李曉敏
導(dǎo)數(shù)問題(極值點(diǎn)偏移問題)往往體現(xiàn)出較強(qiáng)的區(qū)分度和選拔功能,經(jīng)??疾閷W(xué)生的推理論證能力、運(yùn)算求解能力、分類與整合能力,考查函數(shù)與方程的思想、劃歸轉(zhuǎn)化的思想。下面結(jié)合例題給出幾種不同解法及學(xué)生答題情況的分析。
例題:已知函數(shù)f(x)=x(1-lnx).
(1)討論f(x)的單調(diào)性;
(1)考查的知識點(diǎn):利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)單調(diào)性,其中運(yùn)用到導(dǎo)數(shù)公式和導(dǎo)數(shù)運(yùn)算法則。
解:(1)f(x)=x(x-lnx),x∈(0,+∞)
∴f′(x)=1-lnx-1=-lnx
∴x∈(0,1),f′(x)>0,
x∈(1,+∞),f′(x)<0,
∴f(x)在(0,1)單調(diào)遞增,在(1,+∞)單調(diào)遞減.
先利用導(dǎo)數(shù)公式求得導(dǎo)函數(shù),結(jié)合導(dǎo)函數(shù)的圖象解出大于零小于零的解集,寫出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間。第(1)問比較簡單,屬于送分題,而且對第(2)問有暗示。
(2)方法一:構(gòu)造對稱性函數(shù)
題目(2)是極值點(diǎn)左偏問題,最常見的做法是構(gòu)造對稱性函數(shù),考慮函數(shù)y=f(x)在極值點(diǎn)1附近的偏移情況并結(jié)合其單調(diào)性構(gòu)造不等式。
要證x1+x2>2,即證x2>2-x1,∵0<x1<1∴1<2-x1<x2(不易證,利用函數(shù)單調(diào)性,轉(zhuǎn)化為證明函數(shù)不等式)
即證f(x2)<f(2-x1)(盡量減少自變量的個數(shù))
即證f(x2)>f(e-x1),即證f(x1)>f(e-x1)
x∈(0,x3)時,h′(x)>0,h(x)在(0,x3)單調(diào)遞增.
x∈(x3,1)時,h′(x)<0,h(x)在(x3,1)單調(diào)遞減.
x→0,h(0)→0,x=1時,h(1)=f(1)-f(e-1)>0
大部分學(xué)生沒有從函數(shù)角度去考慮不等式,導(dǎo)致無從下手,其實(shí)題(2)思路形成的關(guān)鍵是必修一函數(shù)單調(diào)性等價形式:若函數(shù)y=f(x)在區(qū)間[a,b]上單調(diào)遞增(減)則分考生考慮到了以上方法,不過在轉(zhuǎn)化已知條件時轉(zhuǎn)化不徹底,把已知條件轉(zhuǎn)化為新函數(shù)g這個函數(shù)與已知函數(shù)f(x)=x(1-lnx)沒有任何關(guān)系,需要重新研究函數(shù)g(x)單調(diào)性、極值,計(jì)算量增大,費(fèi)時費(fèi)力,不過也能證得結(jié)論成立。
方法二:增量法
方法三:切割線放縮法
不妨設(shè)0<x1<1<x2
∵在區(qū)間(0,1),f(x)=x(1-lnx)>x
∴f(x1)>x1
過(e,0)點(diǎn)切線斜率為k=f′(x)|x=e=-1
切線方程為q(x)=-x+e
令V(x)=q(x)-f(x)=-x+e-x(1-lnx),x∈(1,e)
切割線放縮法需要畫出函數(shù)圖象結(jié)合割線放縮、切線放縮,還要與要證的不等式相結(jié)合才能解答此題。此方法優(yōu)點(diǎn)是過程簡單計(jì)算量小,不足是思維量大,要有很強(qiáng)的數(shù)形結(jié)合能力,能較準(zhǔn)確地畫出圖象,還要有極限思想,對考生數(shù)學(xué)能力要求比較高,不容易想到。
第(2)問抽象性、綜合性較強(qiáng),能力要求比較高,技巧性強(qiáng),區(qū)分度較大,但只要能認(rèn)清本質(zhì),抓住關(guān)鍵,立足通法,善于轉(zhuǎn)化,靈活運(yùn)用導(dǎo)數(shù)及分析法就能解決本題,優(yōu)秀學(xué)生是可以拿到高分的。極值點(diǎn)偏移問題在歷年高考中反復(fù)出現(xiàn),比如2010年天津卷、2011年遼寧卷、2013年湖南卷、2016年全國卷等,希望引起大家的重視。