周啟杰
近幾年全國新課標卷對于導數應用的考查,其難點一直圍繞函數的單調性、極值(最值)展開,以導數為工具探究函數的性質,借此研究不等式、方程等問題,著重考查分類討論、數形結合、化歸與轉化的數學思想方法,意在考查學生的運算求解能力,推理論證能力,充分體現(xiàn)數學理性思維的特點,從思維的層次性、深刻性、創(chuàng)新性等方面進行全面考查,凸顯了高考試題的選拔功能,一直在履行壓軸的使命.本文通過解析近幾年新課標卷導數壓軸題,透視歸納導數壓軸題的命題規(guī)律.
類型1不等式恒成立求參數范圍
不等式恒成立求參數范圍是導數應用的熱點問題,常規(guī)方法有分參法、函數最值法,但新課標卷對這類問題的考查卻別有洞天,往往利用函數的性質求解參數的范圍.2010、2011、2013、2014年份的全國新課標卷均考查了這種類型.下面以2010、2014年份的試題為例說明.
例1(2010年新課標理科)設函數f(x)=ex-1-x-ax2.
(1)若a=0,求f(x)的單調區(qū)間;
(2)若當x≥0時f(x)≥0,求a的取值范圍.
解析一(1)a=0時,f(x)=ex-1-x,f′(x)=ex-1.
當x∈(-∞,0)時,f′(x)<0;當x∈(0,+∞)時,f′(x)>0.故f(x)在(-∞,0)單調減少,在(0,+∞)單調增加.
(2)f′(x)=ex-1-2ax,
由(1)知ex≥1+x,當且僅當x=0時等號成立.故f′(x)≥x-2ax=(1-2a)x,
從而當1-2a≥0,即a≤12時,f′(x)≥0(x≥0),而f(0)=0,
于是當x≥0時,f(x)≥0.
由ex>1+x(x≠0)可得e-x>1-x(x≠0).從而當a>12時,
f′(x) 故當x∈(0,ln2a)時,f′(x)<0,而f(0)=0,于是當x∈(0,ln2a)時,f(x)<0. 綜合得a的取值范圍為(-∞,12]. 解析二f′(x)=ex-1-2ax. 令g(x)=f′(x),則g′(x)=ex-2a. ①當a≤1[]2[SX)]時,g′(x)≥0恒成立,g(x)在[0,+∞)上遞增,故g(x)≥g(0)=0, 所以,f′(x)≥0,即f(x)在[0,+∞)上遞增, 故f(x)≥f(0)=e0-1-0-a·02=0,即f(x)≥0成立. ②當2a>1,即a>12時,ln2a>0,易知g(x)在(0,ln2a)上遞減,在(ln2a,+∞)上遞增,顯然,在(0,ln2a)上,g(x)≤g(0)=0,所以f′(x)≤0,即f(x)在(0,ln2a)上遞減,f(x) 綜上得a的取值范圍是(-∞,12]. 說明解法一運用了放縮法,技巧性強,解題過程簡練;解法二體現(xiàn)了通法. 例2(2014年新課標2理科) 已知函數f(x)=ex-e-x-2x. (Ⅰ)討論f(x)的單調性; (Ⅱ)設g(x)=f(2x)-4bf(x),當x>0時,g(x)>0,求b的最大值; 解析一(Ⅰ)f′(x)=ex+e-x-2≥0,等號僅當x=0時成立, 所以f(x)在(-∞,+∞)單調遞增. (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當b≤2時,g′(x)≥0,等號僅當x=0時成立, 所以g(x)在(-∞,+∞)單調遞增. 而g(0)=0,所以對任意x>0,g(x)>0. ②當b>2時,若x滿足2 即0 而g(0)=0, 因此當0 綜上,b的最大值為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當b≤2時,g′(x)≥0,等號僅當x=0時成立, 所以g(x)在(-∞,+∞)單調遞增. 而g(0)=0,所以對任意x>0,g(x)>0. ②當b>2時,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時,m′(x)>0,x<0時,m′(x)<0, 即m(x)在(-∞,0)上是減函數,在(0,∞)上是增函數, 所以x∈(0,x1)時,ex+e-x-2b+2<0, 則x∈(0,x1)時,g′(x)<0,即g(x)在(0,x1)上單調遞減, 而g(0)=0,故x∈(0,x1)時,g(x)<0,