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发散思维 一题多解 提升能力

2021-09-10李昌成

数理化解题研究·高中版 2021年2期
关键词:研究

摘 要:三角函数的最值问题入口多,能考查不同水平学生的能力,采用何种策略解答,关键在于对问题的认识.2020年全国高考数学Ⅱ卷理科21题第二问是一个典型例子.可以从不同角度,拓展思路,分析解答,变式探究,再现命题的能力立意,以期提高认识.

关键词:高考题;解法;研究

中图分类号:G632文献标识码:A文章编号:1008-0333(2021)04-0026-03

2020年全国高考理科数学Ⅱ卷的第21题是一个三角函数题,考查了函数单调性、最值以及不等式证明.该题打破了若干年来超越函数ex、lnx与带参一、二次函数的综合题霸占压轴题位置的惯例,给我们一线教师带来很多思考,尤其是第二问,值得研究.

一、试题呈现

(2020年全国高考理科数学Ⅱ卷第21题)已知函数f(x)=sin2xsin2x.

(1)略;

(2)求证:f(x)≤383;

(3)略.

二、解法探究

视角1 從极值的角度切入,用极值导出最值

证法1 对原函数求导得f ′(x)=2sinxcosxsin2x+2sin2xcos2x,

化简整理得

f ′(x)=2sin2x(4cos2x-1).

令f ′(x)=0得sinx=0或cosx=±12.

进而得sinx=0cosx=±1或cosx=±12sinx=±32.

由于f(x)=sin2xsin2x=2sin3xcosx,

于是f(x)=2sinx3cosx.

所以f(x)极值=0,

或f(x)极值=|2×(±32)3×(±12)|=338.

三角函数的图像具有连续性、有界性,结合极值与最值得关系可得f(x)≤383.

评析 导数是解决函数问题的有力武器,本函数易于求导,也易于找到极值点,借助三角函数图像的连续特征,可以用极值代表最值,不仅可以解得最大值,也可以求得最小值.充分展示了导数的工具性.

视角2 从周期性入手,以局部研究整体

证法2 由于f(x+π)=sin2(x+π)sin2(x+π)=f(x),

所以π是函数f(x)的一个周期.

于是,要证f(x)≤383,只需证x∈0,π时,f(x)≤383即可.

f ′(x)=2sinxcosxsin2x+2sin2xcos2x=2sinx(sin2xcosx+cos2xsinx)

=2sinxsin3x

当x∈0,π时,

令f ′(x)=0得x=0,或x=π3,或x=2π3,或x=π.

于是

f(x)≤maxf(0),

f(π3),f(2π3),

f(π)

=383

所以f(x)≤383.

评析 周期性是三角函数最典型的性质之一,借助周期性可以将复杂的问题简单化,将抽象的问题具体化.本……

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