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探究2016年高考四川卷函数导数试题的命题方法

2017-01-05杨苍洲崔红光

中学数学杂志(初中版) 2016年6期
关键词:解题研究

杨苍洲+崔红光

面对一个试题,大多数人都喜欢研究试题的解法,而笔者却更喜欢探究试题背后的故事.笔者常思考,命题者是如何得到问题,并将其设计成试题的呢?

试题的解题方法固然很值得研究,但是此类研究往往只停留于对试题较低层次的认识.而探究试题的命题背景、命题方法,不仅有助于在解题中寻找入口、理顺思路、开阔视野,从而提高解题水平,同时也能大幅提高教师的命题水平.下面笔者探究2016年高考四川卷函数与导数试题的命题方法,并根据此命题方法进行试题命制.

1试题与解答

题目(2016年高考四川卷理科)设函数f(x)=ax2-a-lnx,其中a∈R.

(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;

(Ⅱ)确定a的所有可能取值,使f(x)>1x-e1-x在区间(1,+∞)内恒成立(e=2.718…为自然对数的底数).

解析(Ⅰ)由题意,f′(x)=2ax-1x=2ax2-1x,x>0.

①当a≤0时,2ax2-1≤0,f′(x)≤0,f(x)在(0,+∞)上单调递减.

②当a>0时,

f′(x)=2ax+12ax-12ax.

当x∈0,12a时,f′(x)<0;

当x∈12a,+∞时,f′(x)>0.

故f(x)在0,12a上单调递减,在12a,+∞上单调递增.

(Ⅱ)令g(x)=1x-e1-x=ex-1-xxex-1,

令s(x)=ex-1-x,则s′(x)=ex-1-1.

而当x>1时,s′(x)>0,所以s(x)在(1,+∞)内单调递增.又由s(1)=0,有s(x)>0,

从而当x>1时,g(x)>0.

(1)当a≤0,x>1时,f(x)=ax2-a-lnx<0,此时f(x)

(2)当a>0且12a≤1时,即a≥12时,令h(x)=f(x)-g(x)B(x≥1),

h′(x)=2ax-1x+1x2-e1-x>x-1x+1x2-1x=x3-2x+1x2>x2-2x+1x2>0.因此h(x)在(1,+∞)内单调递增.又由h(1)=0,从而当x>1时,有h(x)>0,即f(x)>g(x)成立.

(3)当a>0且12a>1时,由(Ⅰ)知f12a0,因此f(x)>g(x)不恒成立.

综上所述,a≥12.

2命题手法探究

上述试题是怎样命制出来的呢?

命题者构造了过定点(1,0)的函数族f(x)=ax2-a-lnx.随着实数a取值范围的变化,函数f(x)的单调性、极值都发生变化.

当a≤0时,函数f(x)在区间(0,+∞)单调递减(如图1);

当a>0时,函数f(x)在区间0,12a上单调递减,在区间12a,+∞上单调递增(如图2).图1图2于是命题者设置了问题(Ⅰ):讨论函数f(x)=ax2-a-lnx的单调性.

为了增加试题难度,命题者考虑引入新函数,于是构造了过点(1,0)的函数g(x)=1x-e1-x.

由于动函数f(x)与定函数g(x)相交于点(1,0).于是……

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