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
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f12a 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……