江蘇省常州市武進區(qū)前黃中學國際分校 (213161) 陸 德
在導數相關問題中許多問題都涉及到繁雜的運算,為了盡可能減少計算量,一些常用技巧和方法尤為必要,“設而不求”即是如此.所謂“設而不求”是指根據題設條件,巧妙設元,搭建"未知"和"已知"之間的等量關系, 通過合理代換或推理,利用整體化歸,韋達定理,整體消元等方法化繁為簡、避重就輕,“設而不求”在數據的處理上另辟蹊徑,旨在條件的分析轉化.
題型一 利用韋達定理消元
例1 (2017江蘇高考)已知函數f(x)=x3+ax2+bx+1(a>0,b∈R)有極值,且導函數f′(x)的極值點是f(x)的零點.(極值點是指函數取極值時對應的自變量的值)
(1)求b關于a的函數關系式,并寫出定義域;
(2)證明:b2>3a;
評注:如果孤立看待x1,x2,則需借助于求根公式,顯然求解f(x1),f(x2)時運算過于繁瑣,而通過韋達定理尋求兩者關系后,運算f(x1)+f(x2)過程就淺顯明朗.
題型二 整體換元實現消元
例2 (鹽城市2019屆高三第三次模擬考試)設函數f(x)=x-aex(e為自然對數的底數,a∈R).
(1) 當a=1時,求函數f(x)的圖象在x=1處的切線方程;
(2) 若函數f(x)在區(qū)間(0,1)上具有單調性,求a的取值范圍;
解析:(1)略;(2)略;(3)函數g(x)=(ex-e)f(x)的零點即為方程(ex-e)f(x)=0的實數根,故ex-e=0或f(x)=0,由ex-e=0,得x=1,
題型三 虛設零點整體替換
例3 (2020屆常州市第一學期期中考試)已知函數f(x)=lnx-xex+ax(a∈R).
(1)若函數f(x)在[1,+∞)上單調遞減,求實數a的取值范圍;
(2)若a=1,求f(x)的最大值.
評注:在解決函數和導函數的綜合問題中,導函數的零點確定存在但無法直接求解時,可以結合零點存在定理虛設零點,巧妙利用零點所滿足的等量關系推理演算整體代換,復雜問題從而迎刃而解.
“設而不求”是高中數學解題的常用方法,也是實際應用中的難點,其實質是整體結構意義上的變式和整體思想的應用,數據的整合加工處理過程中利用轉化與化歸思想,從形式和結構上提煉內核,轉化到常規(guī)知識背景下,從而將目標清晰化,問題簡單化.