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几何直观得结论 代数证明把理说

2019-06-21山东省邹平市第一中学

中学数学教学 2019年3期
关键词:解题

山东省邹平市第一中学

扈希峰 (邮编:256200)

山东省邹平市长山中学

王海燕 (邮编:256207)

函数性质的探讨是数学最重要的内容之一,在高考试题中,函数性质的分析不仅仅是重点,也经常作为整套题中的难点,往往安排在最后一题最后一问中.由于很多这样的题目表述比较抽象,所给出的参考答案也比较复杂,并设计一些技巧,使得很多学生望而生畏.如果在平时的教学过程中,注重培养观察能力,提高直观洞察力,这样的题目其实并非真的那么难.

几何直观是数学新课程标准里提出的十个核心概念之一,标准里提出几何直观主要是指利用图形描述和分析问题,借助它可把复杂的数学问题变得简明、形象,有助于探索解决问题的思路,预测结果.用最通俗的话说几何直观就是看图想事,看图说理.本文将具体分析几道“难题”,揭示几何直观观察对解答代数问题的启示作用.

例1(2007年高考全国卷(20))设函数f(x)=ex-e-x.

(Ⅰ)证明:f(x)的导数f′(x)≥2;

(Ⅱ)若对所有x≥0,都有f(x)≥ax,求a的取值范围.

(当且仅当x=0时,等号成立)

(Ⅱ)令g(x)=f(x)-ax,则g′(x)=f′(x)-a=ex+e-x-a,

(ⅰ)若a≤2,当x>0时,g′(x)=ex+e-x-a>2-a≥0,故g(x)在(0,+∞)上为增函数,所以x≥0时,g(x)≥g(0),即f(x)≥ax.

综上,满足条件的a的取值范围是(-∞,2].

评注(1)从(Ⅱ)中“对所有x≥0都有f(x)≥ax恒成立”可以看到左边是指数型函数,右边是熟悉的一次函数,在x=0处的函数值相同,函数f(x)在x=0切线的斜率与y=ax的斜率相等,得到相切即临界位置的情况(如图1),很容易得到参数讨论的临界值,再由几何意义得到参数取值范围,然后在每种情况下进行严格证明即可.此做法形象直观,讨论清晰,……

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