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問題解決的概念視角
——以2022年高考函數(shù)部分試題為例

2022-08-28 01:32安徽省金寨第一中學(xué)六安市徐道奎名師工作室徐道奎郵編237300
關(guān)鍵詞:奇偶性切線極值

安徽省金寨第一中學(xué) 六安市徐道奎名師工作室 徐道奎 (郵編:237300)

概念是思維的基礎(chǔ),是問題解決的邏輯起點(diǎn),分析和解決問題要依據(jù)概念、圍繞概念進(jìn)行.函數(shù)導(dǎo)數(shù)問題涉及的概念多,問題解決過程的概念性強(qiáng),現(xiàn)選擇2022年全國高考函數(shù)導(dǎo)數(shù)試題說明.

1 回歸概念的本質(zhì)

題1(理科甲卷第6題)

當(dāng)x=1 時(shí),函數(shù)取得最大值-2,則f′(2)=_______.

分析試題考查函數(shù)單調(diào)性、最值等概念.從概念的角度分析,要回歸概念所反映的問題的本質(zhì),求函數(shù)最值需要分析函數(shù)圖象,要從導(dǎo)數(shù)求得函數(shù)的單調(diào)區(qū)間入手.由f(1)=-2,得b=-2.由于,所以當(dāng)a≥0 時(shí),f′(x)>0,函數(shù)f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,沒有最大值.a<0 時(shí),函數(shù)在上單增,在上單減.所以處取得最大值,故

題目已知函數(shù)最大值時(shí)自變量的取值,我們在運(yùn)用概念分析時(shí)可以通過導(dǎo)數(shù)和圖象分析另求自變量取何值時(shí)函數(shù)取最大值,把題設(shè)和用概念分析的結(jié)果對(duì)應(yīng)起來.

當(dāng)然,求出b=-2 后,根據(jù)f′(x)=0 解得a=-2,對(duì)于解選擇題是可以的,但如果求得的a有多個(gè)值,則需要檢驗(yàn).而依據(jù)最大值的本質(zhì)(分析單調(diào)區(qū)間,找最值點(diǎn))去解決問題則能直擊要害,一步到位,這是最嚴(yán)謹(jǐn)和最把穩(wěn)的.

2 構(gòu)造運(yùn)用概念的情境

題2(理科甲卷第11題)

分析試題主要考查函數(shù)圖象(五點(diǎn)法作圖)的概念,同時(shí)涉及周期、單調(diào)性、極值點(diǎn)、零點(diǎn)等多個(gè)概念.因?yàn)閤∈(0,π),所以由題意,結(jié)合五點(diǎn)法作圖可知,函數(shù)f(x)在(0,π)上圖象如圖1.

圖1

準(zhǔn)確作圖是充分運(yùn)用條件的前提,而作圖的關(guān)鍵是分析出x=0(此時(shí)整體角處于五點(diǎn)法作圖的“五點(diǎn)”第一點(diǎn)(整體角ωπ+和第二點(diǎn)(整體角之間.所以,根據(jù)最后一個(gè)極值點(diǎn)位置可知,

當(dāng)然,也可以把f(x)在(0,π)上的極值點(diǎn)和零點(diǎn)信息轉(zhuǎn)化為上的極值點(diǎn)和零點(diǎn)處理.

順利解題,就需要想辦法創(chuàng)造運(yùn)用概念的情境,如本題,只有通過作圖,分析出函數(shù)圖象的起、止點(diǎn)位置,才能找到關(guān)系,把條件轉(zhuǎn)化為不等式關(guān)系.

3 注重以概念引領(lǐng)變式構(gòu)造

題3(理科乙卷第12題)

已知函數(shù)f(x)、g(x)的定義域均為R,且f(x)+g(2-x)=5,g(x)-f(x-4)=7.若y=g(x)的圖象關(guān)于直線x=2 對(duì)稱,g(2)=4,則

A.-21 B.-22 C.-23 D.-24

分析因?yàn)閱栴}求的是的值,所以要分析出f(x)滿足的關(guān)系,想到消去條件中的g(x),用周期或?qū)ΨQ關(guān)系解題.

遇復(fù)雜關(guān)系,不知道條件如何運(yùn)用時(shí),要想到對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化,條件可能得到什么,如何變換,朝著什么方向努力,實(shí)際上是概念在暗中引領(lǐng),解題的思路也是由概念引發(fā)的.

4 準(zhǔn)確理解概念之間的邏輯關(guān)系

題4(理科乙卷第16題)

已知x=x1和x=x2分別是函數(shù)f(x)=2ax-ex2(a>0且a≠1)的極小值點(diǎn)和極大值點(diǎn).若x1

分析這是一個(gè)概念性非常強(qiáng)的函數(shù)導(dǎo)數(shù)問題,涉及極值點(diǎn)、導(dǎo)數(shù)、導(dǎo)數(shù)幾何意義、導(dǎo)數(shù)變號(hào)零點(diǎn)、圖象分析等多個(gè)概念綜合運(yùn)用.問題的起點(diǎn)低,落點(diǎn)高.

要準(zhǔn)確理解函數(shù)極值點(diǎn)與其導(dǎo)函數(shù)零點(diǎn)之間的關(guān)系,導(dǎo)數(shù)變號(hào)零點(diǎn)的各種不同求法.

由題意和極值點(diǎn)概念,自變量從小到大(圖象自左至右),函數(shù)依次取極小值和極大值,因此,函數(shù)圖象自左至右單調(diào)性依次為減、增、減,對(duì)應(yīng)的導(dǎo)函數(shù)值依次為負(fù)、正、負(fù).

現(xiàn)在我們對(duì)導(dǎo)數(shù)的變號(hào)零點(diǎn)進(jìn)行分析.分析導(dǎo)數(shù)變號(hào)零點(diǎn)的方法很多,要根據(jù)問題的情境進(jìn)行選擇.因?yàn)閒′(x)=2axlna-2ex,導(dǎo)函數(shù)零點(diǎn)可轉(zhuǎn)化為兩個(gè)函數(shù)y1=g(x)=axlna和y2=ex交點(diǎn)(橫坐標(biāo)).顯然y1與y2的圖象應(yīng)該交于兩點(diǎn),且自左至右y1圖象在y2圖象的下、上、下,先考慮切線斜率,然后考慮割線與切線斜率的關(guān)系.

(1)當(dāng)a>1 時(shí),若y1與y2的圖象有兩個(gè)交點(diǎn)(如圖2),自左至右y1圖象在y2圖象的上、下、上,這時(shí),x1是極大值點(diǎn),x2是極小值點(diǎn),不合題意.

圖2

圖3

(2)當(dāng)0

5 把握概念的適用條件和概念運(yùn)用視角

題5(文科乙卷16題)

分析試題考查函數(shù)奇偶性概念、性質(zhì).要注意概念的適用條件,不能在不知道定義域的情況下代入自變量.有的同學(xué)盲目代入(這是最典型的錯(cuò)誤),雖然也能得出結(jié)果,但其過程是錯(cuò)誤的.

法一從具有奇偶性的函數(shù)其定義域是關(guān)于原點(diǎn)的對(duì)稱區(qū)間的角度分析.

一個(gè)概念往往有多種理解方式,要善于在復(fù)雜情境中選擇最適合解決問題的概念運(yùn)用方式,因此,要提升對(duì)概念的理解水平和綜合運(yùn)用能力.

概念是思維的邏輯起點(diǎn),是思維的源泉,依據(jù)概念的內(nèi)涵和意義,從不同角度切入概念,問題的解決方法不同,但所有問題解決都是建立在概念運(yùn)用基礎(chǔ)之上.

6 強(qiáng)化概念運(yùn)用意識(shí),找準(zhǔn)概念運(yùn)用的切入點(diǎn)

題6(新高考卷1 第15題)

若曲線y=(x)+aex有兩條過坐標(biāo)原點(diǎn)的切線,則a的取值范圍是______.

分析本題主要考查函數(shù)切線的概念,最終轉(zhuǎn)化為零點(diǎn)(方程的解)解決,在問題解決過程中,切點(diǎn)是關(guān)鍵.

設(shè)切點(diǎn)為(x0,y0),則y0=(x0+a)ex0,切線斜率k=(x0+1+a)ex0,因此,切線方程為:y-(x0+a)ex0=(x0+1+a)ex0(x-x0),又由于切線過原點(diǎn),所以-(x0+a)ex0=-(x0+1+a)ex0x0,整理得:x02+ax0-a=0,因?yàn)榍芯€有兩條,所以Δ=a2+4a>0,解得a<-4或a>0,所以a的取值范圍是(-∞,-4)?(0,+∞).

解決問題要從概念入手,一開始,不要盯著“兩條切線”,而要抓住切線概念.先求切線.切點(diǎn)是應(yīng)用切線概念的關(guān)鍵,通過設(shè)切點(diǎn),求切線,得到參數(shù)關(guān)系,自然而然知道如何處理“兩條切線”的問題,從而使問題解決.

7 注重概念綜合運(yùn)用

題7(新高考1 卷第12題)

已知函數(shù)f(x)及其導(dǎo)函數(shù)f′(x)的定義域均為R,記g(x)=f′(x),若,g(2+x)均為偶函數(shù),則().

分析本題為多選題,考查抽象函數(shù)奇偶性、對(duì)稱性、周期性以及函數(shù)與導(dǎo)函數(shù)之間的關(guān)系等概念,是概念的綜合運(yùn)用.

第一,要準(zhǔn)確理解概念的本質(zhì).函數(shù)奇偶性反映了函數(shù)圖象的對(duì)稱特征,函數(shù)奇偶性概念的本質(zhì)是“自變量相反”時(shí)“函數(shù)值相反(或相同)”,而函數(shù)中的“自變量”均是“x”,而不是,因此,(*),g(2+x)=g(2-x),所以,函數(shù)f(x)、g(x)的圖象分別關(guān)于直線,x=2 對(duì)稱.(*)式中令,可知選項(xiàng)C 正確.

第二,要結(jié)合概念充分挖掘條件隱含的信息.由于g(x)是f(x)的導(dǎo)函數(shù),且是函數(shù)f(x)的對(duì)稱軸(f(x)可導(dǎo),是函數(shù)f(x)極值點(diǎn)),所以

第三,要準(zhǔn)確把握概念之間的關(guān)系.函數(shù)與其導(dǎo)函數(shù)的對(duì)稱性有一定關(guān)系.由關(guān)于直線對(duì)稱),兩邊對(duì)求x導(dǎo),得(f′(x)關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱)即

由題目的條件可以變出很多結(jié)論,但其關(guān)鍵條件僅就兩個(gè),即函數(shù)f(x)關(guān)于直線對(duì)稱,函數(shù)g()x關(guān)于直線x=2 對(duì)稱,根據(jù)上述分析,我們完全可以構(gòu)造函數(shù)f()x=sin πx+1(該函數(shù)符合題目中的所有條件),則g(x)=π cos πx,這樣可將選項(xiàng)A 和D 排除,這也是以特殊的關(guān)系運(yùn)用概念.

運(yùn)用概念時(shí),要對(duì)題目的條件進(jìn)行變式轉(zhuǎn)化,由函數(shù)的兩個(gè)對(duì)稱關(guān)系推出周期,或由一個(gè)對(duì)稱和周期推出其它對(duì)稱都屬于最基本的變式.

概念反映了數(shù)學(xué)的本質(zhì),概念在問題解決中的作用不可替代,因此,要有以概念解決問題的視角,強(qiáng)化概念解決問題的意識(shí),提升用概念解決問題能力.

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