立足问题本质 激发创新思维(上)
——导数题的求解思路探究
2021-12-26潘梅耘
潘梅耘
导数在研究复杂函数单调性时,方法直观,功能强大:能求斜率,求切线、求单调区间、比较大小、求极值,求值域、探索图象分布等,从而能跟函数、解析几何、不等式、数列等联系,也使它成为新教材高考命题的热点.
常规套路:简单粗暴地求导,思路往往受阻,计算量大;
创新选择:选择新角度,构造新函数;
难点:需要有敏锐的观察力,数形结合、分类讨论的能力及理论上严谨性的探究要求高,主要体现在构造法、放缩法和反推法等的灵活运用.
不过一切问题的本质都是相通的,本文通过几道导数题的剖析,以期揭示问题的根源,激发思维的创新.
一、两次求导,旨在单调
例1已知函数f(x)=excosx−x,求函数f(x)在区间上的最值.
本质分析:导数正负性,函数单调性,极值端点比大小,函数最值可知晓.
解析函数定义域f′(x)=ex(cosx−sinx)−1.
一次求导,无法判号
令h(x)=ex(cosx−sinx)−1,
构造二阶函数
则h′(x)=ex(cosx−sinx−sinx−cosx)=−2exsinx.
二次求导
当x∈,可得h′(x)≤0,即h(x)在递减,
根据二阶导数正负性判断一阶导数的单调性
(思考一下,如果此时二阶导数的正负性不能明显确定,该怎么办?)
可得h(x)≤h(0)=f′(0)=0,则f(x)在递减,
得到一阶导数的正负性就得到原函数的单调性
所以f(x)max=f(0)=1,f(x)min=
得到原函数的最值
思维创新主导函数为超越型,“二次求导判号”,得函数单调性求最值.
二、恒存一家,分合转化
例2已知函数f(x)=(2−a)(x−1)−2lnx(a∈R),对任意的恒成立,求a的最小值.
本质分析:不等式左右分,“全分半分可不分”,数形结合易理解,分类讨论显真功.
解法一(变量全分离)
变量分离构造函数
令l(x)=
则l′(x)=
一次求导,无法判号
构造局部……
