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        2020年新高考全國(guó)Ⅰ卷(山東卷)數(shù)學(xué)第21題解法研究
        ——同構(gòu)放縮攜起手導(dǎo)數(shù)不等式難題不再有

        2020-10-19 09:20:34高振寧
        數(shù)理化解題研究 2020年28期
        關(guān)鍵詞:方法

        高振寧

        (山東省新泰市第一中學(xué) 271200)

        原題再現(xiàn)已知函數(shù)f(x)=aex-1-lnx+lna.

        (1)當(dāng)a=e時(shí),求曲線y=f(x)在點(diǎn)(1,f(1))處的切線與兩坐標(biāo)軸圍成的三角形的面積;

        (2)若f(x)≥1,求a的取值范圍.

        當(dāng)a=1時(shí),f′(1)=0,當(dāng)x∈(0,1),f′(x)<0,f(x)在(0,1)上是減函數(shù);x∈(1,+)時(shí),f′(x)>0,f(x)在(1,+)上是增函數(shù).∴f(x)min=f(1)=1,故f(x)≥1恒成立.

        綜上所述,實(shí)數(shù)a的取值范圍是[1,+∞).

        方法二(放縮法):當(dāng)0

        當(dāng)a>1時(shí),f(x)=aex-1-lnx+lna≥ex-1-lnx,由a=1的結(jié)論可知f(x)=ex-1-lnx≥1恒成立.

        綜上可知:a的取值范圍是[1,+).

        方法四(同構(gòu)函數(shù)y=xex):

        因f(1)=a+lna≥1,設(shè)g(a)=a+lna,顯然y=g(a)在區(qū)間(0,+)上是增函數(shù),g(a)≥g(1)=1,故a≥1.f(x)=aex-1-lnx+lna≥1,得顯然則原不等式等價(jià)于設(shè)g(x)=xex,顯然g(x)在(0,+)上是增函數(shù),則上述不等式等價(jià)于當(dāng)時(shí)顯然成立;當(dāng)時(shí),原不等式等價(jià)于由于ex≥1+x,且a≥1則可得故a的取值范圍是[1,+).

        方法六(分而治之法):

        方法三、四、五可以歸結(jié)成同構(gòu)法,同構(gòu)法的本質(zhì)是構(gòu)造目標(biāo)函數(shù),借助目標(biāo)函數(shù)單調(diào)性把復(fù)雜函數(shù)簡(jiǎn)單化遞減,比方說若F(x)≥0能等價(jià)變形為F(f(x))≥F(g(x)),若F(x)遞增,則問題轉(zhuǎn)化為f(x)≥g(x),若F(x)遞減,則問題轉(zhuǎn)化為f(x)≤g(x).此類方法的關(guān)鍵是構(gòu)造目標(biāo)函數(shù),高考?jí)狠S題中的構(gòu)造常見形式可分為兩類:

        (1)aea≤blnb可以同構(gòu)aea≤lnbelnb,借助函數(shù)f(x)=xex解決,也可以同構(gòu)ealnea≤blnb,借助f(x)=xlnx解決,更可以同構(gòu)為lna+a≤lnb+ln(lnb),借助f(x)=x+lnx解決.

        方法六屬于解決問題的巧妙方法,不屬于通性解法,一般情況下f(x)≥g(x)不等價(jià)于f(x)min≥g(x)max,但是對(duì)于極個(gè)別的問題,利用上分而治之的方法,會(huì)極大地降低運(yùn)算程度,但是構(gòu)造不等式兩側(cè)的目標(biāo)函數(shù)有一定的技巧性,學(xué)生不易掌握.

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