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在高考数学试卷中,难度最大的是解析几何、函数与导数这两个大题,它们成为不少考生难以攀登的“珠穆朗玛峰”。下面节选两个高考原题,尝试利用思维工具中的部分方法对试题进行分析,体会如何利用思维工具提高数学能力。
例1设a>0,讨论函数f(x)=lnx+a(1-a)x2-2(1-a)x的单调性。
解析:本题的题意简单明了,就一个目标:函数的单调性,这个内容在高中数学中非常重要也常见。聚焦函数的单调性问题,同学们很容易想到利用导函数的正负号分析原函数的单调性,但这里就容易产生一个丢分点:函数的定义域。
对这个函数求导后,部分考生可能会陷入慌乱,结果是f′(x)=1x+2a(1-a)x-2(1-a),感觉导数的形式复杂。此时,目的、方向非常关键:导数的正负号决定函数的单调性。平时面对这样的复杂形式,我们都要对其就行化简,去伪求真。通分应该是平时就要养成的习惯,当我们对导数通分后,发现导数f′(x)=2a(1-a)x2-2(1-a)x+1x的正负号只由分子2a(1-a)x2-2(1-a)x+1来决定,因此,找准方向,聚焦新问题:构建函数G(x)=2a(1-a)x2-2(1-a)x+1,分析其正负号的分布。
因为常数a的不确定性,当a=1时,1-a为0,从而使得G(x)变成了一个常数函数G(x)=1恒为正,从而确定单调性。这点非常重要,1把a的范围分成了两部分:(0,1)和(1,+∞)。该两个范围会使得二次函数G(x)二次项系数2a(1-a)的正负发生变化,导致开口发生变化,从而使导数的正负号发生变化,进而影响函數的单调性。
例2如图1,在平面直角坐标系xOy中,直线l:x=-2交x轴于点A,设P是l上一点,M是线段OP的垂直平分线上一点,且满足∠MPO=∠AOP。
图1
(1)当点P在l上运动时,求点M的轨迹E的方程。
(2)已知点T(1,-1),设H是E 上动点,求HO+HT的最小值,并给出此时点H的坐标。
(3)过点T(1,-1)且不平行于y轴
的直线l1与轨迹E有且只有两个不同的交点,求直线l1的斜率k的取值范围。
解析:本题的题意比较好理解,考生完全可以根据题目的已知条件,求出点M的轨迹方程为y2=4(x+1)(x≥-1)。
由第一问知M的轨迹方程y2=4(x+1),确定出轨迹是一条开口向右,p为2,焦点(0,0)的抛物线。这个结论对第二问非常重要,可以利用抛物线的定义找到求出最小值的办法。
图2
求解第三问时,部分考生会出现一个困惑,因为所给点T在抛物线内部,无论怎样画直线,都和抛物线有两个交点,那么斜率的范围就是一切实数R了。这时,就需要考虑是否前面的解答出现了错误,曲线的形式是否还有其他没有考虑到,从而对现存结论进行反思,寻找解决的办法。因为抛物线是肯定存在的了,再结合题目中谈到了“有且只有”的字眼,那么是否还有轨迹没有发现?这样,再次回到第一问进行探究,就有可能找到M点存在的另外一种情况y=0x<-1。
综上所述,思维工具对数学能力的培养是非常重要的,如果平时能够经常利用诸多工具,内化为思维的一种习惯,会帮助我们更加容易地发现问题解决的办法。
作者单位:广东省佛山市顺德区勒流中学
例1设a>0,讨论函数f(x)=lnx+a(1-a)x2-2(1-a)x的单调性。
解析:本题的题意简单明了,就一个目标:函数的单调性,这个内容在高中数学中非常重要也常见。聚焦函数的单调性问题,同学们很容易想到利用导函数的正负号分析原函数的单调性,但这里就容易产生一个丢分点:函数的定义域。
对这个函数求导后,部分考生可能会陷入慌乱,结果是f′(x)=1x+2a(1-a)x-2(1-a),感觉导数的形式复杂。此时,目的、方向非常关键:导数的正负号决定函数的单调性。平时面对这样的复杂形式,我们都要对其就行化简,去伪求真。通分应该是平时就要养成的习惯,当我们对导数通分后,发现导数f′(x)=2a(1-a)x2-2(1-a)x+1x的正负号只由分子2a(1-a)x2-2(1-a)x+1来决定,因此,找准方向,聚焦新问题:构建函数G(x)=2a(1-a)x2-2(1-a)x+1,分析其正负号的分布。
因为常数a的不确定性,当a=1时,1-a为0,从而使得G(x)变成了一个常数函数G(x)=1恒为正,从而确定单调性。这点非常重要,1把a的范围分成了两部分:(0,1)和(1,+∞)。该两个范围会使得二次函数G(x)二次项系数2a(1-a)的正负发生变化,导致开口发生变化,从而使导数的正负号发生变化,进而影响函數的单调性。
例2如图1,在平面直角坐标系xOy中,直线l:x=-2交x轴于点A,设P是l上一点,M是线段OP的垂直平分线上一点,且满足∠MPO=∠AOP。
图1
(1)当点P在l上运动时,求点M的轨迹E的方程。
(2)已知点T(1,-1),设H是E 上动点,求HO+HT的最小值,并给出此时点H的坐标。
(3)过点T(1,-1)且不平行于y轴
的直线l1与轨迹E有且只有两个不同的交点,求直线l1的斜率k的取值范围。
解析:本题的题意比较好理解,考生完全可以根据题目的已知条件,求出点M的轨迹方程为y2=4(x+1)(x≥-1)。
由第一问知M的轨迹方程y2=4(x+1),确定出轨迹是一条开口向右,p为2,焦点(0,0)的抛物线。这个结论对第二问非常重要,可以利用抛物线的定义找到求出最小值的办法。
图2
求解第三问时,部分考生会出现一个困惑,因为所给点T在抛物线内部,无论怎样画直线,都和抛物线有两个交点,那么斜率的范围就是一切实数R了。这时,就需要考虑是否前面的解答出现了错误,曲线的形式是否还有其他没有考虑到,从而对现存结论进行反思,寻找解决的办法。因为抛物线是肯定存在的了,再结合题目中谈到了“有且只有”的字眼,那么是否还有轨迹没有发现?这样,再次回到第一问进行探究,就有可能找到M点存在的另外一种情况y=0x<-1。
综上所述,思维工具对数学能力的培养是非常重要的,如果平时能够经常利用诸多工具,内化为思维的一种习惯,会帮助我们更加容易地发现问题解决的办法。
作者单位:广东省佛山市顺德区勒流中学