郭銘紀(jì)
(福建省泉州第一中學(xué) 362000)
解答該類試題的策略一般應(yīng)牢記以下內(nèi)容:其一,保證求導(dǎo)結(jié)果的正確性.同時(shí),注意函數(shù)的定義域,為后面的解題奠定基礎(chǔ).其二,在涉及參數(shù)的函數(shù)中,進(jìn)行分類討論.
(1)設(shè)a>1,討論f(x)在區(qū)間(0,1)上的單調(diào)性.
(2)設(shè)a>0,求f(x)的極值.
解答部分高中數(shù)學(xué)競(jìng)賽試題時(shí),需要在認(rèn)真審題基礎(chǔ)上,融匯貫通所學(xué),突破慣性思維,才能找到解題思路.一方面,深入分析題干問題,能夠透過現(xiàn)象看本質(zhì),結(jié)合問題形式,大膽設(shè)想,通過構(gòu)造函數(shù),運(yùn)用導(dǎo)數(shù)進(jìn)行分析.另一方面,解題時(shí)應(yīng)認(rèn)真推理,確保上下推理的嚴(yán)謹(jǐn)性,尤其有“=”存在時(shí),應(yīng)明確“=”成立的條件.
例2(2019年全國數(shù)學(xué)聯(lián)賽福建賽區(qū)預(yù)賽)已知f(x)=ex.
(1)略;(2)求證:當(dāng)x>0時(shí),f(x)>4lnx+8-8ln2.
解析令g(x)=ex-4x,則g′(x)=ex-4.當(dāng)x∈(-∞,ln4),g′(x)<0;當(dāng)x∈(ln4,+∞),g′(x)>0.則g(x)的最小值為g(ln4),即g(x)≥g(ln4)=4-4ln4,即g(x)=ex-4x≥4-4ln4,則ex≥4x+4-8ln2,當(dāng)且僅當(dāng)x=ln4時(shí)取“=”.
∴f(x)-4lnx-8+8ln2≥(4x+4-8ln2)-4lnx-8+8ln2=4x-4lnx-4,當(dāng)且僅當(dāng)x=ln4時(shí)取“=”.
綜上f(x)-4lnx-8+8ln2≥4x-4lnx-4≥0,且“=”成立的條件不同,∴當(dāng)x>0時(shí),f(x)>4lnx+8-8ln2.
為使學(xué)生能夠運(yùn)用導(dǎo)數(shù)順利解答高中競(jìng)賽中一些難度較大的題目,一方面,深入講解導(dǎo)數(shù)表示的幾何含義,理解導(dǎo)數(shù)的本質(zhì),保證在解題中正確運(yùn)用.另一方面,適當(dāng)為學(xué)生講解一些拓展內(nèi)容,如為學(xué)生講解導(dǎo)數(shù)的導(dǎo)數(shù),并結(jié)合相關(guān)競(jìng)賽試題的講解,使學(xué)生牢固掌握,在競(jìng)賽中能夠迅速找到解題思路.
例3(2018年河北高中數(shù)學(xué)競(jìng)賽)已知曲線f(x)=ex-1和曲線g(x)=lnx,分析兩個(gè)曲線的公切線的條數(shù).
消元得到ea-1-aea-1+a=0,方程根的個(gè)數(shù)即為兩曲線公切線條數(shù).
令m(x)=ex-1-xex-1+x,則m′(x)=1-xex-1,m″(x)=(-1-x)ex-1.
當(dāng)x<-1時(shí),m″(x)>0,m′(x)為增函數(shù),當(dāng)x>-1時(shí),m″(x)<0,m′(x)為減函數(shù),且當(dāng)x<0時(shí),m′(x)>1,m′(1)=0,即,x=1是m′(1)=0的根.
綜上可知方程ex-1-xex-1+a=0有兩個(gè)不同的根,因此,兩條曲線的公切線共有兩條.