放思想在高考数学中的用
高中段,在数列那一章的学中,我曾接触放思想。
其在高考函数中,尤
其是数大中,放思想起着足重的作用。
例如,我明x^2-2x+1≥ 0,个目大家来根本算不上。
但是如果我
明 x^2-3x+e^x ≥ 0。
个式子我看起来非常陌生,我e^x 并不熟悉,我不喜e^x 或者lnx,因此,我可以把他化x 的形式。
道目,我可以先明e^x≥ x+1,里构造助函数f(x)=e^x-x-1 即可明,
明后,我可以得到x^2-3x+e^x ≥ x^2-2x+1≥0 当 x=1 两等号成立。
在此,我出以下 4 个常考的助函数供大家参考。
①e^x≥ x+1 当 x=0 等号成立
② lnx≤ x-1 当 x=1 等号成立
③sinx≤ x 当 x=0 等号成立
④ cosx≤ x+1 当 x=0 等号成立
接下来我不妨来一道高考,
22(本小分13 分 )
2012 年山高考。
已知函数f(x) = ln x k
( k 常数,e=2.71828 ⋯⋯是自然数的底数),曲 y= f(x)在点( 1,e x
f(1))的切与x 平行。
(Ⅰ)求k 的;
(Ⅱ)求f(x)的区;
(Ⅲ) g(x)=(x2+x) f '( x) ,其中 f '( x)f(x)的函数,明:任意 x> 0,g ( x) 1 e 2。
上面本题的标准答案,前两问在此不做解释。
在第三问中,我们可以看出关键步骤就是把g(x)分成1+x/e^x 和1-x-xlnx 两部分,但是我们如何想到这一步呢?为什么他要把函数分
成这两部分呢?看完上面的文章,我想各位读者已经有了初步的思考,下面,让我们再重新看一遍第三问。
g(x)= (1-x-xlnx)(x+1)/e^x
看到这个函数,我们的第一反应应该是:这个函数不好做, e^x 和 lnx 太烦了,我们把它放缩一下。
把 lnx 换成 x-1,把 e^x 换成 x+1。
原式 g(x)<1-x-xlnx ①①式≤ 1-x^2 ②
看到②式,很多人就会认为,呀!这么简单就做出来了?细心的朋友
可能会发现,其实①式的推导存在着一定的问题。
已知 lnx≤x-1③
那么 -lnx 应当≥ 1-x 所以①式≥ 1-x^2④
如果我把 x 放缩成 lnx-1 行不行?利用 -(x)≤-(lnx+1)
把①式化为 1-x(lnx+1)≤1-(lnx+1)^2
但我们来仔细推敲一下,我们已知的是-x≤-(lnx+1)③
那么我们能不能通过③式得到-x(lnx+1)≤-(lnx+1)(lnx+1)呢?
显然这是不行的,因为lnx+1 的符号未知。
当lnx+1≥0 时是成立
的而当 lnx+1≤0 时
-x(lnx+1)≥-(lnx+1)(lnx+1)
接下来我们回归这道题目。
第一步把 e^x 放缩为 x+1 之后
g(x)<1-x-xlnx
构造辅助函数h(x)=1-x-lnx 即可,并不需要上述那些复杂的讨论,那
些讨论,是为了方便大家了解在放缩应用的过程中容易出现的问题。
其实,我所列出的辅助函数,只不过是高考中最常见的 4 种函数的放缩方式,能解决大部分的问题,例如2014 年新课标 1 卷,最后一问让我们证明 f(x)=e^xlnx+2e x-1 /x >1 ①
标准答案所给的思路是将①式移项,得到
xlnx>xe-x -2/e ②
证明②式左端函数最小值>右端函数最大值。
这显然不是我们正常的思路,按照我们先前的思路,把e^x 换成 x+1 可以得到
f(x)=2/e+xlnx+lnx+2/ex ③
把函数分成三个部分, 2/e,xlnx,lnx+2/ex 分别求导,可以轻松得到
f(x)>1/e+ln2 ④
我们知道 2.7<e<2.8
所以 1/e>1/3 ⑤
接下来我们只需要证明 ln2>2/3 ,即 2^3=8>e^2 ⑥
又因为 e^2<2.8^2=7.76<8 ⑦
所以原式得证。
此外,除了上述 4 种函数,还有很多其他类型的辅助函数等着大家去
发现,在这里我只举一个简单的例子
e^x≤x^2+1 是成立的
但e^x≤x^n+1 呢
请大家自行思索。
解决这类 f(x)<某定值 a 的问题的关键就是构造合适的辅助函数进行放缩,我们平常做的那些参考资料所给出的答案,往往只是一种过度格式化的答案,答案给出的解题过程并非我们思考的正常顺序。
例如,我们看到它构造一个辅助函数 e^x≤x+1,但他为什么要构造这个函数呢?构造其他的辅助函数可以吗?这是我们应当思考的问题,这也是高中数学乃至高中教学过程中应当注意的问题。