)鍵點(diǎn)C,D的坐標(biāo),表示出CD并求得范圍.
解法2:設(shè)C2c,3-c,D2d,3-d,則CD=5c-d,直線PC:y=2-c2cx+1.
聯(lián)立y=2-c2cx+1,x212+y2=1,得
A3c2-6cc2-3c+3,-c22+3c-3c2-3c+3.
由結(jié)構(gòu)對(duì)稱,同理可得
B3d2-6dd2-3d+3,-d22+3d-3d2-3d+3.
由點(diǎn)A,Q,B共線,得
-d22+3d-3d2-3d+3-123d2-6dd2-3d+3=-c22+3c-3c2-3c+3-123c2-6cc2-3c+3.
整理得5cd-9(c+d)+18=0,即d=9c-185c-9.
所以,可得c-d=c-9c-185c-9=5c-95+95·15c-9≥2925=65,
當(dāng)且僅當(dāng)c-95=35時(shí),等號(hào)成立.
故CD=5c-d≥655.
對(duì)此題繼續(xù)做一個(gè)探究,會(huì)發(fā)現(xiàn)通過(guò)仿射變換,將橢圓化成圓,在圓中應(yīng)用圓冪定理便可將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為三角形中的邊長(zhǎng)求解問(wèn)題,避免了聯(lián)立方程求CD的范圍.
解法3:對(duì)橢圓 x212+y2=1 進(jìn)行伸縮變換x′=x,y′=23y, 得到圓x′2+y′2=12,即x2+y2=12.
則l′:y=-3x+63,P′0,23,
Q′0,3.如圖3,過(guò)P′作P′I⊥C′D′于點(diǎn)I,則
P′I=23.
設(shè)∠A′P′O=α,∠D′P′O=β ,則∠A′=π2-β,∠P′B′A′=π2-α,∠P′C′D′=π6+α,∠P′D′C′=β-π6.在△A′P′Q′,△B′P′Q′中, 分別由正弦定理,得
|A′Q′|sin α=|P′Q′|sinπ2-β,|B′Q′|sin β=|P′Q′|sinπ2-α .于是
|A′Q′|=3sin αcos β,|B′Q′|=3sin βcos α .
由圓冪定理|A′Q′|·|B′Q′|=R2-OQ′2=9,得tan αtan β=3.
故|C′D′|=|C′I|+|D′I|=23tanα+π6+23tanβ-π6=231-33tan α33+tan α+1-33tan βtan β-33
設(shè)tan α=t則tan β=3t.
故|C′D′|=23-433+43t+3+3693-3t≥23-433+(2+6)2103=245.
(權(quán)方和不等式.)
故CD1+k2=C′D′1+k′2≥2451+3=125.
即CD≥1+14×125=655.
評(píng)注:以上方法均是解決直線與橢圓位置關(guān)系的通性通法,其中前兩種解法在日常復(fù)習(xí)中用的較多,需要扎實(shí)的數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng).解法3在化橢圓為圓的基礎(chǔ)上借助圓的幾何特性,把多個(gè)變量轉(zhuǎn)化為一個(gè)變量,2020年浙江卷的第21題也可使用此法,使得問(wèn)題的呈現(xiàn)更直觀,解法更為簡(jiǎn)潔[3].橢圓化圓也使問(wèn)題本質(zhì)更清晰,該方法在一一對(duì)應(yīng)思想的指導(dǎo)下完成了問(wèn)題轉(zhuǎn)化和思路突破,這種聚焦核心素養(yǎng)的創(chuàng)新思維培養(yǎng)應(yīng)成為數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的核心,在平時(shí)教學(xué)中需引起重視.解析幾何問(wèn)題對(duì)廣大考生來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn),計(jì)算對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)更是痛點(diǎn).故需在復(fù)習(xí)中引導(dǎo)學(xué)生注重思維,講究算理,突破關(guān)鍵,鼓勵(lì)他們運(yùn)用合理的思維結(jié)合運(yùn)算技巧找關(guān)鍵點(diǎn),計(jì)算到底,從而提升數(shù)學(xué)運(yùn)算能力和綜合能力.
3.2 守正出新,考查能力,聚焦素養(yǎng)
例3 (2022年年浙江省高考數(shù)學(xué)試題第20題)已知等差數(shù)列an的首項(xiàng)a1=-1,公差d>1.記an的前n項(xiàng)和為Sn(n∈N*).
(1)若S4-2a2a3+6=0,求Sn;
(2)若對(duì)于每個(gè)n∈N*,存在實(shí)數(shù)cn,使an+cn,an+1+4cn,an+2+15cn成等比數(shù)列,求d的取值范圍.
分析:(1)由等差數(shù)列an的首項(xiàng)a1=-1及S4-2a2a3+6=0可得關(guān)于公差d的方程d2=3d,
再由公差d>1的范圍可得d=3,繼而由等差數(shù)列的前n項(xiàng)和公式可得Sn=na1+n(n-1)2d=-n+3n2-3n2=3n2-5n2.
(2)由an+cn,an+1+4cn,an+2+15cn成等比數(shù)列,可得關(guān)于cn的二次方程,由判別式法可得d的表達(dá)式,分類(lèi)討論可得d的取值范圍.
解析:(2)因?yàn)閷?duì)每個(gè)n∈N*,存在實(shí)數(shù)cn,使an+cn,an+1+4cn,an+2+15cn成等比數(shù)列,
則(a1+nd+4cn)2=[a1+(n-1)d+cn]\5[(a1+(n+1)d+15cn],a1=-1.
整理可得c2n+[(14-8n)d+8]cn+d2=0,則Δ=14d-8an+12-4d2≥0.
所以an+1≥2d,或2an+1≤3d恒成立,即得n-2d≥1,或2n-3d≤2恒成立.
當(dāng)n=1時(shí),因?yàn)閐>1,故n-2d≥1不成立,但2n-3d≤2成立;
當(dāng)n=2時(shí),n-2d≥1不成立,此時(shí)需要2n-3d≤2,解得d≤2;
當(dāng)n≥3時(shí),因?yàn)閐>1,所以n-2d≥1恒成立.
綜上所述,d∈(1,2].
評(píng)注:本題第(2)小題設(shè)問(wèn)靈活,應(yīng)用一元二次等式成立的判斷方法(判別式法),得到通項(xiàng)與公差的不等關(guān)系,繼而求解公差范圍的方法對(duì)學(xué)生的應(yīng)變能力和把握問(wèn)題本質(zhì)的能力有一定的要求.最后的分類(lèi)討論則考查了學(xué)生的數(shù)據(jù)分析、邏輯推理等素養(yǎng).創(chuàng)新的設(shè)計(jì)也要求平時(shí)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生透徹理解基礎(chǔ)概念知識(shí),從而學(xué)會(huì)以不變應(yīng)萬(wàn)變.
例4 (2022 年浙江省高考數(shù)學(xué)試題第22 題)設(shè)函數(shù)f(x)=e2x+ln x(x>0).
(1)求f(x)的單調(diào)區(qū)間;
(2)已知a,b∈R,曲線y=f(x)上不同的三點(diǎn)(x1,f(x1)),(x2,f(x2)),(x3,f(x3))處的切線都經(jīng)過(guò)點(diǎn)(a,b).證明:
①若a>e,則0 ②若0 (注:e=2.71828…是自然對(duì)數(shù)的底數(shù).) 分析:第(1)問(wèn)和2021年浙江卷最后一題第(1)問(wèn)類(lèi)似,也是考查函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,但涉及的函數(shù)更為常規(guī),入口較寬.常用思路是從求導(dǎo)函數(shù)開(kāi)始f′(x)=-e2x2+1x=2x-e2x2(x>0),從而由f′(x)=0,得x=e2,于是f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為0,e2,單調(diào)遞增區(qū)間為e2,+∞. 第(2)小題從函數(shù)存在三條切線且經(jīng)過(guò)同一個(gè)點(diǎn)入手,分兩類(lèi)情況證明不等式成立,較為復(fù)雜.因此先解決大前提條件(導(dǎo)數(shù)背景下的切線條數(shù)問(wèn)題一般轉(zhuǎn)化為切點(diǎn)方程解的個(gè)數(shù)問(wèn)題)后分類(lèi)解答.①可由題設(shè)構(gòu)造關(guān)于切點(diǎn)橫坐標(biāo)的方程,根據(jù)方程有3個(gè)不同的解,等價(jià)轉(zhuǎn)化為函數(shù)有3個(gè)不同的正零點(diǎn)問(wèn)題,再根據(jù)零點(diǎn)存在定理及性質(zhì)轉(zhuǎn)化需求證的不等式.②結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜,解決復(fù)雜問(wèn)題的思想方法仍然是等價(jià)轉(zhuǎn)化,將不熟悉問(wèn)題轉(zhuǎn)化為熟悉問(wèn)題來(lái)解答,并輔以消元思想,將多元函數(shù)問(wèn)題設(shè)法轉(zhuǎn)化為單元問(wèn)題來(lái)處理. 證明:(2)①過(guò)三點(diǎn)的切線方程分別為 y=f′(x1)(x-x1)+f(x1), y=f′(x2)(x-x2)+f(x2), y=f′(x3)(x-x3)+f(x3). 由三條切線方程均過(guò)點(diǎn)a,b,得 b=f′x1a-x1+f(x1),b=f′x2a-x2+f(x2),b=f′x3a-x3+f(x3). 設(shè)h(x)=f(x)-b-f′(x)x-a.由題知,h(x)有三個(gè)正零點(diǎn).接下來(lái)分析h(x)的單調(diào)性,求導(dǎo)可得h′(x)=f′(x)-f′(x)-f″(x)\5x-a=-ex3-1x2x-a=x-ax-ex3. 分析h′(x)正負(fù)號(hào)且由題設(shè)中a>e,得到h(x)的極小值為ha,極大值為he,因此h(x)有三個(gè)正零點(diǎn),只需要滿足ha<0和he>0即可. 由fa-b<0,f(e)-b-f′(e)(e-a)>0,進(jìn)而得到b-f(a)>0,b<1+a2e.故b-f(a)>已證. 下面用分析法轉(zhuǎn)化并證明b-f(a)<12ae-1. 要證b-f(a)<12(ae-1),由b b-f(a)<1+a2e-e2a-ln a. 需證明1+a2e-e2a-ln a<12ae-1,即證ln a+e2a>32,即證fa>32 . 由(1)的單調(diào)性可知fa>fe=32顯然成立. 所以,若a>e,則0 ②依據(jù)條件0 136-a6e 設(shè)t1=ex1>1,t3=ex3∈0,1,再令u=ea∈1,+∞,則上式轉(zhuǎn)化為證明 t1+t3-13u-16ut1+t3-2u+u-16u<0. 進(jìn)而轉(zhuǎn)化為證明 t1+t3-2-2u<1-13u12u2-u+136u2t1+t3 (*) 又由①的切線方程有b=a2xi-e2x2i+exi+lnxi-1(i=1,2,3). 令g(x)=2x-e2x2a+ex+ln x-1,則g′(x)=e-xx3a-ex2+1x=x-ex-ax3. 當(dāng)x∈0,a時(shí),g′(x)>0,g(x)單調(diào)遞增;當(dāng)x∈a,e時(shí),g′(x)<0,g(x)單調(diào)遞減;當(dāng)x∈e,+∞時(shí),g′(x)>0,g(x)單調(diào)遞增,且滿足0 注意到g(x1)=2x1-e2x21a+ex1+ln x1-1=b,g(x3)=2x3-e2x23a+ex3+ln x3-1=b. 又t1=ex1,t3=ex3,所以 a2t21+eln t1-(a+e)t1+eb=0, a2t23+eln t3-(a+e)t3+eb=0. 所以,t1+t3=2+2ea-2ea·ln t1-ln t3t1-t3=2+2u-2uln t1-ln t3t1-t3,代入(*)式.故只需要證明 -2uln t1-ln t3t1-t3<(1-13u)(12u2-u+1)36u2(t1+t3) . 再令k=t1t3=x3x1>ea=u>1,則上式等價(jià)于證明k+1k-1ln k-13u-112u2-u+172u3>0. 注意到h(x)=x+1x-1ln x在x∈1,+∞上單調(diào)遞增,故有hk>h(u), 于是只需證明 u+1u-1lnu-13u-112u2-u+172u3>0 在1,+∞上恒成立即可. 令φ(x)=ln x-x-113x-112x2-x+172x3(x+1),則只需證明φ(x)>0在1,+∞上恒成立即可. 因?yàn)棣铡洌▁)=x-1272x3-49x2-20x+372x4(x+1)2=x-1272x4(x+1)23+x(72x2-49x-20),并且 易知72x2-49x-20>0在x∈1,+∞時(shí)顯然成立,所以 φ′(x)>0在x∈1,+∞上恒成立. 因此φ(x)>φ1=0.