黄煜霖
匆匆地,两年里我们如那奔驰的动车,从函数开始,一路不停地学完了高中数学所有新授课程。回眸过去,一叠叠厚重的学案与试卷,凝聚着我们两年的辛勤。两年里,我们的数学知识不断累积、数学经验不断丰富、数学素养不断提升,数学让我们不断成长。然而,两年的学习是局部的、基础性的,高三的复习才是真正的考验。如何才能在一轮复习中跟上老师的节奏、完成自我的蜕变呢?“凡事预则立,不预则废。”本文在请教老师和学长的基础上,结合我们最近学习的《导数》单元,初步阐释一下高三一轮复习中如何“坚持梳理,系统理解”。
导数的学习是高中的难点,相应的考题在高考中往往是处在压轴题的位置,其涉及的知识比较广泛,对技能和经验要求比较高,常常与函数、方程、不等式以及图象、零点等结合,能够覆盖整个代数的学习,但这些考点之间也存在着内在的联系和清晰的逻辑。
1.连点成线
对一个单元的学习,我们首先要掌握其中的概念。导数部分的概念比较多:导数的概念、函数的单调性、函数的极值、函数的最值等。将每个概念看成一个个的点,而抓住概念之间存在的联系,就可以将点连成线,在这些概念中“极值、极值点的含义”比较复杂:
一般地,已知函数f(x),设x1是定义域内一点,如果在x1附近的所有x,都有分f(x1)>f(x)(f(x1) 如果仅从定义的表面看,其与“导数”没有太大关系,但如果结合相应的图象理解,“极值点”就是函数增、减性改变的点,则函数极值与导数的关系如下: 单调性与极值存在着联系,研究函数的极值,先要研究函数的单调性。我们再来看一看函数在定义域上的最大值、最小值的概念: 函数的最大(小)值是相对于函数定义域整体而言的,如果存在最大(小)值,那么它是唯一的。所以,从概念表面上看,“函数在定义域上的最大值、最小值”与导数没有关系。但如果我们这样理解:函数y=f(x)在区间[a,b]上,如果存在极大(小)值,则将极大(小)值和f(a)、f(b)进行比较,得到y=f(x)在区间[a,b]上的最大(小)值;如果不存在极大(小)值,则只要将f(a),f(b)进行比较,得到y=f(x)在区间[a,b]上的最大(小)值。由此可见,导数、单调性、极值、最值这些概念之间具有内在的联系,可以形成一条清晰的线路,如下图: 2.合线成面 运用导数的方法研究函数的性质,其核心是研究函数的单调性。这是因为如果知道函数的单调性,我们就可以画出它的草图,结合图象可观察函数的“极值”,进而可求“最值”、“值域”,也可处理“函数的零点”、“不等式恒成立”、“方程有解问题”等问题,判断函数的单调性是运用导数的方法研究函数性质的基石。问题是如何才能准确地处理所有单调性相关问题呢?我们可以采用“合线成面”的复习模式。 分析:对其中的a,△进行讨论,共分四种情况,我们分别作出其导函数和函数的草图(图l-图4)。 结合这些图象,所有三次多项式函数的单调性一目了然,这里强调的是:当△>0时,宜将f(x)因式分解,写成两根式:f(x)=a(x-x1)(x-x2),这样处理不仅可以快捷地作图,而且能直观地判断导函数的符号。 其次,我们要进一步厘清关于单调性的几种表达,举个例子让大家辨别理解一下: 对于函数f(x)=x3-ax2十1.(1)若函数f(x)的减区间为(0,2),求实数a的取值范围;(2)若函数f(x)在区间(0,2)内单调递减,求实数a的取值范围。 我们首先要思考的问题是:题目中两问有何区别?函数f(x)在区间(0,2)内单调递减,那么区间(0,2)与函数减区间有何关系? 本质上看,问题l是“已知f(x)的单调减区间”,而“求函数的单调减区间”是通过在定义域内解不等式“f(x)<0”得到,所以,“已知f(x)的单调减区间,求参数的值”应该化归为“已知不等式f(x)<0的解集,求参数的值”;问题2是“已知f(x)的单调性,求参数的范围”,事实上,“函数f(x)的减区间为(0,2)”能够推出“函数f(x)在区间(0,2)内单调递减”,但“函数f(x)在区间(0,2)内单调递减”不能够推出“函数f(x)的减区间为(0,2)”。所以,区间(0,2)是函数f(x)减区间的一个子集。具体解答如下: 复习时,我们在辨别的基础上,可将相关知识“合线成面”,与单调性有关的求参数取值范围的问题(例如:已知f(x)在区间[a,b]上为增函数,求k的范围)的基本求解策略: 3.融面成体 在一个个概念“连点成线”,一个个知识点“合线成面”的基础上,我们还要学会将这些“线”和“面”与其他关联知识进行融合。“融面成体”,完善自己的知识体系,例如,我们可以用导数的知识来处理“零点”问题: 点评 “函数的零点”本质上是“方程的根”,求函数g(x)=f(x)+a的零点问题,我们可以将之转化为求方程“f(x)=-a”的根,“数形结合”,即观察函数y=f(x)与直线y=-a交点的情况,进而转化为求“函数y=f(x)的极值”问题。 类似的融合还很多,比如一些不等式的证明,常常与函数的单调性融合起来。因为,函数的单调性的定义就是由不等式表达的,用导数判断单调性也是由不等式来计算的。所以,处理一些不等式的证明问题常常通过构造函数,利用函数的单调性来证明,仅举一例已说明。