黃偉軍
函數(shù)與導(dǎo)數(shù)是高考的必考內(nèi)容,在每年的高考試題中占的比例是相當(dāng)高的,然而同學(xué)們解題時(shí)卻時(shí)常因?yàn)楦拍畈磺逦?、忽視公式成立條件、解題思路不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)确赶赂鞣N錯(cuò)誤,本文結(jié)合函數(shù)與導(dǎo)數(shù)部分一些容易出錯(cuò)的典型例題尋本溯源,剖析錯(cuò)誤原因,供同學(xué)們學(xué)習(xí)參考.
易錯(cuò)點(diǎn)1:函數(shù)的單調(diào)區(qū)間表達(dá)出錯(cuò)
例1.求函數(shù)f(x)=x-2x+2的單調(diào)增區(qū)間.
錯(cuò)解:因?yàn)閒(x)=x-2x+2=1-4x+2,所以函數(shù)在(-∞,-2)和(-2,+∞)上單調(diào)遞增,函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間為(-∞,-2)∪(-2,+∞).
錯(cuò)因:認(rèn)為函數(shù)在定義域D 1,D 2上分別是增函數(shù),則在D 1∪D 2上也是增函數(shù).如有多個(gè)單調(diào)區(qū)間應(yīng)分別寫,不能用并集符號(hào)“∪”連接,也不能用“或”連接.
正解:因?yàn)閒(x)=x-2x+2=1-4x+2,所以函數(shù)在(-∞,-2)和(-2,+∞)上單調(diào)遞增,所以單調(diào)增區(qū)間是(-∞,-2)和(-2,+∞).
易錯(cuò)點(diǎn)2:解“二次型函數(shù)”問(wèn)題時(shí)忽視對(duì)二次項(xiàng)系數(shù)的討論
例2. 已知函數(shù)f(x)=mx-13mx2+2mx+1的定義域?yàn)?R ,求實(shí)數(shù)m的取值范圍.
錯(cuò)解:依題意得,要使函數(shù)有意義,必須mx2+2mx+1≠0,要使函數(shù)的定義域?yàn)?R ,必須當(dāng)一元二次方程mx2+2mx+1=0無(wú)解,即 Δ =(2m)2-4m<0,解得0 錯(cuò)因:忽視了m與定義域的關(guān)系而未對(duì)m進(jìn)行分類討論. 正解:當(dāng)m=0時(shí),函數(shù)的定義域?yàn)?R ,符合題意,故實(shí)數(shù)m的取值范圍是[0,1)才對(duì). 易錯(cuò)點(diǎn)3:判斷函數(shù)奇偶性時(shí)忽視定義域 例3.試判斷函數(shù)f(x)=4x2-x4|x-3|-3的奇偶性. 錯(cuò)解:因?yàn)閒(-x)=4x2-x4|-x-3|-3≠f(x)且f(-x)=4x2-x4|-x-3|-3≠-f(x),所以是非奇非偶函數(shù). 錯(cuò)因:忽視了函數(shù)的定義域而直接用奇偶性定義判斷,從而出錯(cuò). 正確:依題意得f(x)=4x2-x4|x-3|-3=|x|4-x2|x-3|-3,4-x2≥0, |x-3|-3≠0,解得函數(shù)的定義域是[-2,0)∪(0,2],定義域關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,此時(shí)函數(shù)可化簡(jiǎn)為f(x)=4x2-x4|x-3|-3=-|x|4-x2x ,x∈[-2,0)∪(0,2],顯然有f(-x)=-f(x),因此函數(shù)f(x)是奇函數(shù)才對(duì). 易錯(cuò)點(diǎn)4 :忽視了變量為正值的條件 例4 .求函數(shù)y=x+4x(x<0)的最值. 錯(cuò)解:由基本不等式可得x+4x≥2x·4x=4,當(dāng)且僅當(dāng)x=4x時(shí),即x=2時(shí)取得“=”號(hào). 所以當(dāng)x=2時(shí),故函數(shù)有最小值4. 錯(cuò)因:直接套用基本不等式解題時(shí)出錯(cuò),沒(méi)有看清條件x<0. 正解:當(dāng)x<0時(shí), x+4x=--x+4-x,由基本不等式可得-x+4-x≥2(-x)·4-x=4,x+4x=--x+4-x≤-4,當(dāng)且僅當(dāng)-x=4-x時(shí),即x=-2時(shí)取得“=”號(hào),故函數(shù)y=x+4x的最大值為-4. 易錯(cuò)點(diǎn)5:分段函數(shù)單調(diào)性問(wèn)題忽視分界點(diǎn)函數(shù)值大小關(guān)系的比較 例5.已知函數(shù)f(x)=x2-2ax,x≥1 ax-1,x<1是 R 上的增函數(shù),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是?? . 錯(cuò)解:因?yàn)楹瘮?shù)f(x)=x2-2ax,x≥1 ax-1,x<1是定義在 R 上的增函數(shù),f(x)=(x-a)2-a2,所以a≤1, a>0,解得0 錯(cuò)因:只考慮到各段函數(shù)在相應(yīng)定義域內(nèi)為增函數(shù),忽視分段函數(shù)f(x)在分界點(diǎn)附近函數(shù)值大小關(guān)系的比較. 正解:因?yàn)楹瘮?shù)f(x)=x2-2ax,x≥1 ax-1,x<1是定義在 R 上的增函數(shù),f(x)=(x-a)2-a2所以a≤1, a>0, 1-2a≥a-1,解得0 易錯(cuò)點(diǎn)6:誤解函數(shù)零點(diǎn)的定義致錯(cuò) 例6.函數(shù)f(x)=x2+2x-3的零點(diǎn)是??? . 錯(cuò)解:由f(x)=x2+2x-3=0可得x=-3和x=1,所以函數(shù)的零點(diǎn)是(-3,0)與(1,0). 錯(cuò)因:錯(cuò)誤的原因是沒(méi)有正確理解零點(diǎn)的概念,認(rèn)為零點(diǎn)是一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)實(shí)際上函數(shù)的零點(diǎn)是一個(gè)實(shí)數(shù),也就是函數(shù)y=f(x)的圖像與軸的交點(diǎn). 正解: 由f(x)=x2+2x-3=0可得x=-3和x=1,所以函數(shù)的零點(diǎn)是-3,1. 易錯(cuò)點(diǎn)7:忽視了函數(shù)的定義域而直接根據(jù)單調(diào)性去掉抽象函數(shù)符號(hào)f 例7.設(shè)函數(shù)f(x)是定義在(0,+∞)上的增函數(shù),且滿足f(xy)=f(x)+f(y).若f(3)=1,且f(a)>f(a-1)+2,求實(shí)數(shù)a的取值范圍. 錯(cuò)解:f(3×3)=f(3)+f(3)=f(9),所以f(9)=1+1=2. 又f(a)>f(a-1)+2,所以f(a)>f(a-1)+f(9),再由f(xy)=f(x)+f(y),可知f(a)>f[9(a-1)]. 因?yàn)閒(x)是定義在(0,+∞)上的增函數(shù),所以a>9(a-1),解得a<98. 故所求實(shí)數(shù)a的取值范圍為-∞,98. 錯(cuò)因:漏掉a>0, 9(a-1)>0,而直接利用單調(diào)性得出a>9(a-1),導(dǎo)致錯(cuò)誤. 正解:f(3×3)=f(3)+f(3)=f(9),所以f(9)=1+1=2. 又f(a)>f(a-1)+2,所以f(a)>f(a-1)+f(9),再由f(xy)=f(x)+f(y),可知f(a)>f[9(a-1)].因?yàn)閒(x)是定義在(0,+∞)上的增函數(shù),所以a>0, 9(a-1)>0, a>9(a-1),解得1 易錯(cuò)點(diǎn)8:用錯(cuò)恒成立的條件 例8.已知函數(shù)f(x)=x2+ax+3-a,若x∈[-2,2]時(shí),f(x)≥0恒成立,求a的取值范圍. 錯(cuò)解一:f(x)≥0恒成立, Δ =a2-4(3-a)≤0恒成立,解得-6≤a≤2; 錯(cuò)解二:f(x)=x2+ax+3-a,若x∈[-2,2]時(shí),f(x)≥0恒成立 f(-2)≥0, f(2)≥0,即(-2)2-2a+3-a≥0, 22+2a+3-a≥0,a≤73, a≥-7,所以-7≤a≤73. 錯(cuò)因:對(duì)“二次函數(shù)f(x)=ax2+bx+c當(dāng)x∈R上f(x)≥0恒成立時(shí), Δ ≤0”片面理解為“ax2+bx+c≥0,x∈[-2,2]恒成立時(shí), Δ ≤0”; 或者理解為f(-2)≥0, f(2)≥0,這都是由于函數(shù)性質(zhì)掌握不夠全面. 正解:根據(jù)函數(shù)解析式可得函數(shù)的對(duì)稱軸為x=-a2. ①當(dāng)x=-a2<-2,即a>4時(shí),f(x) ?min =f(-2)=7-3a≥0,解得a≤73,與a>4矛盾,此時(shí)a不存在. ②當(dāng)-2≤-a2≤2,即-4≤a≤4時(shí),f(x) ?min =f-a2=-a24-a+3≥0,解得-6≤a≤2,故-4≤a≤2. ③當(dāng)x=-a2>2,即a<-4時(shí),f(x) ?min =f(2)=7+a≥0,解得a≥-7,故-7≤a≤-4. 綜上可知a的取值范圍是-7≤a≤2. 易錯(cuò)點(diǎn)9:混淆值域?yàn)?R 與定義域?yàn)?R 的區(qū)別 例9.已知y= lg (x2-2mx+m+2)的值域?yàn)?R ,則m的取值范圍為____. 錯(cuò)解:設(shè)u=x2-2mx+m+2,得到x2-2mx+m+2>0,所以 Δ <0,即 Δ =4m2-4(m+2)<0,解得-1 錯(cuò)因:取正數(shù)與取遍所有正數(shù)不同,要使u=x2-2mx+m+2取遍所有正數(shù),必須滿足 Δ ≥0的條件,而不是 Δ <0的條件. 正解:設(shè)u=x2-2mx+m+2,得到x2-2mx+m+2>0,因?yàn)閥= lg (x2-2mx+m+2)的值域?yàn)?R ,所以 Δ ≥0,即 Δ =4m2-4(m+2)≥0,解得m≤-1或m≥2,即m的取值范圍為m≤-1或m≥2. 易錯(cuò)點(diǎn)10:利用換元法解題忽視中間變量的取值范圍 例10.求函數(shù)y=x2+41-2x2的值域. 錯(cuò)解:令t=1-2x2,則x2=1-t22,則y=1-t22+4t=-12t2+4t+12 =-12(t2-8t+16)+8+12=-12(t-4)2+172≤172,所以函數(shù)y=x2+41-2x2的值域?yàn)?∞,172. 錯(cuò)因:換元后沒(méi)有寫出新元t的取值范圍. 正解:令t=1-2x2,則x2=1-t22,由x2≥0,及1-2x2≥0得到0≤x2≤12, 所以0≤t≤1,則y=1-t22+4t=-12t2+4t+12=-12(t2-8t+16)+8+12 =-12(t-4)2+172(0≤t≤1)所以12≤y≤4,函數(shù)y=x2+41-2x2的值域?yàn)?2,4. 易錯(cuò)點(diǎn)11:對(duì)冪函數(shù)的常數(shù)的作用認(rèn)識(shí)不到位 例11.已知冪函數(shù)f(x)=(n2+2n-2)xn2-3n(n∈ Z )的圖像關(guān)于y軸對(duì)稱,且在(0,+∞)上是減函數(shù),則n的值為??? . 錯(cuò)解:因?yàn)閒(x)為冪函數(shù),所以n2+2n-2=1,解得n=1或n=-3.當(dāng)n=1時(shí),函數(shù)f(x)=x-2為偶函數(shù);當(dāng)n=-3時(shí),函數(shù)f(x)=x18為偶函數(shù).故n的值為1或-3. 錯(cuò)因:上解只注意到了冪函數(shù)中自變量前面的系數(shù)為1,以及常數(shù)α為偶函數(shù)的要求,忽略了常數(shù)α對(duì)冪函數(shù)單調(diào)性的影響. 正解:因?yàn)閒(x)為冪函數(shù), 所以n2+2n-2=1,解得n=1或n=-3.當(dāng)n=1時(shí),函數(shù)f(x)=x-2為偶函數(shù),其圖像關(guān)于y軸對(duì)稱,且f(x)在(0,+∞)上是減函數(shù),所以n=1滿足題意;當(dāng)n=-3時(shí),函數(shù)f(x)=x18為偶函數(shù),其圖像關(guān)于y軸對(duì)稱,而f(x)在(0,+∞)上是增函數(shù),所以n=-3不滿足題意,舍去. 故n的值為1. 易錯(cuò)點(diǎn)12:對(duì)公式未透徹理解而造成錯(cuò)誤 例12.某化工廠投入巨資購(gòu)進(jìn)了設(shè)備,在兩年內(nèi)生產(chǎn)的月增長(zhǎng)率都是r,則這兩年內(nèi)第二年3月份的產(chǎn)值比第一年3月份的產(chǎn)值的增長(zhǎng)率是多少? 錯(cuò)解:設(shè)第一年3月份的產(chǎn)值為m,則第二年3月份的產(chǎn)值是m(1+r)11,則所求的增長(zhǎng)率為m(1+r)11-mm=(1+r)11-1. 錯(cuò)因:對(duì)增長(zhǎng)率問(wèn)題的公式y(tǒng)=N(1+p)x未透徹理解而造成錯(cuò)解.實(shí)際上若某月的產(chǎn)值為m,則此后第x月的產(chǎn)值為m(1+r)x,指數(shù)x是基數(shù)所在時(shí)間后所跨過(guò)的時(shí)間間隔數(shù). 正解:設(shè)第一年3月份的產(chǎn)值為m,則4月份的產(chǎn)值是m(1+r),5月份的產(chǎn)值是m(1+r)2,以此類推,則第二年3月份是第一年3月份后的第12個(gè)月,故第二年3月份的產(chǎn)值是m(1+r)12,則所求的增長(zhǎng)率為m(1+r)12-mm=(1+r)12-1. 易錯(cuò)點(diǎn)13:注重特殊點(diǎn)而忽略函數(shù)圖像的趨勢(shì) 例13.已知函數(shù)的圖像如圖1所示,則的解析式可以是(? ?) A .f(x)= ln |x|x B . f(x)=exx C . f(x)=1x2-1 D . f(x)=x-1x 錯(cuò)解:由函數(shù)圖像可知,函數(shù)為奇函數(shù),應(yīng)排除 B,C,D中,且,符合題意,故選D. 錯(cuò)因:錯(cuò)解只通過(guò)零點(diǎn)和特殊點(diǎn)就選定了的解析式,而忽略了當(dāng)時(shí), f(x)的變化趨勢(shì),這是在給出函數(shù)的圖像選擇解析式問(wèn)題中經(jīng)常犯的錯(cuò)誤之一. 正解:由函數(shù)圖像可知,函數(shù)為奇函數(shù),應(yīng)排除 B,C. 若函數(shù)為,則當(dāng)時(shí), f(x)→∞,這與函數(shù)圖像的變化趨勢(shì)不一致,排除 D.故選A . 易錯(cuò)點(diǎn)14:尋找錯(cuò)臨界點(diǎn)出現(xiàn)失誤 例14.偶函數(shù)滿足,且當(dāng)時(shí), f(x)=-x+1,則關(guān)于的方程在上的解的個(gè)數(shù)是?? . 錯(cuò)解:依題意得 ,所以函數(shù)是以2為周期的函數(shù).在平面直角坐標(biāo)系中畫出函數(shù)的圖像與的圖像(如圖2所示), 觀察圖像可知,這兩個(gè)函數(shù)的圖像在區(qū)間上的公共點(diǎn)共有8個(gè),因此,當(dāng)時(shí),方程的解的個(gè)數(shù)是8個(gè). 錯(cuò)因:上面求解時(shí),沒(méi)有注意當(dāng)時(shí), y= lg (9+1)= lg 10=1,從而在畫圖時(shí)將上距離較近的兩個(gè)交點(diǎn)當(dāng)作了一個(gè)交點(diǎn). 正解:依題意得 f(x+2)= f(x),所以函數(shù) f(x)是以2為周期的函數(shù).在平面直角坐標(biāo)系中畫出函數(shù)y= f(x)的圖像與y= lg (x+1)的圖像(如圖3所示). 觀察圖像可知,這兩個(gè)函數(shù)的圖像在區(qū)間 [0,9]上的公共點(diǎn)共有9個(gè),因此,當(dāng)時(shí), 方程f(x)= lg (x+1)的解的個(gè)數(shù)是9個(gè). 易錯(cuò)點(diǎn)15:利用導(dǎo)數(shù)求單調(diào)區(qū)間忽視函數(shù)的定義域致錯(cuò) 例15.求 函數(shù)y=3x2-2 ln x的單調(diào)減區(qū)間. 錯(cuò)解:y′=6x-2x,令6x-2x=0,解得x=±33,當(dāng)x∈(-33,+33)時(shí),y′<0.所以函數(shù)y=3x2-2 ln x的單調(diào)減區(qū)間為(-33,+33). 錯(cuò)因:忽視函數(shù)的定義域致錯(cuò).由函數(shù)y=3x2-2 ln x可知首先應(yīng)該滿足x>0. 正解:求單調(diào)區(qū)間時(shí)應(yīng)先求函數(shù)的定義域,遵循定義域優(yōu)先的原則.由題意得函數(shù)的定義域?yàn)椋?,+∞),綜合上述得函數(shù)y=3x2-2 ln x的單調(diào)減區(qū)間為(0,+33). 易錯(cuò)點(diǎn)16:誤認(rèn)為滿足f ′(x 0)=0時(shí)x 0是極值點(diǎn) 例16. f(x)=13x3+mx2-4nx+m2在x=2處的極值為203,求實(shí)數(shù)m與n的值. 錯(cuò)解:f ′(x)=x2+2mx-4n, 得4+4m-4n=0, 83+4m-8n+m2=203,得m2-4m-12=0,解得m=-2或者m=6,當(dāng)m=-2時(shí),n=-1;當(dāng)m=6時(shí),n=7. 所以實(shí)數(shù)m與n的值為m=-2, n=-1,或m=6, n=7. 錯(cuò)因:考生在解題時(shí)常誤認(rèn)為某個(gè)點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)為0是該點(diǎn)為極值點(diǎn)的充要條件,這是一個(gè)大誤區(qū),實(shí)際上某個(gè)點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)為0,只是該點(diǎn)為極值點(diǎn)的必要不充分條件,即可導(dǎo)函數(shù)的極值點(diǎn)一定是可導(dǎo)點(diǎn),但是可導(dǎo)函數(shù)的可導(dǎo)點(diǎn)可能是極值點(diǎn),也可能不是極值點(diǎn). 正解:滿足f ′(x 0)=0時(shí)x 0不一定是極值點(diǎn). 解題過(guò)程看起來(lái)似乎無(wú)問(wèn)題,卻忽略了結(jié)論的檢查.當(dāng)m=-2, n=-1,時(shí),f ′(x)=x2-4x+4=(x-2)2,雖然f ′(2)=0,但是x=2處兩側(cè)的導(dǎo)數(shù)均大于0,所以x=2不是函數(shù)的極值點(diǎn),m=-2, n=-1,應(yīng)舍去.當(dāng)m=6, n=7,時(shí),f ′(x)=x2+12x-28=(x-2)(x+14),當(dāng)-14 n=7. 易錯(cuò)點(diǎn)17:混淆切點(diǎn)與非切點(diǎn)致錯(cuò) 例17.已知函數(shù)f(x)=x3-3x,過(guò)點(diǎn)M(0,16)作曲線y=f(x)的切線,求切線方程. 錯(cuò)解:f'(x)=3x2-3,切線的斜率為f ′(0)=-3,所以切線方程為y-16=-3x,即3x+y-16=0. 錯(cuò)因:上述解答正確嗎?答案是否定的. 錯(cuò)誤原因是把M(0,16)當(dāng)成切點(diǎn),實(shí)際上M(0,16)不在曲線y=f(x)上.實(shí)際上x=0時(shí),y=0,所以M(0,16)不在曲線y=x3-3x上,即M(0,16)在切線方程l上,但是M(0,16)不是l與曲線y=x3-3x的切點(diǎn),這樣再依樣畫葫蘆,盲目照般肯定會(huì)出錯(cuò). 正解:設(shè)切點(diǎn)為Q(x 0,y 0),則點(diǎn)Q的坐標(biāo)滿足y 0=x3 0-3x 0,切線的斜率為f'(x 0)=3(x2 0-1),故切線的方程為y-y 0=3(x2 0-1)(x-x 0),點(diǎn)M(0,16)在切線上,有16-(x3 0-3x 0)=3(x2 0-1)(0-x 0),解得x 0=-2.所以,切點(diǎn)為Q(-2,-2),切線方程為 9x-y+16=0 . 易錯(cuò)點(diǎn)18:將零點(diǎn)等同于極值點(diǎn),方程的實(shí)根個(gè)數(shù)并不等于的極值點(diǎn)的個(gè)數(shù) 例18.函數(shù)f(x)=x(x-t)2在x=1處取得極小值,求t的值. 錯(cuò)解:f(x)=x(x-t)2=x3-2tx2+t2x,求導(dǎo)函數(shù)可得f ′(x)=3x2-4tx+t2,則有f ′(1)=3-4t+t2=0,解得t=1,或t=3,故t的值為1或3. 錯(cuò)因:將零點(diǎn)等同于極值點(diǎn),方程f ′(x)=0的實(shí)根個(gè)數(shù)并不等于f(x)的極值點(diǎn)的個(gè)數(shù),要使零點(diǎn)成為極值點(diǎn),必須驗(yàn)證在此點(diǎn)兩側(cè)導(dǎo)數(shù)值異號(hào),函數(shù)在此點(diǎn)兩側(cè)的單調(diào)性相反,求解之后要注意進(jìn)行檢驗(yàn). 正解:f(x)=x(x-t)2=x3-2tx2+t2x,求導(dǎo)函數(shù)可得f ′(x)=3x2-4tx+t2,則有f ′(1)=3-4t+t2=0,解得t=1,或t=3,當(dāng)t=1,f ′(x)=3x2-4x+1=(3x-1)(x-1),函數(shù)f(x)在x=1處取得極小值,符合題意. 當(dāng)t=3,f ′(x)=3x2-12x+9=3(x-1)(x-3),函數(shù)f(x)在x=1處取得極大值,不符合題意. 故t的值為1. 易錯(cuò)點(diǎn)19 :誤認(rèn)為極值與最值相等