(新疆伊犁巩留县高级中学 835400)
摘 要:导数多年来一直是高考的重点、难点.变量分离、隐零点等经常被考查,明显增加了试题的难度.在教学中,从不同角度探究此类题,找到恰当的解题方法,形成自己的解题思维和模式,才能在考试中展示学生的数学能力和素养.
关键词:隐零点;导数;含参;构造函数
多年来,导数在高考中是热点,也是难点,考查越来越灵活,呈现形式越来越多样,且以解答题的形式呈现.新疆2021年普通高考第一次适应性检测试卷中,导数依然是难点,特别是第(2)问,学生得分率非常低,很多同学感觉无从下笔,甚至放弃作答.笔者尝试着从不同的视角出发,以不同的解法突破了此题,现分享于此,以飨读者.
题目 (新疆2021年普通高考第一次适应性检测(理)第21题) 已知函数
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)若不等式kx+lnx≤x2f(x)-1在(0,+∞)上恒成立,求实数k的取值范围.
本题是含参问题,关于字母参数求解问题是学生普遍感到困难的问题.在高考的一轮复习中,学生已经接触了一些相对简单的导数题,也掌握了一些解题方法,比如分离变量法、构造函数,利用单调性处理问题,还有导数的几何意义等.因此,我们试着遵循学生的认知规律和已有的知识结构,从这些方面入手剖析问题.
第(1)问易求得
视角1 利用分离变量法、构造法,借助隐零点求解.
解法1 由(1)可知
记
对g(x)求导,得
令h(x)=x2ex+lnx(x>0),则
又
即
两边取对数,有
整理,得x0+lnx0=(-lnx0)+ln(-lnx0).
结合上式结构特征,构造新函数y=x+lnx,显然
所以x0=-lnx0,即
并且当x∈(0,x0)时,g′(x)<0;当x∈(x0,+∞)时,g′(x)>0.
所以g(x)在(0,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增.因此
从而得出k≤1.
评注 隐零点是指一个函数存在零点,但无法具体求解出来.本解法涉及到了隐零点问题.隐零点问题通常在模考或高考的考题中以压轴题的形式呈现,学生往往不容易得分. 此解法还有一个关键点就是根据隐零点得到的等式不常见,如何构造恰当的函数,进一步得出更简洁的结论,也是值得深思和归纳总结的.一般是将抽象化具体,超越化初等.
视角2 利用公切线,数形结合求解.
解法2 由(1)可知
进一步变形,得
令
∃x0∈(0,1),使得
再令h(x)=ex-k,h′(x)=ex,h′(x0)=ex0,结合图1,存在g′(x0)=h′(x0),即
如图1,借助公切线,得
评注 解法2体现了数形结合思想在解题中的应用.如何在高中数学教学中灵活应用数形结合,以形助数,是每一位数学教育工作者和一线数学教师应该思考的问题.数学家华罗庚有句至理名言:数形结合万般好,隔离分家万事休.因此在解题中,我们需要尽可能地将几何图形及数量关系有机地结合起来,才能达到事半功倍的学习效果.
视角3 借助常用结论构造函数,借助单调性求解.
解法3 由(1)可知
令
因此问题转化为求F(x)的最小值即可.
为了解决问题的方便,我们还需新构造函数g(x)=ex-x-1,g′(x)=ex-1,显然x∈(0,+∞)时,g′(x)>0恒成立.所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,g(x)≥g(0)=0,所以ex≥x+1.从而ex+lnx≥(x+lnx)+1.
因此
所以F(x)min=1.
从而得出k≤1.
评注 解法3解决问题的关键在于根据变形得到的代数形式,构造恰当的具体函数,求导后确定新构造函数在指定区间上的单调性,再结合题意解决问题.这就需要在平时的解题中有意识地归纳总结一些常用结论(本例用到了ex≥x+1),进行必要的证明之后就可以作为相应解答题的关键点和突破口.当然从以上的解题中发现还需要进行恰当的变形,这是更高层次和更高能力的要求.
从以上的解题中不难发现,数学思想方法在导数压轴题的解题中贯穿始终.构造函数的思想,数形结合的思想在解题中也体现得淋漓尽致,而将不等式问题转化为求函数的最值问题也充分展现出来了,还有化归与转化的思想也必不可少.因此,通过此题的解析与探究,我们应该有更深入的思考.在今后的教育教学中,需要逐步渗透数学思想方法,启发学生多思考、多提炼、多总结,吃透问题的本质和合适的解题策略,期待能够突破导数压轴题.
参考文献:
[1]张丽群.基于2019年高考下的导数压轴题探究[J].数理化解题研究,2020(10):38-40.
[2]王耀文.通性通法难解压 数形结合显威力——从新课标全国卷压轴题看数形结合思想[J].数学教学研究,2013,32(12):42-45.
作者简介:贺凤梅(1979-),女, 湖北省随州人,本科 ,中学一级教师,从事中学数学教学研究.
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