姚永亮
(大理州實驗中學 云南大理 671000)
不含參數(shù)的極值點偏移問題是高考的重點和難點,此類問題在高考中新穎多變,是導數(shù)的綜合應用問題,其呈現(xiàn)的形式非常簡潔,能較好地考查學生的邏輯推理能力,數(shù)據(jù)處理能力,轉化與化歸思想,函數(shù)與方程思想,數(shù)形結合思想等。對于此類問題,學生往往望而生畏,止步不前。
其實,不含參數(shù)的極值點偏移問題,往往涉及函數(shù)的雙零點,是一個多元的數(shù)學問題,不管涉及多少變量,途徑都是把多元變量轉化為一元變量,構造一元函數(shù),分析探究一元函數(shù),此問題將迎刃而解。下面將介紹幾種常規(guī)策略,希望可以幫助更多的學子迎難而上。
案例:已知函數(shù)f(x)=xe-x,且f(x1)=f(x2),證明:x1+x2>2
1.1巧構函數(shù)
構造函數(shù)法是解決極值點偏移問題的常規(guī)方法。首先分析f(x1)的單調性與極值點x0,要探究其在極值點x0附近的偏移問題,構造函數(shù)F(x)=f(x0+x)-f(x0-x)或G(x)=f(x)-f(2x0-x)x)(x0>x),分析F(x)或G(x),判斷出F(x)或G(x)的正負,再結合f(x1)=f(x2)及f(x)的單調性即可解決此問題。
1.1.1構造函數(shù)F(x)=f(x0+x)-f(x0-x)(x>0)
注:通過分析f(x)的極值點x0=1,且f(x)在(-∞,1)上單調遞增,在(1,+∞)上單調遞減從而知0<x1<1<x2。進而巧構函數(shù)F(x)=f(1+x)-f(1-x)(x>0),分析知F(x)單調遞增,故而知f(x1)=f(x2)=f[1+(x2-1)]>f(2-x2),此問題即得證。
1.1.2構造函數(shù)G(x)=f(x0+x)-f(x0-x)(x>0)
同上1.1.1知:
∵f(x)=xe-x∴f’(x)=(1-x)e-x∴x∈(-∞,1)時,f(x)>0;x∈(1,+∞)時,f’(x)<0
∴f(x)在(-∞,1)上單調遞增,在(1,+∞)上單調遞減;
f(0)=1,x>0時,f(x)>0;又∵x1<x2且f(x1)=f(x2);
∴0<x1<1<x2
∴h(x)(1,+∞)上單調遞增;又h(1)=0;∴f(x)>f(2-x);
∴f(x1)=f(x2)>f(2-x2);又x1<1且2-x2<1
∴x1>2-x2;即x1+x2.
注:通過分析f(x)的極值點x0=1,且f(x)在(-∞,1)上單調遞增,在(1,+∞)上單調遞減從而知0<x1<1<x2。進而巧構函數(shù)F(x)=f(1+x)-f(1-x)(x>0),分析知F(x)單調遞增,故而知f(x1)=f(x2)=f[1+(x2-1)]>f(2-x2),即得證此方法與1.1.1形不同,但本質一樣。
1.2巧引變量巧消元
通過對f(x1)=f(x2)分析變換得
1.2.2巧用作差“x2-x1”消元
據(jù)洛必達法則知:
以上幾種方法均是為了實現(xiàn)將兩個變量轉化為單變量的函數(shù)或不等式,通過構造一元函數(shù)和利用構造新的變元,均達到消元的目的,把問題轉化為一元函數(shù),再利用綜合法、分析法、洛必達法則等將此問題簡單化。幾種方法各有優(yōu)劣,考生若能靈活駕馭這幾種方法,便能在導數(shù)不含參的極值點偏移問題上發(fā)揮自如。
在極值點偏移問題的教學中,常常考查學生的邏輯推理能力,數(shù)據(jù)處理能力,轉化與化歸思想,函數(shù)與方程思想,數(shù)形結合思想等。培養(yǎng)學生的數(shù)學核心素養(yǎng)是我們教學的重中之重,我們應從不同角度教會學生發(fā)現(xiàn)問題,分析問題,解決問題。但過多過密的刷題,不僅會阻礙學生思維能力的發(fā)展,還會使學生疲勞、興趣降低,窒息學生的思維,只有“聞一知十”解題,才能激發(fā)學生濃厚的學習興趣,促進他們思維的發(fā)展。通過本文案例的分析,我們從多個維度教會學生從不同角度解決問題,開拓了學生的思維,真正培養(yǎng)了學生的能力。