從2011年開始,全國新課標高考文、理卷的壓軸題幾乎年年都是函數(shù)與導數(shù)的綜合題,它綜合性強、運算量大、思維要求高。函數(shù)與導數(shù)的綜合題主要考查函數(shù)的單調性和極值點的概念,考查基本初等函數(shù)的求導公式和導數(shù)運算法則以及函數(shù)與方程的思想??疾閷W生靈活運用導數(shù)這一工具去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題解和決問題的能力。對學生分析應用知識,尋找合理運算策略以及推理論證能力提出較高要求。
函數(shù)與導數(shù)的綜合題考察的內容有以下兩部分:
1.基本知識點:包括基本初等函數(shù)的圖像與性質。特別是(含參)二次函數(shù)的圖像與性質,函數(shù)的零點;導數(shù) 的定義及其幾何意義;導數(shù)的計算;利用導數(shù)研究函數(shù)的性質,導數(shù)圖像與原函數(shù)圖像之間的關系等等??疾斓幕炯寄馨ㄏ?、放縮法、整體求法、基本算理、優(yōu)化計算分離參數(shù)等。
2.基本思想方法包括分類討論的數(shù)學思想方法,數(shù)形結合的數(shù)學思想方法,方程的數(shù)學思想方法,函數(shù)的數(shù)學思想方法,化歸與轉化的數(shù)學思想方法等。
近幾年新課程標準卷的函數(shù)與導數(shù)的綜合題一般設置兩問,命題以高等數(shù)學為背景,而解決方式又是用教材上闡述的有關函數(shù)導數(shù)基本感念、基本知識、基本方法解決。下面我們以新課標2014年全國卷(理)函數(shù)導數(shù)試題為例,通過分析試題的解析過程,研究導數(shù)試題的命題背景、命題建構和試題解法。
例1.設函數(shù)曲線f(x)在點(1, f(1))處的切線方程為y=e(x-1)+2,
(I)求a,b
(II)證明:f(x)gt;1
點評:本題是2014 年新課程全國卷Ⅰ理工科卷的最后一題,是壓軸題,它是以曲線的切線為背景,考查導數(shù)的幾何意義,用導數(shù)研究函數(shù)的單調性求函數(shù)的極值、最值以及證明函數(shù)不等式。本題目設置兩問,第一問入手容易,第二問深入較難,這樣設置層次分明,結構合理,梯度適宜,能使不同能力的學生各有所獲。故第一問是基礎題,考查導數(shù)的幾何意義多數(shù)學生可以求出f(1)=2,f′(1)=e,從而求出a=1,b=2。第二問看起來似乎不難,實際操作出來比較困難。它背景豐富,有難度和區(qū)分度,研究的空間很大。
解析:(II)由(I)問知a=1,b=2,
要證明不等式
只需證明不等式
方法一:利用函數(shù)的單調性和函數(shù)的零點定理,構造的新函數(shù)證明。
令,
下面證明g(x)gt;0,求導得
根據(jù)函數(shù)零點定理知,h(x)在(0,+∞)上(0,+1)有唯一零點,
,故得證。
評析:方法一是處理函數(shù)與導數(shù)的常見方法,即將所證明不等式證明問題轉化為另一個函數(shù)不等式成立問題,利用函數(shù)的單調性和函數(shù)的零點定理(必修1),證時構造的新函數(shù)在定義域上的最大值小于或等于零,或最小值大于或等于零,即得原函數(shù)不等式恒成立。這里有時構造一個函數(shù)可能得不到所需要的不等式成立,還需構造兩個或三個函數(shù)方可得到結論,有時可能對原函數(shù)求二次或三次導數(shù),判斷所構造的函數(shù)的單調性和極值最值的符號,函數(shù)的零點,才能得到要證明的不等式。
函數(shù)與導數(shù)的綜合題主要考查函數(shù)的性質,考查基本初等函數(shù)的求導公式和導數(shù)運算法則以及函數(shù)與方程的思想。考查學生靈活運用導數(shù)這一工具去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題解和決問題的能力。對函數(shù)與導數(shù)的教學,就是要緊緊扣住數(shù)學知識與數(shù)學學習的本質,回歸本源,注重對基本初等函數(shù)的基本性質的研究,諸如函數(shù)的單調性、奇偶性、周期性、函數(shù)的極值、函數(shù)的零點的研究,同時加強對基本技能、基本思想方法、基本活動經驗的研究,提高發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的能力。