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      2023年高考函數(shù)與導(dǎo)數(shù)考向預(yù)測(cè)

      2023-05-30 23:04:59李昭平
      廣東教育·高中 2023年3期
      關(guān)鍵詞:極值單調(diào)導(dǎo)數(shù)

      李昭平

      導(dǎo)數(shù)的引入,給函數(shù)問(wèn)題注入了生機(jī)與活力,拓寬了高考對(duì)函數(shù)問(wèn)題的命題空間和解題

      空間.近年來(lái),高考對(duì)函數(shù)與導(dǎo)數(shù)的考查,一般穩(wěn)定在一選一填一解答,分值大約占總分的14.7%,客觀題和主觀題往往都在試卷靠后的位置,成為壓軸題或半壓軸題,并且題型在不斷創(chuàng)新,邏輯推理在不斷深化,難度在不斷加大.下面以部分模考、高考改編題和一些原創(chuàng)題為例,對(duì)2023年高考“函數(shù)與導(dǎo)數(shù)”融合題的考向進(jìn)行預(yù)測(cè),供專(zhuān)題復(fù)習(xí)參考.

      考向1:考查比較大小

      例1.(2022年湖北武昌??碱}改編)已知a>0,b>0,且(a+1)b=(b+2)a,則()

      A. a>b____________B. a=b

      C. a

      解析:(a+1)b=(b+2)a就是ln(a+1)a=ln(b+2)b>ln(b+1)b,兩邊是同構(gòu)式.

      構(gòu)造函數(shù)f(x)=ln(x+1)x(x>0),則f ′(x)=xx+1-ln(x+1)x2.

      再令g(x)=xx+1-ln(x+1)(x>0),則g′(x)=1(x+1)2-1x+1=-x(x+1)2<0,所以g(x)單調(diào)遞減,g(x)

      因?yàn)閘n(a+1)a>ln(b+1)b就是f(a)>f(b),所以a

      點(diǎn)評(píng):將已知的等式(a+1)b=(b+2)a等價(jià)變形為ln(a+1)a=ln(b+2)b,再將此等式變形為不等式ln(a+1)a>ln(b+1)b,則構(gòu)造函數(shù)處理即可.近幾年來(lái),用常規(guī)方法無(wú)法比較大小的問(wèn)題,在高考和模考中常常出現(xiàn),構(gòu)造函數(shù)、導(dǎo)數(shù)處理是有效途徑,要引起高度重視.

      訓(xùn)練題1:已知e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù),則下列不等關(guān)系中正確的是()

      A.ln2>2e______?B.ln3>3e

      C.lnπ>πeD. ln6<7e

      解析:不等式ln2>2e,ln3>3e,lnπ>πe是同構(gòu)式,構(gòu)造函數(shù)f(x)=lnx-xe,x>0.

      則f ′(x)=1x-1e.當(dāng)00,f(x)在(0, e)內(nèi)單增;當(dāng)x>e時(shí),f ′(x)<0,f(x)在(e,+∞)內(nèi)單減.因此f(x)max=f(e)=lne-ee=0.

      于是ln2-2e<0,ln3-3e<0,lnπ-πe<0,ln6-6e<0. A,B,C均不正確.

      由ln6-6e<0,得ln6<6e<7e.故選D.

      考向2:考查函數(shù)不等式中參數(shù)的最值或范圍

      例2.(2022年A10聯(lián)盟聯(lián)考題改編)若對(duì)任意x∈(1,+∞),不等式ex-xa≥x-alnx恒成立,則正數(shù)a的最大值為()

      A.4______B.e______C. 2______D. 1e

      解析:ex-xa≥x-alnxex-x≥xa-lnxaex-x≥elnxa-lnxa,兩邊是同構(gòu)式.構(gòu)造函數(shù)f(x)=ex-x,則f(x)≥f(lnxa).由f ′(x)=ex-1=0,得x=0.當(dāng)x>0時(shí)f(x)單增.而x,lnxa∈(0,+∞)于是由f(x)≥f(lnxa),得到x≥lnxa,即1a≥lnxx,1a≥1e,a≤e. 故選B.

      點(diǎn)評(píng):將已知的不等式ex-xa≥x-alnx等價(jià)變形為ex-x≥elnxa-lnxa,則立即構(gòu)造ex-x型函數(shù),逆用ex-x型函數(shù)的單調(diào)性,立即獲得自變量x與lnxa之間的關(guān)系,注意lnxx的最大值是1e. 考查函數(shù)不等式中參數(shù)的最值是近兩年模考中的高頻考點(diǎn),技巧性強(qiáng)、邏輯推理要求高.

      訓(xùn)練題2:(2022年安徽合肥??碱}改編)若不等式a(eax+1)≥2(x+1x)lnx對(duì)任意x≥1恒成立,則正實(shí)數(shù)a的最小值為_(kāi)___________.

      解析:不等式a(eax+1)≥2(x+1x)lnx就是ax(eax+1)≥(x2+1)lnx2,

      即ax(eax+1)≥(elnx2+1)lnx2,兩邊是同構(gòu)式.構(gòu)造函數(shù)f(x)=x(ex+1),x≥0,則ax(eax+1)≥(elnx2+1)lnx2就是f(ax)≥f(lnx2).

      因?yàn)閒 ′(x)=(ex+1)+xex=(1+x)ex+1>0,所以f(x)在[0,+∞)上單增.

      而ax,lnx2∈[0,+∞),因此由f(ax)≥f(lnx2),得ax≥lnx2,a≥2lnxx,a≥2e.

      故正實(shí)數(shù)a的最小值為2e.

      注意:將已知不等式a(eax+1)≥2(x+1x)lnx等價(jià)變形為ax(eax+1)≥(elnx2+1)lnx2,則立即構(gòu)造函數(shù)f(x)=x(ex+1).

      訓(xùn)練題3:(2022年安徽安慶??碱}改編)若不等式eax-x+2ax≥1eax

      -1x+2lnx對(duì)任意x>0恒成立,則實(shí)數(shù)a的最小值為_(kāi)___________.

      A.12______B.2______C. e______D. 1e

      解析:eax-x+2ax≥1eax-1x+2lnx就是eax-1eax+2ax≥x-1x+2lnx,即eax-1eax+2lneax≥x-1x+2lnx.

      令f(x)=x-1x+2lnx,x>0.它為增函數(shù),eax-1eax+2lneax≥x-1x+2lnx.

      就是f(eax)≥f(x),因此eax≥x,即ax≥lnx,a≥lnxx,a≥(lnxx)max=1e.故選D.

      注意:將已知不等式eax-x+2ax≥1eax-1x+2lnx等價(jià)變形為eax-1eax+2lneax≥x-1x+2lnx,則立即構(gòu)造函數(shù)f(x)=x-1x+2lnx.

      例3.(2021年江西南昌??碱}改編)已知f(x)=alnx+12(a-1)x2+1(a∈R).

      (1)討論f(x)的單調(diào)性;

      (2)當(dāng)a=-1時(shí),對(duì)任意的x1,x2∈(0,+∞),且x1≠x2都有x1f(x2)-x2f(x1)x1-x2>mx1x2,求實(shí)數(shù)m的取值范圍.

      解析:(1)當(dāng)a≥1時(shí),f ′(x)>0,f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增;

      當(dāng)0

      當(dāng)a≤0時(shí),f(x)在(0 ,+∞)內(nèi)單調(diào)遞減.

      (2)當(dāng)a=-1時(shí),f(x)=-lnx-x2+1,不妨設(shè)0

      則x1f(x2)-x2f(x1)x1-x2>mx1x2等價(jià)于f(x2)x2-f(x1)x1>m(x2-x1).

      考察函數(shù)g(x)=f(x)x,得g'(x)=lnx-x2-2x2.令h(x)=lnx-x2-2x2,則h'(x)=5-2lnxx3,當(dāng)x∈(0,e52)時(shí),h'(x)>0;當(dāng)x∈(e52,+∞)時(shí),h'(x)<0,所以h(x)在區(qū)間(0,e52)內(nèi)是單增,在區(qū)間(e52,+∞)內(nèi)是單減.

      因此,g′(x)≤g′(e52)=12e5-1<0,所以g(x)在(0,+∞)內(nèi)單調(diào)遞減,從而g(x1)>g(x2),即f(x2)x2

      于是f(x1)x1-f(x2)x2>m(x2-x1),所以f(x1)x1+mx1>f(x2)x2+mx2,

      即g(x1)+mx1>g(x2)+mx2恒成立,兩邊是同構(gòu)式.

      令φ(x)=g(x)+mx,則φ(x)在(0,+∞)內(nèi)恒為單調(diào)遞減函數(shù),

      從而φ′(x)=g′(x)+m≤0恒成立,即φ′(x)=g′(x)+m≤12e5-1+m≤0,m≤1-12e5. 故實(shí)數(shù)m的取值范圍是-∞,1-12e5.

      點(diǎn)評(píng): 解此題的關(guān)鍵是將已知的不等式x1f(x2)-x2f(x1)x1-x2>mx1x2,等價(jià)變形為f(x1)x1+mx1>f(x2)x2+mx2(兩邊是同構(gòu)式),再研究φ(x)=f(x)x+mx的單調(diào)性即可.函數(shù)不等式中參數(shù)的取值范圍問(wèn)題是高考考查函數(shù)與導(dǎo)數(shù)的主體,綜合性強(qiáng)、解題能力要求高.

      訓(xùn)練題4:已知函數(shù)f(x)=2cos x-x2.若對(duì)任意的x1,x2∈(0,π),都有|f(x1)-f(x2)|≤m|x1-x2|成立,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是______.

      解析:因?yàn)閒(x)=2cos x-x2,所以f ′(x)=-2sin x-2x<0,因此f(x)在(0,π)內(nèi)單減.不妨設(shè)0

      于是,已知的不等式|f(x1)-f(x2)|≤m|x1-x2|等價(jià)于f(x1)-f(x2)≤mx2-mx1,即 f(x1)+mx1≤f(x2)+mx2,兩邊是同構(gòu)式.

      令g(x)=f(x)+mx,0

      于是,g′(x)=-2sin x-2x+m≥0,即m≥2sin x+2x.

      再令h(x)=2sin x+2x,則h′(x)=2cos x+2>0,h(x)在(0,π)內(nèi)單增,

      因此,h(x)

      考向3:考查函數(shù)不等式的解集

      例4. (2021年皖西南聯(lián)盟期末聯(lián)考題)設(shè)奇函數(shù)f(x)定義在R上, 其導(dǎo)函數(shù)為f ′(x), 且滿(mǎn)足f (x)-f ′(x)<0,則不等式組f(2x-3)>0exf(x+1)>e4f(2x-3)(其中e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù))的解集是()

      A.(4,+∞)______?B.(0,32)

      C.(32,4)D.(-1,32)∪(4,+∞)

      解析:令g(x)=f(x)ex,則g′(x)=f ′(x)-f(x)ex>0,g(x)在f(x)上單增.

      因?yàn)槠婧瘮?shù)f(x)定義在R上,所以f(0)=0,g(0)=0.

      exf(x+1)>e4f(2x-3)就是f(x+1)ex+1>f(2x-3)e2x-3.

      f(2x-3)>0,xxf(x+1)>e4f(2x-3)等價(jià)于

      f(2x-3)e2x-2>f(0)e0,

      f(x+1)ex+1>f(2x-3)e2x-3,即g(2x-3)>g(0),

      g(x+1)>g(2x-3),因此2x-3)>0,

      x+1>2x-3,解得32

      點(diǎn)評(píng):本題以抽象函數(shù)為載體,考查函數(shù)不等式的解集、用導(dǎo)數(shù)符號(hào)判斷函數(shù)的單調(diào)性、

      構(gòu)造函數(shù)法等.在不等式的等價(jià)變形中考查邏輯推理;在觀察不等式f(x)-f ′(x)<0中構(gòu)造出函數(shù)g(x)=e-xf(x),考查直觀想象素養(yǎng). 利用導(dǎo)數(shù)知識(shí)解決抽象函數(shù)不等式的解集問(wèn)題,在近幾年的高考中有上升的趨勢(shì).一般地,若已知nf(x)+f ′(x)的符號(hào),構(gòu)造函數(shù)g(x)=enxf(x);若已知nf(x)-f ′(x)的符號(hào),構(gòu)造函數(shù)g(x)=e-nxf(x).

      訓(xùn)練題5:設(shè)函數(shù)f(x)定義在R上, 其導(dǎo)函數(shù)為f ′(x), 且滿(mǎn)足2f(x)>f ′(x)+2,f(0)=2023,則不等式e-2xf(x)>e-2x+2022(其中e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù))的解集是____________.

      解析: 令g(x)=e-2xf(x)-e-2x,則g′(x)=e-2x[f ′(x)-2f(x)+2]<0, g(x)在R上單減. 因?yàn)間(0)=f(0)-1=2022,所以e-2xf(x)>e-2x+2022等價(jià)于g(x)>g(0),x<0.故不等式e-2xf(x)>e-2x+2022的解集是(-∞, 0).

      考向4:考查函數(shù)的極值

      例5.已知函數(shù)f(x)=ex+acosx,其中x>0,a∈R.

      (1)當(dāng)a=-1時(shí),討論f(x)的單調(diào)性;

      (2)若函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù)f′(x)在(0, π)內(nèi)有且僅有一個(gè)極值點(diǎn),求a的取值范圍.

      解析:(1)易得函數(shù)f(x)在(0,+∞)內(nèi)單調(diào)遞增,過(guò)程略去.

      (2)f′(x)=ex-asinx,f′(x)=ex-acosx.

      由f′(x)=ex-acosx=0,得acos x=ex.顯然x=π2不是f ′′(x)=0的根.

      當(dāng)x∈(0,π2)∪(π2, π)時(shí),a=excos x.令g(x)=excos x,則g′(x)=ex(sin x+cos x)cos2x.

      由g′(x)=0,得x=3π4.當(dāng)3π40;當(dāng)3π4

      由圖1知,當(dāng)a>1或a≤-eπ時(shí),直線y=a與曲線y=g(x)在(0,π2)∪(π2, π)內(nèi)有唯一交點(diǎn)(x1,a)或(x2,a),且在xexcos x,則f′′(x)=ex-acosx<0;在x>x1附近,a0.因此,x1是f′(x)在(0, π)內(nèi)唯一極小值點(diǎn).

      同理可知,x2是f′(x)在(0, π)內(nèi)唯一極大值點(diǎn).

      故a的取值范圍是 (-∞,-eπ]∪(1,+∞).

      點(diǎn)評(píng):本題將f ′′(x)=0參變分離為a=excos x.利用定曲線g(x)=excos x和動(dòng)直線y=a的交點(diǎn)個(gè)數(shù)來(lái)處理. 由于g(x)=excos x的圖像有分界線x=π2,所以要注意直線y=a的可能位置,否則極易漏解.

      訓(xùn)練題6:已知函數(shù)f(x)=2logax-ex2(a>0,且a≠1)有唯一極值點(diǎn), 則a的取值范圍是____________.

      解析:由f ′(x)=2xlna-2ex=0,得1lnax=ex.令g(x)=1lnax,h(x)=ex,x>0.

      若a>1,則1lna>0,曲線g(x)與直線h(x)在第一象限有唯一交點(diǎn),其橫坐標(biāo)為x0,在x0附近f ′(x)異號(hào),因此x0是函數(shù)f(x)的唯一極值點(diǎn),滿(mǎn)足條件.

      若0

      故a的取值范圍是(1, +∞).

      訓(xùn)練題7: (訓(xùn)練題6的變式)已知函數(shù)f(x)=2logax-ex2(a>0,且a≠1)沒(méi)有極值點(diǎn),則a的取值范圍是____________.

      解析:由訓(xùn)練題6的解答知,a的取值范圍是(0,1).

      考向5:考查函數(shù)不等式的證明

      例6.(2020年全國(guó)高考課標(biāo)Ⅰ卷題改編) 設(shè)a∈R,函數(shù)f(x)=ax2-2lnx.

      (1)若f(2)是f(x)的極值,求f(x)的單調(diào)區(qū)間;

      (2)若f ′(1)≥0. 證明:當(dāng)x∈(0, 2)時(shí), 12a-1x2-(x-2)ex+2x3>0恒成立.

      解析:(1)因?yàn)閒 ′(x)=2ax-2x,所以f ′(2)=4a-1=0,a=14.此時(shí)f ′(x)=12x-2x=(x+2)(x-2)2x,滿(mǎn)足f(2)是f(x)的極值.

      故f(x)的單增區(qū)間是(2,+∞),單減區(qū)間是(0, 2).

      (2)因?yàn)閒 ′(x)=2ax-2x,所以f ′(1)=2a-2≥0,a≥1.

      于是12a-1x2-(x-2)ex+2x3≥12-1x2-(x-2)ex+2x3

      =x3-2x-4-2(x-2)ex2x3=(x-2)(x2+2x+2-2ex)2x3.

      令h(x)=x2+2x+2-2ex,0

      再令φ(x)=x+1-ex,則當(dāng)x>0時(shí),φ′(x)=1-ex<0,φ(x)單減,φ(x)<φ(0)=0.

      因此當(dāng)x>0時(shí),h(x)單減,h(x)

      于是,當(dāng)00.

      故當(dāng)x∈(0, 2)時(shí), 12a-1x2-(x-2)ex+2x3>0恒成立.

      點(diǎn)評(píng):本題函數(shù)f(x)中含有參數(shù)a,以二次函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)的復(fù)合形式出現(xiàn),是我們常見(jiàn)的一種組合方式,學(xué)生是比較熟悉的. 對(duì)(Ⅰ),利用f ′(2)=0即可求解.(Ⅱ)則是常見(jiàn)的恒成立不等式的證明,先放縮化簡(jiǎn),再構(gòu)造函數(shù).第一次, h(x)=x2+2x+2-2ex,x>0; 第二次,φ(x)=x+1-ex,x>0. 對(duì)于待證不等式A(x)>B(x),有時(shí)可以直接構(gòu)造函數(shù),有時(shí)必須通過(guò)變形或放縮后再構(gòu)造函數(shù),有時(shí)要消去其中的參數(shù)后再構(gòu)造函數(shù),有時(shí)要利用極值點(diǎn)偏移構(gòu)造對(duì)稱(chēng)差函數(shù),有時(shí)要“一分為二”構(gòu)造兩個(gè)函數(shù),有時(shí)要換元后再構(gòu)造函數(shù)等等,情況比較復(fù)雜.

      例7.設(shè)函數(shù)f(x)=(x-1)2,g(x)=a(lnx)2,其中a∈R,且a≠0.

      (1)若直線x=e(e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù))與曲線y=f(x)和y=g(x)分別交于A、 B 兩點(diǎn),且曲線y=f(x) 在點(diǎn)A處的切線與曲線y=g(x)在點(diǎn)B處的切線互相平行,求a的值;

      (2)設(shè)h(x)=f(x)+mlnx(m∈R,且m≠0)有兩個(gè)極值點(diǎn)x1,x2,且x11-2ln24.

      解析:(1)因?yàn)閒 ′(x)=2(x-1),g′(x)=2alnxx,所以f ′(e)=2(e-1),g′(e)=2alnee=2ae. 根據(jù)f ′(e)=g′(e),解得a=e2-e.

      (2)h′(x)=2(x-1)+mx=2x2-2x+mx,x>0.

      因?yàn)閔(x)有兩個(gè)極值點(diǎn)x1,x2,所以x1,x2是方程2x2-2x+m=0的兩個(gè)實(shí)數(shù)根,x1+x2=1. 而0

      因?yàn)閙=-2x22+2x2,所以h(x2)=(x2-1)2+(2x2-2x22)lnx2.

      令φ(t)=(t-1)2+(2t-2t2)lnt,12

      則φ′(t)=2(t-1)+(2-4t)lnt+(2t-2t2)·1t=2(1-2t)lnt>0,

      所以φ(t)在(12 ,1)內(nèi)是增函數(shù). 于是φ(t)>φ(12)=1-2ln24,即h(x2)>1-2ln24.

      點(diǎn)評(píng):對(duì)(1),根據(jù)方程f ′(e)=g′(e)構(gòu)建方程求實(shí)數(shù)a的值,注意g(x)=a(lnx)2的導(dǎo)數(shù)運(yùn)算;對(duì)(2),先根據(jù)極值點(diǎn)的意義得到相關(guān)等式和x1,x2的范圍,獲得h(x2)的表達(dá)式,再構(gòu)造新函數(shù)φ(t)=(t-1)2+(2t-2t2)lnt,其中利用m=-2x22+2x2消去參數(shù)m是解題的關(guān)鍵. 近年來(lái),以極值點(diǎn)為載體的不等式證明題在高考和??贾袑覍页霈F(xiàn),消參后構(gòu)造函數(shù)法是一種有效策略.

      訓(xùn)練題8 :設(shè)a∈R,函數(shù)f(x)=lnx+ax+1有兩個(gè)零點(diǎn)x1,x2,且x1

      (1)求a的取值范圍;

      (2)若x0是f(x)的極值點(diǎn),e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù). 證明:x1+x2>2ef(x0).

      解析: 函數(shù)f(x)=lnx+ax+1的定義域是(0,+∞).

      (1)易得a的取值范圍是(-1, 0), 過(guò)程略去.

      (2)由于f(x1)=f(x2),由f ′(x)=1x+a=0得x=-1a,為f(x)的極大值點(diǎn),0-1a.

      構(gòu)造對(duì)稱(chēng)差函數(shù)

      H(x)=f(x)-f(-2a-x)=2ax+lnx-ln(2+ax)+ln(-a)+2,其中0

      則H′(x)=2a+1x-a2+ax=2(ax+1)2x(2+ax)>0,H(x)在(0,-1a)內(nèi)單增.

      所以H(x1)=f(x1)-f(-2a-x1)

      而x2,-2a-x1∈(-1a,+∞),f(x)在(-1a,+∞)內(nèi)單減,所以x2>-2a-x1,即x1+x2>-2a.

      下面只要證明-2a≥2ef(x0)即可.易得2ef(x0)=2eln(-1a).

      作差-2a-2eln(-1a),-1a>1.

      構(gòu)造函數(shù)φ(x)=2x-2elnx,x>1. 則由φ′(x)=2-2ex=2(x-e)x=0得,x=e,為φ(x)的極小值點(diǎn),所以φ(x)≥φ(e)=0.

      于是φ(-1a)≥0,即-2a≥2ef(x0),故x1+x2>2ef(x0).

      考向6:考查函數(shù)的零點(diǎn)

      例8.(2022年全國(guó)高考數(shù)學(xué)乙卷題改編)已知函數(shù)f(x)=ln(1+x)+axe-x,a∈R.

      (1)若曲線y=f(x)在點(diǎn)(0,f(0))處的切線方程是y=2x,求a的值;

      (2)若f(x)的導(dǎo)函數(shù)f ′(x)恰有兩個(gè)零點(diǎn),求a的取值范圍.

      解析:(1)因?yàn)閒 ′(x)=11+x+a(1-x)e-x,所以f ′(0)=1+a.

      因?yàn)榍€y=f(x)在點(diǎn)(0,f(0))處的切線方程是y=2x,所以f ′(0)=2.于是1+a=2,故a=1.

      (2)法1:由f ′(x)=11+x+a(1-x)e-x=0,得ex1+x=a(x-1).

      令g(x)=ex1+x, h(x)=a(x-1),x>-1.

      用導(dǎo)數(shù)知識(shí)可以得到g(x)=ex1+x的圖像,如圖2所示.

      設(shè)經(jīng)過(guò)點(diǎn)(1,0)的直線與曲線g(x)=ex1+x相切于點(diǎn)(x0,y0),g′(x)=xex(1+x)2, 則切線l的方程是y-ex01+x0=xex0(1+x0)2(x-x0).

      將點(diǎn)(1,0)代入就是0-ex01+x0=xex0(1+x0)2(1-x0),x20-2x0-1=0,x0=1±2.

      因此 kl=x0ex0(1+x0)2=(2-1)e1+22 或-(2+1)e1-22.

      當(dāng)a>(2-1)e1+22或a<-(2+1)e1-22時(shí),直線h(x)=a(x-1)與曲線y=g(x)分別有兩個(gè)交點(diǎn),即函數(shù)f ′(x)恰有兩個(gè)零點(diǎn).

      故a的取值范圍是(-∞,-(2+1)e1-22)∪((2-1)e1+22,+∞).

      法2:由f ′(x)=11+x+a(1-x)e-x=0,得ex1+x=a(x-1).顯然x≠1,所以exx2-1=a.

      令g(x)=exx2-1,x>-1且x≠1,則g′(x)=(x2-2x-1)ex(x2-1)2.

      解方程x2-2x-1=0,得x=1±2.

      因此,函數(shù)g(x)在(-1, 1-2)和( 1+2,+∞)內(nèi)單增,在(1-2, 1)和(1, 1+2)內(nèi)單減,且極大值為g(1-2)=e1-22-22=-(2+1)e1-22極小值為g(1+2)=e1+22+22=(2-1)e1+22,如圖3所示.

      當(dāng)a>(2-1)e1+22或a<-(2+1)e1-22時(shí),直線y=a與曲線y=g(x)分別有兩個(gè)交點(diǎn),即函數(shù)f ′(x)恰有兩個(gè)零點(diǎn).

      故a的取值范圍是(-∞,-(2+1)e1-22)∪((2-1)e1+22,+∞).

      點(diǎn)評(píng):本道聯(lián)考題實(shí)際上是2022年全國(guó)高考數(shù)學(xué)乙卷第21題的改編,將條件“f(x)恰有兩個(gè)零點(diǎn)”變?yōu)椤皩?dǎo)函數(shù)f ′(x)恰有兩個(gè)零點(diǎn)”,思路和解法跟高考題類(lèi)似,但運(yùn)算量明顯增大,屬于較難題. 法1是將f ′(x)=0“一分為二”變成g(x)=h(x),再看曲線y=g(x)和曲線y=h(x)的交點(diǎn)情況,數(shù)形結(jié)合處理問(wèn)題. 法2則是將f ′(x)=0變?yōu)閍=g(x),其中a為參數(shù),再看曲線y=g(x)和直線y=a的交點(diǎn)情況,數(shù)形結(jié)合處理問(wèn)題. 函數(shù)的零點(diǎn)問(wèn)題是近幾年高考對(duì)“函數(shù)與導(dǎo)數(shù)”解答題考查的高頻考點(diǎn)、失分點(diǎn)和區(qū)分點(diǎn).這種問(wèn)題有思維的高度、分析的深度和運(yùn)算的難度,必須加強(qiáng)訓(xùn)練.

      訓(xùn)練題9 :已知函數(shù)f(x)=aln(1+x)+xe-x,a∈R.

      (1)若曲線y=f(x)在點(diǎn)(0,f(0))處的切線方程是y=2x,求a的值;

      (2)若f(x)的導(dǎo)函數(shù)f ′(x)恰有兩個(gè)零點(diǎn),求a的取值范圍.

      解析:(1)因?yàn)閒 ′(x)=a1+x+(1-x)e-x,所以f ′(0)=1+a.

      因?yàn)榍€y=f(x)在點(diǎn)(0,f(0))處的切線方程是y=2x,所以f ′(0)=2.于是,1+a=2,故a=1.

      (2)由f ′(x)=a1+x+(1-x)e-x=0,得(x2-1)e-x=a,x>-1.

      令g(x)=(x2-1)e-x,x>-1.

      用導(dǎo)數(shù)知識(shí)可以得到g(x)=(x2-1)e-x的圖像,如圖4所示.

      因?yàn)間(0)=-1,g(1)=0,g(1-2)=(2-22)e2-1,g(1+2)=(2+22)e-2-1.

      當(dāng)(2-22)e2-1

      故a的取值范圍是((2-22)e2-1, 0)∪(0,(2+22)e-2-1).

      以上六大考向中的8道例題和9道訓(xùn)練題,很好地體現(xiàn)了導(dǎo)數(shù)運(yùn)用中常見(jiàn)的數(shù)形結(jié)合法、分類(lèi)討論法、參變分離法、一分為二法、構(gòu)造函數(shù)法等等.其中“構(gòu)造函數(shù)●導(dǎo)數(shù)求解”是解題的主旋律.不難看出,這些試題結(jié)構(gòu)新穎、覆蓋面廣、綜合性強(qiáng),逐步向?qū)?shù)應(yīng)用的深層次考查. 在高考專(zhuān)題復(fù)習(xí)中,必須加大訓(xùn)練、加大研究、加大感悟,突破“函數(shù)與導(dǎo)數(shù)”壓軸題或半壓軸題這道關(guān).

      責(zé)任編輯徐國(guó)堅(jiān)

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