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2014年高考中的多选填空题赏析

2015-03-30王云权王勇

中学数学杂志(高中版) 2014年4期
关键词:值域序号切线

王云权+王勇

填空题是历年高考创新改革题型的“试验田”,近年来相继推出了一些能力立意、构思精巧、情境别致,具有相当深度和明确导向的创新题型,使高考数学卷充满活力和魅力,其中多选填空题就是这样的一种新题型.多选填空题就是在一个问题情景中或一个新定义下,给出多个相关命题,要求考生对每个命题判断其真假,最终写出满足要求的所有命题的序号,少填、多填或错填均为零分,多选填空题不相信眼泪!下面采撷三道典型试题并予以深度解析,旨在探索题型规律,揭示解题方法.

例1 (2014年安徽卷文15)若直线l与曲线C满足下列两个条件:

(ⅰ)直线l在点P(x0,y0)处与曲线C相切;(ⅱ)曲线C在点P附近位于直线l的两侧,则称直线l在点P处“切过”曲线C.

下列命题正确的是 .(写出所有正确命题的序号)

①直线l:y=0在点P(0,0)处“切过”曲线C:y=x3;

②直线l:x=-1在点P(-1,0)处“切过”曲线C:y=(x+1)2;

③直线l:y=x在点P(0,0)处“切过”曲线C:y=sinx;

④直线l:y=x在点P(0,0)处“切过”曲线C:y=tanx;

⑤直线l:y=x-1在点P(1,0)处“切过”曲线C:y=lnx.

命题意图 本题是有关导数几何意义的新定义综合问题,主要考查导数的几何意义、导数运算、函数图象、直线的点斜式方程等知识,考查数形结合思想、函数与方程思想以及运算求解能力.

解析 对于①,y′=3x2,y′|x=0=0,所以l:y=0是曲线C:y=x3在点P(0,0)处的切线,画图可知曲线C:y=x3在点P(0,0)附近位于直线l的两侧,①正确;对于②,y′=2(x+1),y′|x=-1=0,所以l:x=-1不是曲线C:y=(x+1)2在点P(-1,0)处的切线,②错误;对于③,y′=cosx,y′|x=0=1,在点P(0,0)处的切线为l:y=x,画图可知曲线C:y=sinx在点P(0,0)附近位于直线l的两侧,③正确;对于④,y′=1cos2x,y′|x=0=1cos20=1在点P(0,0)处的切线为l:y=x,画图可知曲线C:y=tanx在点P(0,0)附近位于直线l的两侧,④正确;对于⑤,y′=1x,y′|x=1=1,在点P(1,0)处的切线为l:y=x-1,令h(x)=(x-1)-lnx(x>0),可得h′(x)=1-1x=x-1x,令h′(x)=0得x=1,当0<x<1时,h′(x)<0,h(x)在(0,1)上单调递减;当x>1时,h′(x)>0,h(x)在(1,+∞)上单调递增,所以h(x)min=h(1)=0,故h(x)=(x-1)-lnx≥0,即x-1≥lnx,由此可知曲线C:y=lnx在点P(1,0)附近位于直线l的下侧,⑤错误.综上可知,所有正确命题的序号为①③④.

点评 解决导数几何意义的问题时要注意抓住切点的三重作用:①切点在曲线上;②切点在切线上;③切点处导函数值等于切线的斜率.多选填空题一直是安徽高考数学卷的一大特色,这类题型涉及的知识面广,知识挖掘有一定的深度,求解时往往一“处”不慎,满盘皆输.

例2 (2014年安徽卷理15)已知两个不相等的非零向量a,b,两组向量x1,x2,x3,x4,x5和y1,y2,y3,y4,y5均由2个a和3个b排列而成,记S=x1·y1+x2·y2+x3·y3+x4·y4+x5·y5,Smin表示S所有可能取值中的最小值.则下列命题正确的是 .(写出所有正确命题的序号)

①S有5个不同的值;

②若a⊥b,则Smin与a无关;

③若a∥b,则Smin与b无关;

④若b>4a,则Smin>0;

⑤若b=2a,Smin=8a2,则a与b的夹角为π4.

命题意图 本题是向量运算的综合问题,主要考查向量的数量积运算、夹角公式、不等式的性质,考查分类讨论、函数与方程思想,属于难题.

解析 若S的表达式中有0个a·b,则S=2a2+3b2,记为S1;若S的表达式中有2个a·b,则S=a2+2a·b+2b2,记为S2;若S的表达式中有4个a·b,则S=4a·b+b2,记为S3.所以S最多有3个不同的值,①错误;因为a,b是不相等的非零向量,

所以S1-S2=2a2+3b2-a2-2a·b+2b2=a2-2a·b+b2=a-b2>0S1>S2,

S1-S3=2a2+3b2-4a·b-b2=2a2-4a·b+2b2=2a-b2>0S1>S3,

S2-S3=a2+2a·b+2b2-4a·b-b2=a2-2a·b+b2=a-b2>0S2>S3,

所以S1>S2>S3,故Smin=S3=4a·b+b2,又a⊥ba·b=0,

所以Smin=b2与a无关,②正确;

因为a∥b,则Smin=S3=b2+4ab或Smin=b2-4ab,显然与b有关,③错误;设a,b的夹角为θ,因为b>4a,

则Smin=b2+4abcos θ≥b2-4ab=bb-4a>0,故Smin>0,④正确;

设a,b的夹角为θ,因为b=2a,所以Smin=4a2+8a2cos θ=8a2,所以cos θ=12,又θ∈[0,π],所以θ=π3,⑤错误.

综上可知,所有正确命题的序号为②④.

点评 本题考查了平面向量的数量积、不等式等知识;考查了综合分析能力、运算推理能力;题目设计背景新颖,逻辑性强;通过枚举法得S仅有三个可能值是解题的突破口,运算推理或恰当放缩是辨别正误的关键.

例3 (2014年四川卷理15文15)以A表示值域为R的函数组成的集合,B表示具有如下性质的函数φ(x)组成的集合:对于函数φ(x),存在一个正数M,使得函数φ(x)的值域包含于区间[-M,M].例如,当φ1(x)=x3,φ2(x)=sin x时,φ1(x)∈A,φ2(x)∈B,现有如下命题:

①设函数f(x)的定义域为D,则“f(x)∈A”的充要条件是“b∈R,a∈D,fa=b”;

②若函数f(x)∈B,则f(x)有最大值和最小值;

③若函数f(x),g(x)的定义域相同,且f(x)∈A,g(x)∈B,则f(x)+g(x)B;

④若函数f(x)=alnx+2+xx2+1x>-2,a∈R有最大值,则f(x)∈B.

其中的真命题有 .(写出所有真命题的序号)

命题意图 本题考查抽象函数及函数的定义域和值域等基础知识,意在考查考生对函数概念的理解能力及构造反例的能力.

解析 对于①,根据题中定义,f(x)∈A函数y=f(x),x∈D的值域为R,由函数值域的概念知,函数y=f(x),x∈D的值域为Rb∈R,a∈D,fa=b,所以①正确;对于②,举反例:函数f(x)=12x的值域为(0,1]包含于区间[-1,1](相当于存在M=1),所以f(x)∈B,但f(x)有最大值1,没有最小值,所以②错误;对于③,用反证法:假设f(x)+g(x)∈B,则存在一个正数M1,使得函数f(x)+g(x)的值域包含于区间[-M1,M1],所以-M1≤f(x)+g(x)≤M1,由g(x)∈B知,存在一个正数M2,使得函数g(x)的值域包含于区间[-M2,M2],所以-M2≤g(x)≤M2,亦有-M2≤-g(x)≤M2,两式相加得-M1+M2≤f(x)≤M1+M2,于是f(x)∈B,这与已知“f(x)∈A”矛盾,故f(x)+g(x)B,即③正确;对于④,如果a>0,那么x→+∞,f(x)→+∞;如果a<0,那么x→-2,f(x)→+∞,所以f(x)有最大值,必须a=0,此时f(x)=xx2+1,在区间-2,+∞上,f(x)=xx2+1,当x=0时,f(x)=0;当x≠0时,f(x)=xx2+12≤x2x=12,当且仅当x=±1时取等号,所以-12≤f(x)≤12,即f(x)的值域为-12,12,从而f(x)∈B,即④正确.综上可知,所有真命题的序号为①③④.

点评 本题考查集合、逻辑与函数语言的理解与表达,考查抽象的数学语言的阅读理解与推理论证能力,其中还考查了极限法的巧妙应用.

综上所述,多选填空题一般文字表述较长,问题新颖,所需要解决的问题较多,重点考查阅读理解能力和独立学习的潜能,考查分析问题和研究问题的能力以及创造性地解决问题的能力.多选填空题综合性强、难度极大,是填空题中的压轴题,是全卷得分率最低的题型,具有较强的区分和选拔功能.在平时教学中应加强题型训练,善于总结解题规律,高考时才能从容应对,闯关成功.

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