从建立“三心”的视角谈高中数学复习

2019-08-21 03:31甘肃省天水市秦安第一中学张玉琴
中学数学杂志 2019年15期
关键词:三心极值零点

☉甘肃省天水市秦安第一中学 张玉琴

高考注重对考生能力的考查,这里的能力除了分析问题与解决问题的能力,还有考生的心理承受能力.两军对垒勇者胜,将高考比作两军作战并不为过.因此在平时的复习中,我们要建立“信心”、“细心”和“耐心”.

一、信心

学生到了高三阶段,每周有周测,每月有月考,每学期有期中、期末考试,高考前还有一模、二模,已经进行了大量的实战训练,明确了高考常考题型,以及考查视角、考查方法,甚至某一知识点在高考试卷中的考查位置都了然于胸,那还有什么可畏惧的呢?

以高考中函数考题为例:

考查题型既有客观题又有解答题.客观题主要考查函数的图像、单调性、奇偶性、周期性、对称性、零点、最值等.

考查视角以函数的零点问题为例,主要有三种视角:

(1)求函数的零点,此类问题经常出现在函数与导数综合的解答题中,转化为求方程的根,再利用因式分解求解.对于不能因式分解的,可通过观察法得出方程的根,再判断其唯一性.

例1求方程1-lnx-x2=0(x>0)的根.

解析:易得x=1是方程的一个根,那方程是否还有其他的根?此时可利用函数的性质来判断,设f(x)=1-lnx-x2,则,所以函数(fx)在(0,+∞)内单调递减,故函数只有唯一的零点x=1.

(2)判断函数零点所在的区间,此类问题经常借助函数的单调性及零点的存在定理来判断,若函数f(x)在区间(a,b)内单调,且f(a)f(b)<0,则函数f(x)在区间(a,b)内存在唯一的零点.若区间端点值已知,可直接代入判断.若区间端点值未知,可选取特殊值来进行判断.

例2求证函数f(x)=ex-lnx-2(x>0)的最小值大于0.

解析:求导得因为f(′1)=e-1>0,且在(0,+∞)上单调递增,所以在(0,+∞)内存在唯一的x0,使得,即

当x∈(0,x0)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;当x∈(x0,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.所以f(x)min=f(x0),结合式①得,故问题得解.

本题明为求函数的最值,实为判断导函数零点的存在性及零点所在的区间,通过选取特殊值利用零点存在定理来进行判断.

(3)求函数零点的个数,此类问题可通过判断方程f(x)=0的根的个数或转化为两个函数,看两函数图像的交点个数.

例3已知函数若方程有两个根,则a的取值范围是______.

解法1:由函数的单调性可知,分段函数的两端各有一个根.由,得即

综上可得满足条件的a的取值范围是

解法2:在同一坐标系中作出的图像,如图1所示.

图1

图2

欲使g(x)=2x+a与在x轴的非负半轴有一个交点,则y=2x向上平移时,要小于个单位;向下平移时,不超过个单位.所以

综上可得满足条件的a的取值范围是

对于高考的其他考点,类似上面所述内容,如果我们都做到了心中有数,自然会建立起必胜的信心.

二、细心

“会而不对,对而不全”是解题的大忌,因此对于易混易错的问题,要时常给自己提个醒,细心应对.例如,在函数与导数的复习中容易忽视如下内容:

(1)在处理与函数有关的问题时,易忽视定义域优先原则.

(2)对于函数有多个不连续的单调区间时,要用“和”“,”,不能用“∪”“或”.

(3)“函数在区间(a,b)内单调递增”与“单调增区间为(a,b)”的区间,前者为后者的子集.

(4)在处理底数不确定的指数函数或对数函数的相关问题时,忽视对底数的讨论.

(5)在函数应用中,易混淆“平均变化率”与“增长率”的区别.

(6)“f′(x0)=0”是“x=x0为f(x)的极值点”的必要不充分条件.要判定“x=x0是否为f(x)的极值点,还需判断f′(x)在x<x0和x>x0时的符号.

(7)可导函数f(x)在(a,b)上递增(递减)的充要条件是f′(x)≥0(f′(x)≤0)在(a,b)内恒成立,且f′(x)在(a,b)的任意子区间内都不恒等于0.在某区间内的个别点处的导数为0,不影响单调性.

例4已知函数,且x=1为f(x)的一

解析:求导得,由f(′1)=0⇒b=3.

本题结论虽然正确,但忽视了“f′(x0)=0是x=x0为f(x)的极值点的必要不充分条件”.要判定x=x0是否为个极值点.

(1)求b的值;(2)略.f(x)的极值点,还需进行检验.(此处略)

例5某地区六年内第x年的生产总值y(单位:亿元)与x之间的关系如图3所示,则下列四个时段中,生产总值的年平均增长率最高的为( ).

A.第一年到第三年

C.第三年到第五年

B.第二年到第四年

D.第四年到第六年

图3

解析:在本题的求解中,部分考生将“平均增长率”与“平均变化率”混淆,进而比较的大小而造成错选.

设“年平均增长率”为q,则ym(1+q)2=yn(m<n),即q=-1.因此比较平均增长率的大小,只需比较的大小即可.结合图像易知故选择答案:A.

三、耐心

对于一道题目的解答,既考查了考生的审题能力,也考查了与所学知识建立关联的能力、条件的利用与转化能力、计算能力等,这些内容均涉及了考生的耐心,有一个环节出错,都会功亏一篑.

例6已知函数f(x)=ex-x2-x.

(1)略;

(2)求证:存在c<0,当x>c时,f(x)>0.

①先入为主,确定思路.

解析:从求证的结论“存在c<0,当x>c时,f(x)>0”,可知函数f(x)与x轴的负半轴有一个交点(c,0)(c<0),当x>c时,f(x)>0.因此初步确定求解思路,判断函数的单调区间,求函数的极值.

②步步为营,调整策略.

对函数f(x)求导得f′(x)=ex-2x-1,令ex-2x-1=0,注意到方程有一个零点x=0,是否还有其他零点?

设g(x)=ex-2x-1,则g′(x)=ex-2,在区间(-∞,ln2)内,g(x)单调递减;在区间(ln2,+∞)内,g(x)单调递增.g(ln2)=1-2ln2<0,g(2)=e2-5>0,所以g(x)在区间(ln2,2)内还有一个零点,设为x0,即ex0-2x0-1=0.进而可知函数

f(x)在(-∞,0),(x0,+∞)内单调递增,在(0,x0)内单调递减.

又f(x0)=ex0-x02-x0,结合ex0-2x0-1=0得.欲

使所证的结论成立,应有f(x0)>0,但由于之前确定的x0∈(ln2,2),并不能保证f(x0)>0,故应调整策略,重新确定x0的范围.

进而结论得证.

总之,在复习阶段建立“三心”,既是提高考生解题能力的需要,更是促进考生全面健康发展的需要.排除解题的心理障碍,有利于考生创新思维能力的发展,进而取得良好的成绩.

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