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例谈源于课本的高考试题

2016-05-26张之宁马艳

中学数学杂志(高中版) 2016年3期
关键词:奇函数考试题题意

张之宁++马艳

分析近几年全国各地高考题可以发现,在试题中能找到课本习题、例题的影子,来源于课本,而又高于课本,因此只要抓住课本不放,强化数学思维、方法的训练,夯实课本教材知识,认真研究例题、习题,定能走出困惑的题海,变苦学、死学为乐学、活学,在备考中取得事半功倍的效果.下面就以部分试题来说明高考试题无论形式上还是方法上源于课本.

例1(2015年湖南高考)设函数f(x)=ln(1+x)-ln(1-x),则f(x)是()

A.奇函数,且在(0,1)上是增函数

B.奇函数,且在(0,1)上是减函数

C.偶函数,且在(0,1)上是增函数

D.偶函数,且在(0,1)上是减函数

分析此题主要考查了以对数函数为背景的单调性与奇偶性,属于中档题,该题出自高中

数学人教A版必修1第2章基本初等函数复习参考题A组第8题,该题为:

已知函数f(x)=lg1-x1+x,a,b∈-1,1,求证:fa+fb=fa+b1+ab.

该题虽是一道证明题,但老师们在授课时并没把它单纯看成证明题,往往都追问该函数的奇

偶性,该题解法为:

fa+b=lg1-a1+a+lg1-b1+b=lg1-a1+a×1-b1+b=lg1+ab-a-b1+ab+a+b=lg1-a+b1+ab1+a+b1+ab=fa+b1+ab,

如果a=-x,b=x则f-x+f(x)=f0=lg1=0,进而f-x=-f(x),所以f(x)为奇函数.

借鉴该题解法,解析2015年湖南高考试题.

解f(x)定义域为(-1,1),关于原点对称,因为f(x)=ln(1+x)-ln(1-x)=ln1+x1-x,

所以f-x+f(x)=ln1-x1+x+ln1+x1-x=ln1-x1+x×1+x1-x=ln1=0即f-x=-f(x),

因此f(x)为奇函数,f(x)在(0,1)上单调递增,故选A.

仔细分析该高考试题的解答过程,其本质与课本习题是一致的,因此解法也一样,该试题是以对数函数为背景的单调性与奇偶性,就比课本的入手高了很多,体现了源于课本,却高于课本的思想.

例2(2014年山东高考)已知等差数列{an}的公差为2,前n项和为Sn,且S1,S2,S4成等比数列.

(1)求数列{an}的通项公式;(2)令bn=-1n-14nanan+1,求数列{bn}的前n项和Tn.

分析此题出自高中数学人教A版必修5第2章数列,习题23B组第4题,该题为:数列1nn+1的前n项和Sn=11×2+12×3+13×4+14×5+…+1nn+1,研究一下,能否找到求Sn的一个公式.该题解法为:

由于1nn+1=1n-1n+1,

所以Sn=1-12+12-13+13-14+14-15+…+1n-1n+1=1-1n+1=nn+1.

借鉴该题解法,解析2014年山东高考试题.

解(1)因为S1=a1,S2=2a1+2×12×2=2a1+2,S4=4a1+4×32×2=4a1+12,

由题意得(2a1+2)2=a1(4a1+12),解得a1=1,

所以an=2n-1.

(2)由题意可知,

bn=(-1)n-14nanan+1=(-1)n-14n(2n-1)(2n+1)=(-1)n-112n-1+12n+1.

当n为偶数时,

Tn=1+13-13+15+…+12n-3+12n-1-12n-1+12n+1=1-12n+1=2n2n+1.

当n为奇数时,

Tn=1+13-13+15+…-12n-3+12n-1+12n-1+12n+1=1+12n+1=2n+22n+1.

所以Tn=2n+22n+1,n为奇数,

2n2n+1,n为偶数.或Tn=2n+1+(-1)n-12n+1

仔细分析该高考试题的解答过程,其解法是课本习题解法的迁移,该试题巧妙的与(-1)n-1相结合,起到了列项相消的功能,就比课本的方法高了很多,体现了解题方法的迁移与升华.

例3(2014年湖北高考)某实验室一天的温度(单位:℃)随时间t(单位:h)的变化近似满足函数关系:

ft=10-3cosπ12t-sinπ12t,t∈[0,24).

(1)求实验室这一天的最大温差.(2)若要求实验室温度不高于11℃,则在哪段时间实验室需要降温?

分析此题出自高中数学人教A版必修4第1章第16节三角函数模型的简单应用例1,该题为:

如图,某地一天从6~14时的温度变化曲线近似满足函数y=Asin(ωx+φ)+b.

1)求这一天的最大温差;

2)写出这段曲线的函数解析式.

该题解法为:

1)由图可知,这段时间的最大温差是20℃.

2)从图中可以看出,从6~14时的图象是函数y=Asin(ωx+φ)+b的半个周期的图象,所以A=12(30-10)=10,b=12(30+10)=20.

因为12·2πω=14-6,所以ω=π8.

将x=6,y=10代入上式,解得φ=3π4.

综上,所求解析式为y=10sin(π8x+3π4)+20,x∈[6,14].

而2014年湖北卷就是该题姊妹题,该题解法为:

解(1)因为f(t)=10-2(32cosπ12t+12sinπ12t)=10-2sin(π12t+π3),

又0≤t<24,所以π3≤π12t+π3<7π3,-1≤sin(π12t+π3)≤1.

当t=2时,sin(π12t+π3)=1;当t=14时,sin(π12t+π3)=-1.

于是f(t)在[0,24)上取得的最大值是12,最小值是8.

故实验室这一天的最高温度为12℃,最低温度为8℃,最大温差为4℃.

(2)依题意,当f(t)≥11时,实验室需要降温.

由(1)得f(t)=10-2sin(π12t+π3),故有10-2sin(π12t+π3)>11,即sin(π12t+π3)<-12.

又0≤t<24,因此7π6<π12t+π3<11π6,即10

故在10时至18时实验室需要降温.

仔细分析该高考试题的解答过程,其本质与课本习题是一致的,因此解法也一样,该试题与两角和与差的正弦余弦公式结合,就比课本的难度高了一些,体现了课本知识间的联系与融合.

通过以上几个例题解法的比较,提示我们平时不能仅仅停留在课本表面,要用好课本,经常对课本上的例题、习题进行反思,对课本知识和方法进行“升华”,通过升华更深刻地理解知识和方法的内涵和外延,以做到融会贯通.

对2014年全国高中数学联赛江苏赛区复赛第一试第三题的完整解答

北京丰台二中100071甘志国

文献[1],[2],[3]均给出了2014年全国高中数学联赛江苏赛区复赛试题第一试第三题及其解答(且两者完全相同),笔者发现其解答有误,下面给出这道赛题的完整解答.

赛题(2014年全国高中数学联赛江苏赛区复赛试题第一试第三题)已知动点A、B在椭圆x28+y24=1上,且线段AB的垂直平分线始终过点P(-1,0).

(1)求线段AB中点M的轨迹方程;

(2)求线段AB长度的最大值.

解(1)ⅰ)显然,当AB⊥x轴时满足题意,得此时线段AB中点M的轨迹方程是y=0(-22

ⅱ)当AB与x轴不垂直时,可设点A(x1,y1),B(x2,y2)(x1≠x2),M(x0,y0),得x1+x2=2x0,y1+y2=2y0.

由点A、B均在椭圆x28+y24=1上,可得

x218+y214=1,x228+y224=1,

把它们相减后,可得

x0(x1-x2)=-2y0(y1-y2)(x1≠x2).

若y0=0,得x0=0,所以点M即坐标原点O(0,0).再由线段AB的垂直平分线过点P(-1,0),得AB⊥x轴,这与“AB与x轴不垂直”矛盾!

所以y0≠0,得x0≠0,再得

kAB=y1-y2x1-x2=-x02y0≠0①

又线段AB的垂直平分线过点P(-1,0),得kAB·kPM=-1,即

-x02y0·y0-0x0+1=-1,

x0=-2.②

再由弦AB的中点M(x0,y0)即M(-2,y0)在椭圆x28+y24=1内,可得

(-2)28+y204<1(y0≠0)

0

综上所述可得所求轨迹方程是:y=0(-22

(2)ⅰ)当AB⊥x轴时,当且仅当线段AB是已知椭圆的短轴时,ABmax=4.

ⅱ)当AB与x轴不垂直时,可设线段AB中点M(x0,y0)(x0y0≠0),再设A(x1,y1),B(x2,y2)(x1≠x2).

由①②得kAB=1y0,所以直线AB的方程是y-y0=1y0(x+2).

由y-y0=1y0(x+2),

x28+y24=1得

(y20+2)x2+4(y20+2)x+2y40+8=0,

所以

x1+x2=-4,x1x2=2y40+8y20+2,

由弦长公式,得

AB=k2AB+1x1-x2=(k2AB+1)[(x1+x2)2-4x1x2]=…=22·5-y20+2+4y20+2

由③,得2

所以线段AB长度的最大值是4.

参考文献

[1]中国数学会普及工作委员会组编.2015高中数学联赛备考手册(预赛试题集锦)[Z].上海:华东师范大学出版社,2014

[2]吴中麟提供.2014年全国高中数学联赛江苏赛区复赛[J].中等数学,2015(3):34-38

[3]武增明.解析几何中两动点间的距离的最值类型[J].中学数学杂志,2016(1):36-39

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