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        規(guī)范靈活的思維是解決壓軸題的關(guān)鍵

        2018-11-23 02:22:20陳博文
        新高考·高三數(shù)學(xué) 2018年3期
        關(guān)鍵詞:因式切點切線

        陳博文

        函數(shù)與導(dǎo)數(shù)作為高中數(shù)學(xué)的核心之一,在高考命題中常常作為壓軸題出現(xiàn).我們在此類題型的解題過程中經(jīng)常步履艱難,不知從何下手,以至于最后對其產(chǎn)生了畏懼之心,

        其實,函數(shù)與導(dǎo)數(shù)題型的難度,在于它的邏輯思維戰(zhàn)線長,中間一波三折,又可穿插考查分類討論、數(shù)形結(jié)合等多種數(shù)學(xué)思維.在解題過程中,我們的思維易出現(xiàn)混亂,往往說理不清甚至不能繼續(xù)答題,因此,把自己的解題思維變得規(guī)范、靈活、有條理、簡潔,是十分必要的.

        規(guī)范的思維,首先在于如何去分析問題、解決問題,并快速地從知識儲備中提取所用知識,常見題型的各種問題,每一步的操作步驟,甚至具體到在哪一點上自己易出錯,都應(yīng)熟記于心,基礎(chǔ)扎實,不僅是指知識上的準確,更在于運用的熟練,即能形成一套規(guī)范的解題程序,而這種規(guī)范思維的養(yǎng)成,需要平時多整理、多思考、多練習(xí).

        下面,我以一道題目為例來說明.

        題目 (2017年山東理科卷第20題)已知函數(shù)f(x)=x2 +2cosx,g(x)=ex(cos xsinx+2x-2),其中e=2.71828…是自然對數(shù)的底數(shù).

        (工)求曲線y=f(x)在(π,f(π)處的切線方程;

        (Ⅱ)令h(x)=g(x)-af (x)(a∈R),討論h(z)的單調(diào)性并判斷有無極值,有極值時求出極值,

        分析 (I)明顯是切線問題.對于這一類問題,我們的基本思維為抓住切點建方程,列出點斜式便可較快地得出答案.

        (Ⅱ)是探究函數(shù)的單調(diào)性和極值.其基本步驟為:求出h'(z),并探究它與零的關(guān)系.通過對參數(shù)討論的手法來描繪出函數(shù)圖象的特點.

        解題歷程 (I)由題意可得f(π)=π2-2,故切點坐標為(π,π2-2).

        又f '(-)一22 2sinx,故f'(π)= 2π,因此,切線方程l:y-(π)= f'(π)(x-π),

        整理得l:2xπ-y-π2-2 =0.

        (Ⅱ)由題意,h'(x)=ex(cosx-sinx+2x-2)+e x(sin x-cosx+2)-a(2x2sinx).

        自問1:h'(x)的表達式過于冗長,應(yīng)該如何處理呢?

        自答1:由于h'(x)的表達式過于冗長,(Ⅱ)問大部分同學(xué)因此折戟沉沙.那么我們是如何通過導(dǎo)數(shù)來研究圖象的?我們通過討論導(dǎo)數(shù)與零的關(guān)系來畫出草圖研究極值,但對于現(xiàn)在的h'(x),我們似乎很難討論它與零的關(guān)系.此時,規(guī)范的程序性思維便派上了用場,對這種和差形式的導(dǎo)數(shù),最通常的辦法是通過因式分解求出變號零點,再進行討論.

        于是可得:h'(x)=2ex(x-sinx)2a(x-sinx)一2(ex-a)(x-sinz).

        自問2:因式ex-a與零的關(guān)系需要進行分類討論,因式zSln z不含有任何參數(shù),那么x-sinx與零的關(guān)系如何?

        自答2:既然因式x-sinx不含有任何參數(shù),那么x-sinx與零的關(guān)系只與變量x,有關(guān),可以新設(shè)函數(shù),進行研究;對于因式ex-a,可令ex- a=0,即e x=a,若使得該方程有解,只需要討論參數(shù)a與0的關(guān)系,當a≤0時,顯然ex-a>0,當a>0時,方程ex=a的解為x=lna,此時需要綜合x-sinx的零點進行分類討論.

        設(shè)m(x)=x-sinx.

        由于m'(x) =1- COS x≥0,則m(x)在R上單調(diào)遞增.

        又因為m(0)=0,所以當x<0時,m(x)O時,m(x)>m(0),即x-sinx>0.

        設(shè)n(x)=e x-a,則h'(x)=2m(x).n(x),

        (l)當a≤0時,ex-a>0恒成立.

        則當x <0時,h'(x)<0,h(x)單調(diào)遞減;當x>0時,h'(x) >o,h(x)單調(diào)遞增;當x=0時有最小值矗(0)=-2a-1,無極大值.

        (2)當a>0時,令ex-a=0得x=Ina.

        ①若Ina <0,即O0,所以h(x)在(-∞,Ina)上單調(diào)遞增;當Ina0,故h'(x)<0,故h(x)在(Ina,0)上單調(diào)遞減;當x>0時,m(x)>0,n(x)>0,故h'(x)>0,因此h(x)在(O,+∞)上單調(diào)遞增;因此x=Ina時,h(x)取到極大值為h(Ina),x=0時,h(x)取到極小值-2a-1;

        ②若Ina=0,即a=l,當x<0時,m(x)0,當x>0時,m(x)>0,n(x)>0,h'(x)>o,因此h(x)在(-∞,+∞)上單調(diào)遞增;無極值;

        ③若Ina >O,即a>1,當x<0時,m(z)<0,n(x)<0,故h'(x)>0;當0Ina時,h'(z)>0,h(x)在(Ina,+∞)上單調(diào)遞增;因此x=0時,h(x)取到極大值,h(0)=-2a-1.x=lna時,h(x)取得極小值為h(Ina).

        綜上(1)、(2)分類,便可得最終答案.

        評注:細思本題,仍然考查處理函數(shù)與導(dǎo)數(shù)問題的通性通法,本題能作為壓軸題,重點在于考查數(shù)學(xué)的基本功,如因式分解、分類討論等,只不過對這些通性通法的考查,換了復(fù)雜的的函數(shù)背景.我們在日常的復(fù)習(xí)過程中,應(yīng)該注入研究性思維,尋找萬變不離其宗之“宗”,揭示問題的本質(zhì),例如本題涉及的切線問題,核心在于抓住切點建方程,那么由切點引發(fā)的結(jié)論是什么?切點可得切線斜率、切點在切線上、切點在曲線上,利用關(guān)于切點的這三條,關(guān)于切線甚至于較難的問題我們也會迎刃而解,對于(Ⅱ)問,我們要始終確信,在我們應(yīng)該掌握的知識范疇內(nèi),只要研究導(dǎo)數(shù),就一定是研究導(dǎo)數(shù)與0的關(guān)系,這樣我們也就清楚了單調(diào)性、極值點的問題了,對于分類討論,是因需要才討論,不是去欣賞怎樣討論對不對的問題,而是解決為什么要討論的問題,很明顯,弄清楚了兩個因式m(x),n(x)與0的關(guān)系,我們得到了關(guān)于參數(shù)a的一級討論點“0”,但又無法區(qū)分兩因式與0的關(guān)系,需要比較Ina與0的大小,從而得到了關(guān)于參數(shù)a二級討論點“1”,綜合起來,即對以的討論分為a≤0,O1.這就是規(guī)范的思維總結(jié).

        規(guī)范、靈活的數(shù)學(xué)思維的養(yǎng)成,對導(dǎo)數(shù)與函數(shù)大題的解決起到了至關(guān)重要的作用.我認為在平常學(xué)習(xí)中應(yīng)做到以下幾點:

        1.數(shù)學(xué)思維的養(yǎng)成,需要做到“整理、思考、練習(xí)”,步步為營.平時多問自己幾個為什么,加強對解題步驟中細節(jié)的揣摩,將其思想融人心中,才能在舊題型上做到既快又準,在新題型上有所突破.

        2.數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是一個循序漸進的過程,問題的深入也是思維的升華,不斷地自問自答、平時多獨立思考、總結(jié)并積累自己的解題模式并加以必要的練習(xí),才能在考場上游刃有余.

        如果說數(shù)學(xué)考試是一場思維的博弈,那函數(shù)與導(dǎo)數(shù)便是其最精彩的部分,愿我們一起靜下心來,去感悟數(shù)學(xué)思維的魅力,在探究數(shù)學(xué)的過程中找到自己的樂趣!

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