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全国新课标卷导数压轴题规律透视

全国新课标卷导数压轴题规律透视

周启杰

近几年全国新课标卷对于导数应用的考查,其难点一直围绕函数的单调性、极值(最值)展开,以导数为工具探究函数的性质,借此研究不等式、方程等问题,着重考查分类讨论、数形结合、化归与转化的数学思想方法,意在考查学生的运算求解能力,推理论证能力,充分体现数学理性思维的特点,从思维的层次性、深刻性、创新性等方面进行全面考查,凸显了高考试题的选拔功能,一直在履行压轴的使命.本文通过解析近几年新课标卷导数压轴题,透视归纳导数压轴题的命题规律.

类型1不等式恒成立求参数范围

不等式恒成立求参数范围是导数应用的热点问题,常规方法有分参法、函数最值法,但新课标卷对这类问题的考查却别有洞天,往往利用函数的性质求解参数的范围.2010、2011、2013、2014年份的全国新课标卷均考查了这种类型.下面以2010、2014年份的试题为例说明.

例1(2010年新课标理科)设函数f(x)=ex-1-x-ax2.

(1)若a=0,求f(x)的单调区间;

(2)若当x≥0时f(x)≥0,求a的取值范围.

解析一(1)a=0时,f(x)=ex-1-x,f′(x)=ex-1.

当x∈(-∞,0)时,f′(x)<0;当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0.故f(x)在(-∞,0)单调减少,在(0,+∞)单调增加.

(2)f′(x)=ex-1-2ax,

由(1)知ex≥1+x,当且仅当x=0时等号成立.故f′(x)≥x-2ax=(1-2a)x,

从而当1-2a≥0,即a≤12时,f′(x)≥0(x≥0),而f(0)=0,

于是当x≥0时,f(x)≥0.

由ex>1+x(x≠0)可得e-x>1-x(x≠0).从而当a>12时,

f′(x)

故当x∈(0,ln2a)时,f′(x)<0,而f(0)=0,于是当x∈(0,ln2a)时,f(x)<0.

综合得a的取值范围为(-∞,12].

解析二f′(x)=ex-1-2ax.

令g(x)=f′(x),则g′(x)=ex-2a.

①当a≤1[]2[SX)]时,g′(x)≥0恒成立,g(x)在[0,+∞)上递增,故g(x)≥g(0)=0,

所以,f′(x)≥0,即f(x)在[0,+∞)上递增,

故f(x)≥f(0)=e0-1-0-a·02=0,即f(x)≥0成立.

②当2a>1,即a>12时,ln2a>0,易知g(x)在(0,ln2a)上递减,在(ln2a,+∞)上递增,显然,在(0,ln2a)上,g(x)≤g(0)=0,所以f′(x)≤0,即f(x)在(0,ln2a)上递减,f(x)

综上得a的取值范围是(-∞,12].

说明解法一运用了放缩法,技巧性强,解题过程简练;解法二体现了通法.

例2(2014年新课标2理科)

已知函数f(x)=ex-e-x-2x.

(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;

(Ⅱ)设g(x)=f(2x)-4bf(x),当x>0时,g(x)>0,求b的最大值;

解析一(Ⅰ)f′(x)=ex+e-x-2≥0,等号仅当x=0时成立,

所以f(x)在(-∞,+∞)单调递增.

(Ⅱ)g(x)=f(2x)-4bf(x)=e2x-e-2x-4b(ex-e-x)+(8b-4)x,

g′(x)=2[e2x+e-2x-2b(ex+e-x)+(4b-2)]

=2(ex+e-x-2)(ex+e-x-2b+2).

①当b≤2时,g′(x)≥0,等号仅当x=0时成立,

所以g(x)在(-∞,+∞)单调递增.

而g(0)=0,所以对任意x>0,g(x)>0.

②当b>2时,若x满足2

即0

而g(0)=0,

因此当0

综上,b的最大值为2.

解析二(2)由g′(x)=0,即2(ex+e-x-2)(ex+e-x-2b+2)=0,

得ex+e-x-2=0或ex+e-x-2b+2=0,

由ex+e-x-2=0得x=0,

①当b≤2时,g′(x)≥0,等号仅当x=0时成立,

所以g(x)在(-∞,+∞)单调递增.

而g(0)=0,所以对任意x>0,g(x)>0.

②当b>2时,由ex+e-x-2b+2=0,解得ex=b-1±b2-2b>0,

解得x=ln(b-1±b2-2b),

其中x1=ln(b-1+b2-2b)>0,x2=ln(b-1-b2-2b)<0.

令m(x)=ex+e-x,m′(x)=ex-e-x=0,得x=0,

易知x>0时,m′(x)>0,x<0时,m′(x)<0,

即m(x)在(-∞,0)上是减函数,在(0,∞)上是增函数,

所以x∈(0,x1)时,ex+e-x-2b+2<0,

则x∈(0,x1)时,g′(x)<0,即g(x)在(0,x1)上单调递减,

而g(0)=0,故x∈(0,x1)时,g(x)<0,

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