导数压轴题的变形策略
广西南宁市第三中学(530021) 黎承忠
【摘 要】[摘 要]导数是高考数学的必考知识,其综合性强,难度较高.要有效解决导数压轴题,合理变形转化是关键. 【期刊名称】中学教学参考 【年(卷),期】2019(000)011 【总页数】3
【关键词】[关键词]导数;压轴题;变形转化
导数是高中数学的重要内容,也是高考数学的必考知识,主要是函数、导数与不等式的综合,难度相对较高.纵观近几年全国新课标卷的第21题(压轴题),几乎都是考查导数的应用.其情境模型主要有:①ex+f(x);② exf(x);③lnx+f(x);④f(x)lnx;⑤ exlnx;⑥含lnx的分式.(其中f(x)为多项式函数或分式函数)
所涉及的考点有切线、函数单调性、极(最)值、恒成立问题、不等式证明等.着重考查学生对导数概念的理解和灵活运用的能力,体现的数学思想非常丰富,比如方程思想、分类讨论思想、转化思想、构造函数思想,在解决超越方程时可通过变形、试根、设根等.
这部分知识在高中数学教学中,尤其是高考数学复习教学中占据重要的位置,但其教学效果往往不是很理想.通过对近几年高考导数压轴题的分析研究,笔者发现要有效解决导数压轴题,合理变形转化是关键.本文就如何变形提供三种方法.
一、指、对数分离
常见指数、对数的伴随结构有xlnx和将指数式和对数式的积的形式分开,分解为几个简单函数的形式,方便通过导数研究问题.
[例1]设函数在点(1,f(1))处的切线方程为y=e(x-1)+2. (Ⅰ)求a,b; (Ⅱ)证明:f(x)>1. 变形分析: (Ⅰ)a=1,b=2;
(Ⅱ)f(x)=,要证f(x)> 1,只要求f(x)的最小值大于1,但求最小值不易,考虑将exlnx+将指数和对数分开),分别求函数g(x)在(0,+∞)上的最小值为上的最大值为,且不同时取最值,故xlnx>成立,即f(x)> 1.注意g(x)min≥h(x)max是不等式g(x)>h(x)成立的充分不必要条件. [例2]已知函数f(x)=xlnx,g(x)=-x2+ax-3. (1)求f(x)在[ ]t,t+2(t>0)上的最小值;
(2)若存在等式2f(x)≥g(x)成立,求实数a的取值范围; (3)证明:对一切x∈(0,+∞),都有 变形分析:
第(3)问:指对已分离,根据伴随结构形式及函数f(x)的结构可知,不等式的两边先乘以x再分边求(同例1).
二、用指、对数基本不等式变形
常见指数、对数基本不等式有lnx≤x-1.在解决问题时,运用这些基本不等式将指(对)数式放缩为多项式或分式,可简化问题,有助于快速解决问题. [例3]已知函数f(x)=ln(x+1)-x.
(1)求函数f(x)的单调递减区间; 变形分析:
(1)f(x)的递减区间为(0,+∞);
(2)由(1)知 f(x)在 (-1,0)递增,故 x>-1时,f(x)≤f(0),即ln(x+1)≤x,∴lnx≤x-1(x>0)?ln
[例4]设 f(x)=ln(x+1)+ x+1+ax+b(a,b ∈R,a,b为常数),曲线y=f(x)与直线
(1)求a,b的值. 变形分析: (1)a=0,b=-1;
(2)当0<x<2时,证明ln(x+1)+ x+1-1<t2+5<3(t+1),即 t2-3t+2<0,1<t<2,∵1<t< 3,故上式成立,从而,当0<x<2时,ln(x+1)+
注:从证明过程可知,0<x<3时命题成立,另外,lnx≤x-1不能直接应用,要加以证明.
[例5]已知函数2.71828…是自然对数的底数),曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行. (Ⅰ)求k的值;
(Ⅱ)求f(x)的单调区间;
(Ⅲ)设g(x)=(x2+x)f'(x),其中f'(x)为f(x)的导函数.证明:对任意x>0,g(x)<1+e-2. 变形分析:
故f(x)在区间(0,1)内为增函数,在(1,+∞)内为减函数.