2022高考數(shù)學(xué)“一本”培養(yǎng)專題突破 第2部分 專題6 函數(shù)、導(dǎo)數(shù)、不等式 第14講 導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用學(xué)案 文
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1、2022高考數(shù)學(xué)“一本”培養(yǎng)專題突破 第2部分 專題6 函數(shù)、導(dǎo)數(shù)、不等式 第14講 導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用學(xué)案 文 熱點(diǎn)題型 真題統(tǒng)計(jì) 命題規(guī)律 題型1:“輔助函數(shù)法”證明不等式(構(gòu)造法) 2018全國卷ⅠT21;2018全國卷ⅢT21 2017全國卷ⅢT21;2016全國卷ⅢT21 1.每年必考內(nèi)容,出現(xiàn)在壓軸題的位置,難度很大. 2.利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點(diǎn)問題是近幾年高考的一個(gè)亮點(diǎn),熱點(diǎn)內(nèi)容,應(yīng)引起高度重視. 題型2:“轉(zhuǎn)化法”解決不等式恒成立中的參數(shù)問題 2017全國卷ⅠT21;2017全國卷ⅡT21 2016全國卷ⅡT20;2014全國卷ⅠT21 題型3:“圖象輔助法
2、”解決函數(shù)零點(diǎn)或方程根的問題
2018全國卷ⅡT21;2016全國卷ⅠT21
2015全國卷ⅠT21;2014全國卷ⅡT21
■高考考法示例·
【例1】 (2018·全國卷Ⅰ)已知函數(shù)f(x)=aex-ln x-1.
(1)設(shè)x=2是f(x)的極值點(diǎn),求a,并求f(x)的單調(diào)區(qū)間;
(2)證明:當(dāng)a≥時(shí),f(x)≥0.
[思路點(diǎn)撥] (1)―→
(2)→→
[解] (1)f(x)的定義域?yàn)?0,+∞),f′(x)=aex-.
由題設(shè)知,f′(2)=0,所以a=.
從而f(x)=ex-ln x-1,f′(x)=ex-.
當(dāng)0
3、(x)>0.
所以f(x)在(0,2)單調(diào)遞減,在(2,+∞)單調(diào)遞增.
(2)證明:當(dāng)a≥時(shí),f(x)≥-ln x-1.
設(shè)g(x)=-ln x-1,則g′(x)=-.
當(dāng)0
4、0,+∞), f′(x)=+2ax+2a+1=. 若a≥0,則當(dāng)x∈(0,+∞)時(shí),f′(x)>0, 故f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增. 若a<0,則當(dāng)x∈時(shí),f′(x)>0; 當(dāng)x∈時(shí),f′(x)<0. 故f(x)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減. (2)證明:由(1)知,當(dāng)a<0時(shí),f(x)在x=-處取得最大值,最大值為f=ln-1-. 所以f(x)≤--2等價(jià)于ln-1-≤--2, 即ln++1≤0. 設(shè)g(x)=ln x-x+1, 則g′(x)=-1. 當(dāng)x∈(0,1)時(shí),g′(x)>0; 當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),g′(x)<0, 所以g(x)在(0,1)上單調(diào)遞
5、增,在(1,+∞)上單調(diào)遞減. 故當(dāng)x=1時(shí),g(x)取得最大值,最大值為g(1)=0. 所以當(dāng)x>0時(shí),g(x)≤0. 從而當(dāng)a<0時(shí),ln++1≤0, 即f(x)≤--2. ■對(duì)點(diǎn)即時(shí)訓(xùn)練· 已知函數(shù)f(x)=ex-3x+3a(e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù),a∈R). (1)求f(x)的單調(diào)區(qū)間與極值; (2)求證:當(dāng)a>ln,且x>0時(shí),>x+-3a. [解] (1)由f(x)=ex-3x+3a,知f′(x)=ex-3. 令f′(x)=0,得x=ln 3, 于是當(dāng)x變化時(shí),f′(x),f(x)的變化情況如下表: x (-∞,ln 3) ln 3 (ln 3,+∞)
6、f′(x) - 0 + f(x) 3(1-ln 3+a) 故f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間是(-∞,ln 3),單調(diào)遞增區(qū)間是(ln 3,+∞), f(x)在x=ln 3處取得極小值,極小值為f(ln 3)=3(1-ln 3+a). (2)證明:待證不等式等價(jià)于ex>x2-3ax+1, 設(shè)g(x)=ex-x2+3ax-1, 于是g′(x)=ex-3x+3a. 由(1)及a>ln =ln 3-1知,g′(x)的最小值為g′(ln 3)=3(1-ln 3+a)>0. 于是對(duì)任意x∈R,都有g(shù)′(x)>0,所以g(x)在R內(nèi)單調(diào)遞增. 于是當(dāng)a>ln=ln 3-1時(shí),對(duì)
7、任意x∈(0,+∞),都有g(shù)(x)>g(0). 而g(0)=0,從而對(duì)任意x∈(0,+∞),g(x)>0. 即ex>x2-3ax+1,故>x+-3a. 題型2 “轉(zhuǎn)化法”解決不等式恒成立中的參數(shù)問題 利用導(dǎo)數(shù)解決不等式恒成立問題是高考??伎键c(diǎn),主要考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,求函數(shù)最值的方法,以及轉(zhuǎn)化與化歸,函數(shù)與方程、分類討論的思想. ■高考考法示例· 【例2】 (2017·全國卷Ⅰ)已知函數(shù)f(x)=ex(ex-a)-a2x. (1)討論f(x)的單調(diào)性; (2)若f(x)≥0,求a的取值范圍. [解] (1)函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?-∞,+∞), f′(x)=
8、2e2x-aex-a2=(2ex+a)(ex-a). ①若a=0,則f(x)=e2x在(-∞,+∞)上單調(diào)遞增. ②若a>0,則由f′(x)=0得x=ln a. 當(dāng)x∈(-∞,ln a)時(shí),f′(x)<0; 當(dāng)x∈(ln a,+∞)時(shí),f′(x)>0. 故f(x)在(-∞,ln a)上單調(diào)遞減, 在(ln a,+∞)上單調(diào)遞增. ③若a<0,則由f′(x)=0得x=ln. 當(dāng)x∈時(shí),f′(x)<0; 當(dāng)x∈時(shí),f′(x)>0. 故f(x)在上單調(diào)遞減, 在上單調(diào)遞增. (2)①若a=0,則f(x)=e2x,所以f(x)≥0. ②若a>0,則由(1)得,當(dāng)x=ln a時(shí)
9、,f(x)取得最小值,最小值為f(ln a)=-a2ln a. 從而當(dāng)且僅當(dāng)-a2ln a≥0,即0<a≤1時(shí),f(x)≥0. ③若a<0,則由(1)得,當(dāng)x=ln時(shí),f(x)取得最小值,最小值為f=a2,從而當(dāng)且僅當(dāng)a2≥0,即-2e≤a<0時(shí),f(x)≥0. 綜上,a的取值范圍是[-2e,1]. [方法歸納] 解決不等式恒成立問題的兩種方法 (1)分離參數(shù)法:若能夠?qū)?shù)分離,且分離后含x變量的函數(shù)關(guān)系式的最值易求,則用分離參數(shù)法.,即:①λ≥f(x)恒成立,則λ≥f(x)max. ②λ≤f(x)恒成立,則λ≤f(x)min. (2)最值轉(zhuǎn)化法:若參數(shù)不易分離或分離后含x變量
10、的函數(shù)關(guān)系式的最值不易求,則常用最值轉(zhuǎn)化法.可通過求最值建立關(guān)于參數(shù)的不等式求解.如f(x)≥0,則只需f(x)min≥0.
(教師備選)
已知函數(shù)f(x)=e-x[x2+(1-m)x+1](e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù),m為常數(shù)).
(1)若曲線y=f(x)與x軸相切,求實(shí)數(shù)m的值;
(2)若存在實(shí)數(shù)x1,x2∈[0,1]使得2f(x1) 11、或
所以m的值是3或-1.
(2)依題意,當(dāng)x∈[0,1]時(shí),函數(shù)f(x)max>2f(x)min,
①m≥1時(shí),當(dāng)x∈[0,1]時(shí),f′(x)≤0,函數(shù)f(x)單調(diào)遞減,
所以f(0)>2f(1),
即1>2×?m>3-;
②m≤0時(shí),x∈[0,1]時(shí),f′(x)≥0,函數(shù)f(x)單調(diào)遞增,
所以f(1)>2f(0),
即>2?m<3-2e;
③當(dāng)0<m<1時(shí),當(dāng)x∈(0,m)時(shí),f′(x)<0,
當(dāng)x∈(m,1)時(shí),f′(x)>0,
所以f(x)min=f(m)=,f(x)max=f(0)或f(1),
記函數(shù)g(m)=,g′(m)=,當(dāng)m≥0時(shí),g′(m)≤0,g( 12、m)單調(diào)遞減,
所以m∈(0,1)時(shí),g(m)>g(1)=,
所以2f(x)min=>>1=f(0),
2f(x)min=>>>=f(1),不存在m∈(0,1)使得f(x)max>2f(x)min,
綜上,實(shí)數(shù)m的取值范圍是(-∞,3-2e)∪.
■對(duì)點(diǎn)即時(shí)訓(xùn)練·
(2018·湖北七市模擬)函數(shù)f(x)=ln x+x2+ax(a∈R),g(x)=ex+x2.
(1)討論f(x)的極值點(diǎn)的個(gè)數(shù);
(2)若對(duì)于任意x∈(0,+∞),總有f(x)≤g(x)成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
[解] (1)由題意得f′(x)=+x+a=(x>0,令f′(x)=0,即x2+ax+1=0,Δ=a 13、2-4.
①當(dāng)Δ=a2-4≤0,即-2≤a≤2時(shí),x2+ax+1≥0對(duì)x>0恒成立,即f′(x)=≥0對(duì)x>0恒成立,此時(shí)f(x)沒有極值點(diǎn).
②當(dāng)Δ=a2-4>0,即a<-2或a>2時(shí),
若a<-2,設(shè)方程x2+ax+1=0的兩個(gè)不同實(shí)根為x1,x2,不妨設(shè)x1 14、.
∴當(dāng)x>0時(shí),f′(x)>0,故函數(shù)f(x)沒有極值點(diǎn).
綜上,當(dāng)a<-2時(shí),函數(shù)f(x)有兩個(gè)極值點(diǎn);
當(dāng)a≥-2時(shí),函數(shù)f(x)沒有極值點(diǎn).
(2)f(x)≤g(x)?ex-ln x+x2≥ax,
因?yàn)閤>0,所以a≤?x>0恒成立,
設(shè)φ(x)=(x>0),
φ′(x)=
=,
∵x>0,∴當(dāng)x∈(0,1)時(shí),φ′(x)<0,φ(x)單調(diào)遞減,
當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),φ′(x)>0,φ(x)單調(diào)遞增,
∴φ(x)≥φ(1)=e+1,
∴a≤e+1,即實(shí)數(shù)a的取值范圍是(-∞,e+1].
題型3 “圖象輔助法”解決函數(shù)零點(diǎn)或方程根的問題
■核心知識(shí)儲(chǔ)備·
15、導(dǎo)數(shù)法研究方程的根或函數(shù)的零點(diǎn)問題是指利用導(dǎo)數(shù)研究對(duì)應(yīng)函數(shù)的單調(diào)性與極值,進(jìn)而畫出函數(shù)的大致圖象,并根據(jù)圖象判斷方程的根或函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)等.破解此類題的關(guān)鍵點(diǎn)如下:
①定函數(shù),即確定與方程對(duì)應(yīng)的函數(shù)或研究零點(diǎn)問題中的函數(shù)解析式.
②求性質(zhì),求解函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù)f′(x),根據(jù)f′(x)的符號(hào)變化研究函數(shù)的單調(diào)性,求出函數(shù)的極值,畫出函數(shù)的大致圖象.
③列關(guān)系,根據(jù)函數(shù)圖象的分布判斷函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù),或根據(jù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)列出參數(shù)所滿足的關(guān)系式.
④得結(jié)論,求解關(guān)系式,得出結(jié)論.
■高考考法示例·
【例3】 (2018·全國卷Ⅱ)已知函數(shù)f(x)=x3-a(x2+x+1).
(1)若 16、a=3,求f(x)的單調(diào)區(qū)間;
(2)證明:f(x)只有一個(gè)零點(diǎn).
[解] (1)當(dāng)a=3時(shí),f(x)=x3-3x2-3x-3,f′(x)=x2-6x-3.
令f′(x)=0解得x=3-2或x=3+2.
當(dāng)x∈(-∞,3-2)∪(3+2,+∞)時(shí),f′(x)>0;
當(dāng)x∈(3-2,3+2)時(shí),f′(x)<0.
故f(x)在(-∞,3-2),(3+2,+∞)單調(diào)遞增,在(3-2,3+2)單調(diào)遞減.
(2)證明:由于x2+x+1>0,所以f(x)=0等價(jià)于-3a=0.
設(shè)g(x)=-3a,則g′(x)=≥0,僅當(dāng)x=0時(shí)g′(x)=0,所以g(x)在(-∞,+∞)單調(diào)遞增.
故g 17、(x)至多有一個(gè)零點(diǎn),從而f(x)至多有一個(gè)零點(diǎn).
又f(3a-1)=-6a2+2a-=-6a-2-<0,f(3a+1)=>0,故f(x)有一個(gè)零點(diǎn).
綜上,f(x)只有一個(gè)零點(diǎn).
[方法歸納] 判斷函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)的常用方法
(1)直接研究函數(shù),求出極值以及最值,畫出草圖.函數(shù)零點(diǎn)的個(gè)數(shù)問題即是函數(shù)圖象與x軸交點(diǎn)的個(gè)數(shù)問題.
(2)分離出參數(shù),轉(zhuǎn)化為a=g(x),根據(jù)導(dǎo)數(shù)的知識(shí)求出函數(shù)g(x)在某區(qū)間的單調(diào)性,求出極值以及最值,畫出草圖.函數(shù)零點(diǎn)的個(gè)數(shù)問題即是直線y=a與函數(shù)y=g(x)圖象交點(diǎn)的個(gè)數(shù)問題.只需要用a與函數(shù)g(x)的極值和最值進(jìn)行比較即可.
■對(duì)點(diǎn)即時(shí)訓(xùn)練·
已知函 18、數(shù)f(x)=ex,x∈R.
(1)若直線y=kx與f(x)的反函數(shù)的圖象相切,求實(shí)數(shù)k的值;
(2)若m<0,討論函數(shù)g(x)=f(x)+mx2零點(diǎn)的個(gè)數(shù).
[解] (1)f(x)的反函數(shù)為y=ln x,x>0,則y′=.
設(shè)切點(diǎn)為(x0,ln x0),則切線斜率為k==,故x0=e,k=.
(2)函數(shù)g(x)=f(x)+mx2的零點(diǎn)的個(gè)數(shù)即是方程f(x)+mx2=0的實(shí)根的個(gè)數(shù)(當(dāng)x=0時(shí),方程無解),
等價(jià)于函數(shù)h(x)=(x≠0)與函數(shù)y=-m圖象交點(diǎn)的個(gè)數(shù).
h′(x)=.
當(dāng)x∈(-∞,0)時(shí),h′(x)>0,h(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞增;
當(dāng)x∈(0,2)時(shí), 19、h′(x)<0,h(x)在(0,2)上單調(diào)遞減;
當(dāng)x∈(2,+∞)時(shí),h′(x)>0,h(x)在(2,+∞)上單調(diào)遞增.
∴h(x)的大致圖象如圖:
∴h(x)在(0,+∞)上的最小值為h(2)=.
∴當(dāng)-m∈,即m∈時(shí),函數(shù)h(x)=與函數(shù)y=-m圖象交點(diǎn)的個(gè)數(shù)為1;
當(dāng)-m=,即m=-時(shí),函數(shù)h(x)=與函數(shù)y=-m圖象交點(diǎn)的個(gè)數(shù)為2;
當(dāng)-m∈,即m∈時(shí),函數(shù)h(x)=與函數(shù)y=-m圖象交點(diǎn)的個(gè)數(shù)為3.
綜上所述,當(dāng)x∈時(shí),函數(shù)g(x)有三個(gè)零點(diǎn);當(dāng)m=-時(shí),函數(shù)g(x)有兩個(gè)零點(diǎn);當(dāng)m∈時(shí),函數(shù)g(x)有一個(gè)零點(diǎn).
1.(2018·全國卷Ⅲ)已知函數(shù)f(x 20、)=.
(1)求曲線y=f(x)在點(diǎn)(0,-1)處的切線方程;
(2)證明:當(dāng)a≥1時(shí),f(x)+e≥0.
[解] (1)f′(x)=,f′(0)=2.
因此曲線y=f(x)在(0,-1)處的切線方程是2x-y-1=0.
(2)當(dāng)a≥1時(shí),f(x)+e≥(x2+x-1+ex+1)e-x.
令g(x)=x2+x-1+ex+1,則g′(x)=2x+1+ex+1.
當(dāng)x<-1時(shí),g′(x)<0,g(x)單調(diào)遞減;當(dāng)x>-1時(shí),g′(x)>0,g(x)單調(diào)遞增;所以g(x)≥g(-1)=0.
因此f(x)+e≥0.
2.(2017·全國卷Ⅱ)設(shè)函數(shù)f(x)=(1-x2)ex.
(1 21、)討論f(x)的單調(diào)性;
(2)當(dāng)x≥0時(shí),f(x)≤ax+1,求a的取值范圍.
[解] (1)f′(x)=(1-2x-x2)ex.
令f′(x)=0得x=-1-或x=-1+.
當(dāng)x∈(-∞,-1-)時(shí),f′(x)<0;
當(dāng)x∈(-1-,-1+)時(shí),f′(x)>0;
當(dāng)x∈(-1+,+∞)時(shí),f′(x)<0.
所以f(x)在(-∞,-1-),(-1+,+∞)單調(diào)遞減,在(-1-,-1+)單調(diào)遞增.
(2)f(x)=(1+x)(1-x)ex.
當(dāng)a≥1時(shí),設(shè)函數(shù)h(x)=(1-x)ex,則h′(x)=-xex<0(x>0),因此h(x)在[0,+∞)單調(diào)遞減.而h(0)=1,故 22、h(x)≤1,所以f(x)=(x+1)h(x)≤x+1≤ax+1.
當(dāng)0(1-x)(1+x)2,(1-x)(1+x)2-ax-1=x(1-a-x-x2),取x0=,則x0∈(0,1),(1-x0)(1+x0)2-ax0-1=0,故f(x0)>ax0+1.
當(dāng)a≤0時(shí),取x0=,則x0∈(0,1),f(x0)>(1-x0)(1+x0)2=1≥ax0+1.
綜上,a的取值范圍是[1,+∞).
3.(2016·全國卷 23、Ⅰ)已知函數(shù)f(x)=(x-2)ex+a(x-1)2.
(1)討論f(x)的單調(diào)性;
(2)若f(x)有兩個(gè)零點(diǎn),求a的取值范圍.
[解] (1)f′(x)=(x-1)ex+2a(x-1)=(x-1)(ex+2a).
(ⅰ)設(shè)a≥0,則當(dāng)x∈(-∞,1)時(shí),f′(x)<0;
當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),f′(x)>0.
所以f(x)在(-∞,1)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增.
(ⅱ)設(shè)a<0,由f′(x)=0得x=1或x=ln(-2a).
①若a=-,則f′(x)=(x-1)(ex-e),
所以f(x)在(-∞,+∞)上單調(diào)遞增.
②若a>-,則ln(-2a)<1,
故 24、當(dāng)x∈(-∞,ln(-2a))∪(1,+∞)時(shí),f′(x)>0;
當(dāng)x∈(ln(-2a),1)時(shí),f′(x)<0.
所以f(x)在(-∞,ln(-2a)),(1,+∞)上單調(diào)遞增,在(ln(-2a),1)上單調(diào)遞減.
③若a<-,則ln(-2a)>1,
故當(dāng)x∈(-∞,1)∪(ln(-2a),+∞)時(shí),f′(x)>0;
當(dāng)x∈(1,ln(-2a))時(shí),f′(x)<0.
所以f(x)在(-∞,1),(ln(-2a),+∞)上單調(diào)遞增,在(1,ln(-2a))上單調(diào)遞減.
(2)(ⅰ)設(shè)a>0,則由(1)知,f(x)在(-∞,1)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增.又f(1)=-e 25、,f(2)=a,取b滿足b<0且b<ln,則f(b)>(b-2)+a(b-1)2=a>0,所以f(x)有兩個(gè)零點(diǎn).
(ⅱ)設(shè)a=0,則f(x)=(x-2)ex,所以f(x)只有一個(gè)零點(diǎn).
(ⅲ)設(shè)a<0,若a≥-,則由(1)知,f(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞增.又當(dāng)x≤1時(shí)f(x)<0,故f(x)不存在兩個(gè)零點(diǎn);若a<-,則由(1)知,f(x)在(1,ln(-2a))上單調(diào)遞減,在(ln(-2a),+∞)上單調(diào)遞增.又當(dāng)x≤1時(shí),f(x)<0,故f(x)不存在兩個(gè)零點(diǎn).
綜上,a的取值范圍為(0,+∞).
兩類壓軸大題是導(dǎo)數(shù)和圓錐曲線,難度大、綜合性強(qiáng),取得滿分不容易,但要得到 26、盡可能多的分?jǐn)?shù)還是有方法可行的.高考是選拔性的考試,同時(shí)又是一場(chǎng)智者的競(jìng)爭(zhēng),真正的高考高手是坦然的,他們懂得有舍才有得的真正道理,面對(duì)高考大題,特別是壓軸題,哪些應(yīng)該勇于割舍,哪些應(yīng)努力爭(zhēng)?。局v教你四招,讓你在考試中盡可能多得分、巧得分.
策略1 缺步解答——化繁為簡,能解多少算多少
如果遇到一個(gè)很困難的問題,確實(shí)啃不動(dòng),一個(gè)聰明的解題策略是,將它們分解為一系列的步驟,或者是一個(gè)個(gè)小問題,先解決問題的一部分,能解決多少就解決多少,能演算幾步就寫幾步,尚未成功不等于失?。貏e是那些解題層次明顯的題目,或者是已經(jīng)程序化了的方法,每進(jìn)行一步得分點(diǎn)的演算都可以得分,最后結(jié)論雖然未得出,但分?jǐn)?shù)卻已 27、過半,這叫“大題巧拿分”.
【例1】 (12分)已知橢圓C:+=1(a>b>0)的兩個(gè)焦點(diǎn)分別為F1(-1,0),F(xiàn)2(1,0),且橢圓C經(jīng)過點(diǎn)P.
(1)求橢圓C的離心率;
(2)設(shè)過點(diǎn)A(0,2)的直線l與橢圓C交于M,N兩點(diǎn),點(diǎn)Q是線段MN上的點(diǎn),且=+,求點(diǎn)Q的軌跡方程.
[解] (1)由橢圓定義知,2a=|PF1|+|PF2|=+=2,
所以a=. 2分
又由已知,c=1,
所以橢圓C的離心率e===, 4分
(2)由(1)知,橢圓C的方程為+y2=1.
設(shè)點(diǎn)Q的坐標(biāo)為(x,y),
①當(dāng)直線l與x軸垂直時(shí),直線l與橢圓C交于(0,1),(0,-1)兩點(diǎn),此時(shí)點(diǎn)Q 28、的坐標(biāo)為. 6分
②當(dāng)直線l與x軸不垂直時(shí),設(shè)直線l的方程為y=kx+2.
因?yàn)镸,N在直線l上,可設(shè)點(diǎn)M,N的坐標(biāo)分別為(x1,kx1+2),(x2,kx2+2),
則|AM|2=(1+k2)x,|AN|2=(1+k2)x.
又|AQ|2=x2+(y-2)2=(1+k2)x2.
由=+,得
=+,
即=+=.① 8分
將y=kx+2代入+y2=1中,得
(2k2+1)x2+8kx+6=0.②
由Δ=(8k)2-4×(2k2+1)×6>0,得k2>.
由②可知,x1+x2=,x1x2=,
代入①中并化簡,得x2=.③ 9分
因?yàn)辄c(diǎn)Q在直線y=kx+2上,所以k=,代 29、入③中并化簡,
得10(y-2)2-3x2=18. 10分
由③及k2>,可知0<x2<,即x∈∪.
又滿足10(y-2)2-3x2=18,
故x∈.
由題意,Q(x,y)在橢圓C內(nèi),所以-1≤y≤1,
又由10(y-2)2=18+3x2有(y-2)2∈且-1≤y≤1,則y∈.
所以點(diǎn)Q的軌跡方程為10(y-2)2-3x2=18,
其中x∈,y∈. 12分
[名師點(diǎn)題] (1)本題第(1)問為已知橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程求橢圓的離心率問題,屬于容易題.
(2)本題的難點(diǎn)在于第(2)問中確定軌跡方程及方程中各變量的取值范圍,本題有一定的難度,要想拿到全分很難,這就應(yīng)該學(xué)會(huì)缺步解答.,首 30、先,解決直線與圓錐曲線的位置關(guān)系問題時(shí),若需要設(shè)直線方程,應(yīng)考慮直線的斜率是否存在,因此當(dāng)直線l的斜率不存在時(shí),求出點(diǎn)Q的坐標(biāo)為,這是每位考生都應(yīng)該能做到的.其次,聯(lián)立直線方程與橢圓方程并設(shè)出M,N,Q的坐標(biāo),通過,得到,然后由x1+x2及x1x2聯(lián)想一元二次方程根與系數(shù)的關(guān)系,將問題解決到是完全可以做到的,到此已經(jīng)可以得到9分.
另外,考慮到點(diǎn)Q在直線l上,將點(diǎn)Q坐標(biāo)代入所設(shè)直線方程就能得到10(y-2)2-3x2=18,到此便可以得到10分.到此不能繼續(xù)往下解時(shí),我們也已經(jīng)得到絕大部分分?jǐn)?shù)了.
策略2 跳步解答——左右逢源,會(huì)做哪問做哪問
解題過程中卡在某一過渡環(huán)節(jié)上是常見的.這時(shí), 31、我們可以先承認(rèn)中間結(jié)論,往后推,看能否得到結(jié)論.若題目有兩問,第(1)問想不出來,可把第(1)問當(dāng)作“已知”,先做第(2)問,跳一步解答.
【例2】 (12分)設(shè)函數(shù)fn(x)=xn+bx+c(n∈N*,b,c∈R).
(1)設(shè)n≥2,b=1,c=-1,證明:fn(x)在區(qū)間內(nèi)存在唯一零點(diǎn);
(2)設(shè)n=2,若對(duì)任意x1,x2∈[-1,1],有|f2(x1)-f2(x2)|≤4,求b的取值范圍;
(3)在(1)的條件下,設(shè)xn是fn(x)在內(nèi)的零點(diǎn),判斷數(shù)列x2,x3,…,xn,…的增減性.
[解] (1)證明:b=1,c=-1,n≥2時(shí),fn(x)=xn+x-1.
∵fnfn(1 32、)=×1<0,
∴fn(x)在內(nèi)存在零點(diǎn). 2分
又∵當(dāng)x∈時(shí),f′n(x)=nxn-1+1>0,
∴fn(x)在上是單調(diào)遞增的.
∴fn(x)在區(qū)間內(nèi)存在唯一零點(diǎn). 4分
(2)當(dāng)n=2時(shí),f2(x)=x2+bx+c.
對(duì)任意x1,x2∈[-1,1]都有|f2(x1)-f2(x2)|≤4.
等價(jià)于f2(x)在[-1,1]上的最大值與最小值之差M≤4.
據(jù)此分類討論如下: 5分
①當(dāng)>1,即|b|>2時(shí),
M=|f2(1)-f2(-1)|=2|b|>4,與題設(shè)矛盾. 6分
②當(dāng)-1≤-<0,即0<b≤2時(shí),
M=f2(1)-f2=2≤4恒成立. 7分
③當(dāng)0≤-≤ 33、1,即-2≤b≤0時(shí),
M=f2(-1)-f2=2≤4恒成立.
綜上可知,-2≤b≤2. 8分
故a的取值范圍為[-2,2].
(3)法一:設(shè)xn是fn(x)在內(nèi)的唯一零點(diǎn)(n≥2),fn(xn)=x+xn-1=0,
fn+1(xn+1)=x+xn+1-1=0,xn+1∈,
于是有fn(xn)=0=fn+1(xn+1)
=x+xn+1-1<x+xn+1-1=fn(xn+1).
又由(1)知fn(x)在上是單調(diào)遞增的,
故xn<xn+1(n≥2),
所以數(shù)列x2,x3,…,xn,…是遞增數(shù)列. 12分
法二:設(shè)xn是fn(x)在內(nèi)的唯一零點(diǎn),
fn+1(xn)fn+1( 34、1)=(x+xn-1)(1n+1+1-1)
=x+xn-1<x+xn-1=0,
則fn+1(x)的零點(diǎn)xn+1在(xn,1)內(nèi),
故xn<xn+1(n≥2),
所以數(shù)列x2,x3,…,xn,…是遞增數(shù)列. 12分
[名師點(diǎn)題] 第(1)問可利用函數(shù)的單調(diào)性及零點(diǎn)存在性定理較簡單解決,但第(2)問較麻煩,很多同學(xué)不會(huì)做或耽誤較長時(shí)間,從而延誤了第(3)問的解答.事實(shí)上,由題意可知,第(3)問的解答與第(2)問沒有任何關(guān)系,但與第(1)問是相關(guān)的,且非常容易解答,因此我們可跨過第(2)問,先解決第(3)問,從而增大了本題的得分率,這是解決此類題的上策之舉.
策略3 逆向解答——逆水行舟 35、,往往也能解決問題
對(duì)一個(gè)問題正面思考發(fā)生思維受阻時(shí),用逆向思維的方法去探求新的解題途徑,往往能得到突破性的進(jìn)展.順向推有困難就逆推,直接證有困難就反證.
【例3】 (12分)已知f(x)=xln x,g(x)=-x2+ax-3.
(1)求函數(shù)f(x)的最小值;
(2)對(duì)一切x∈(0,+∞),2f(x)≥g(x)恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍;
(3)證明:對(duì)一切x∈(0,+∞),都有l(wèi)n x>-成立.
[解] (1)f′(x)=ln x+1, 1分
當(dāng)x∈時(shí),f′(x)<0,f(x)單調(diào)遞減;
當(dāng)x∈時(shí),f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增;
所以f(x)的最小值為f=-. 3 36、分
(2)2xln x≥-x2+ax-3,則a≤2ln x+x+
設(shè)h(x)=2ln x+x+(x>0),
則h′(x)=, 4分
①當(dāng)x∈(0,1)時(shí),h′(x)<0,h(x)單調(diào)遞減;
②當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),h′(x)>0,h(x)單調(diào)遞增, 5分
所以h(x)min=h(1)=4.
因?yàn)閷?duì)一切x∈(0,+∞),2f(x)≥g(x)恒成立,
所以a≤h(x)min=4,即a的取值范圍為(-∞,4]. 7分
(3)證明:問題等價(jià)于證明xln x>-(x∈(0,+∞)). 8分
由(1)可知f(x)=xln x(x∈(0,+∞))的最小值是-,
當(dāng)且僅當(dāng)x=時(shí)取得. 37、 9分
設(shè)m(x)=-(x∈(0,+∞)),則m′(x)=,
易知m(x)max=m(1)=-.
且兩函數(shù)不會(huì)同時(shí)取得-.
所以有xln x>-, 11分
從而對(duì)一切x∈(0,+∞),都有l(wèi)n x>-成立. 12分.
[名師點(diǎn)題] 解答本題第(3)問利用了逆向解答,把不等式巧妙地轉(zhuǎn)化為,不等式左邊是f(x),右邊看作一個(gè)新的函數(shù)m(x),只需說明f(x)min>m(x)max即可.
策略4 退步解答——以退為進(jìn),列出相關(guān)內(nèi)容也能得分
“以退求進(jìn)”是一個(gè)重要的解題策略.對(duì)于一個(gè)較一般的問題,如果你一時(shí)不能解決所提出的問題,那么,你可以從一般退到特殊,從抽象退到具體,從復(fù)雜退到簡 38、單,從整體退到部分,從參變量退到常量,從較強(qiáng)的結(jié)論退到較弱的結(jié)論.總之,退到一個(gè)你能夠解決的問題,通過對(duì)“特殊”的思考與解決,啟發(fā)思維,達(dá)到對(duì)“一般”的解決.
【例4】 (12分)如圖1,O為坐標(biāo)原點(diǎn),雙曲線C1:-=1(a1>0,b1>0)和橢圓C2:+=1(a2>b2>0)均過點(diǎn)P,且以C1的兩個(gè)頂點(diǎn)和C2的兩個(gè)焦點(diǎn)為頂點(diǎn)的四邊形是面積為2的正方形.
圖1
(1)求C1,C2的方程;
(2)是否存在直線l,使得l與C1交于A,B兩點(diǎn),與C2只有一個(gè)公共點(diǎn),且|+|=||,證明你的結(jié)論.
[解] (1)設(shè)C2的焦距為2c2,由題意知,2c2=2,2a1=2.
從而a1=1,c 39、2=1.
因?yàn)辄c(diǎn)P在雙曲線x2-=1上,
所以2-=1,故b=3. 2分
由橢圓的定義知
2a2=+=2.
于是a2=,b=a-c=2.
故c1,c2的方程分別為
x2-=1,+=1. 4分
(2)不存在符合題設(shè)條件的直線. 5分
①若直線l垂直于x軸,因?yàn)閘與C2只有一個(gè)公共點(diǎn),所以直線l的方程為x=或x=-.
當(dāng)x=時(shí),易知A(,),B(,-),
所以|+|=2,||=2.
此時(shí),|+|≠|(zhì)|.
當(dāng)x=-時(shí),同理可知,|+|≠|(zhì)|. 7分
②若直線l不垂直于x軸,設(shè)l的方程為y=kx+m.
由得(3-k2)x2-2kmx-m2-3=0.
當(dāng)l與C1相交 40、于A,B兩點(diǎn)時(shí),設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則x1,x2是上述方程的兩個(gè)實(shí)根,
從而x1+x2=,x1x2=.
于是y1y2=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=. 9分
由得(2k2+3)x2+4kmx+2m2-6=0.
因?yàn)橹本€l與C2只有一個(gè)公共點(diǎn),所以上述方程的判別式Δ=16k2m2-8(2k2+3)(m2-3)=0.
化簡,得m2=2k2+3, 10分
因此·=x1x2+y1y2
=+=≠0.
于是2+2+2·≠2+2-2·,
即|+|2≠|(zhì)-|2,
故|+|≠|(zhì)|.
綜合①②可知,不存在符合題設(shè)條件的直線. 12分
[名師點(diǎn)題] 在求解第(2)問時(shí)可采用退步解答,若不能正確判斷其結(jié)論也應(yīng)說明直線是否存在,同時(shí)應(yīng)對(duì)直線垂直于x軸時(shí)給予說明,這就是所謂的從一般到特殊.
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