以高等数学为背景的高考数学试题的研究
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高等数学观点审视下的高中数学难题的解题思路教学摘要:本文用高等数学观点审视高中数学难题的解题思路教学过程,并应用多元函数极值、拉格朗日中值定理、极点极线等高数观点作为主线,注重研究高等数学观点如何有助挖掘题目本质,有助于形成中学数学的解题思路,从而达到深入浅出,提升尖子生的解题能力与数学素养。
关键词:解题思路形成;高等数学观点;多元函数极值;拉格朗日中值定理;极点极线一、论证高等数学观点在高中数学难题的解题思路点拨中的必要性首先,高中数学难题的解题思路与能力提升离不开学生的主动参与和建构。
教育心理学家布鲁纳认为:“知识的获得过程是一个主动的过程,学习者不应是信息的被动的接受者,而应是知识获取的主动参与者。
”如果教师在高考数学难题解题的教学过程中,只注重把题型归类,解题步骤灌输给学生,然后让学生针对这些题型的大量刷题就以为万事大吉,那么在实践中往往事与愿违,因为高考中往往会出现教师没归纳到的新类型,所以学生又不会做了。
所以,我们在高中数学难题教学中需要重视帮助学生挖掘题目的本质以及让学生知道解题思路的形成过程是怎样的,体验到解题的思维痕迹生成过程,从中真正提高解题思维与数学核心素养。
其次,要把握高中数学难题的本质与思维突破口,往往需要站在更高角度上去思考问题,比如从高等数学的层面思考。
罗增儒[1]在《高考数学压轴题的认识研究(续)》文章中指出,高考数学压轴难题都有背景特征。
因此,如果我们把尖子的思维与目光只局限于现有的中学阶段,这其实不利于培养尖子继续深造的潜力的,没有培养出尖子洞察到难题的思维本质,只是依靠题山题海的刷题模式打造出来的尖子是“只见树木不见森林”,其解题思维认知是孤立零散的,与当前倡导考查数学素养的高考趋势相背离。
我们用高等数学的观点去审视高中数学难题的教学,但并不是用高等数学方法代替中学数学的解题方法。
我们的难题教学模式应该是不管题目再难,在高等数学观点下,题目的本质一览无遗,找到解题的思维痕迹,再从容的用高中数学知识解出来,达到深入浅出的一个效果,这对提升尖子生的解题思维与能力是有必要的。
极点极线在高考圆锥曲线试题中的应用宋雅静㊀冯福存(宁夏师范学院数学与计算机科学学院ꎬ宁夏回族自治区固原756000)摘㊀要:圆锥曲线是解析几何和高等几何的主要研究内容ꎬ近些年以高等几何知识为背景的几何试题频频出现在高考中.本文从高等几何中极点极线的角度ꎬ对近三年高考中的一些圆锥曲线问题的解法进行探究ꎬ为教师和学生提供参考.关键词:极点ꎻ极线ꎻ调和点列ꎻ调和线束ꎻ圆锥曲线中图分类号:G632㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1008-0333(2023)10-0039-03收稿日期:2023-01-05作者简介:宋雅静(1997-)ꎬ女ꎬ河南省新乡人ꎬ硕士研究生ꎬ从事中学数学教学研究ꎻ冯福存(1977-)ꎬ女ꎬ宁夏中卫人ꎬ副教授ꎬ从事几何学㊁矩阵理论及其应用研究.基金项目:宁夏自然科学基金项目资助(项目编号:2022AAC03334)ꎬ宁夏高等学校一流学科建设(教育学学科)研究项目资助(项目编号:NXYLXK2021B10).㊀㊀许多高考数学试题都有高等数学的背景ꎬ其中ꎬ高等几何中的极点㊁极线与调和点列就是高考数学圆锥曲线试题命制的一个主要来源.因此ꎬ很多学者将高等几何的方法与初等几何联系起来解决问题.文献[1]中阐述了极点与极线的基本性质ꎬ指出极点㊁极线是圆锥曲线的基本特征ꎬ是圆锥曲线试题命制的背景ꎻ文献[2]中对极点与极线的概念进行了解读并且对衍生性质给予证明ꎬ最后将其运用到具体的高考真题中ꎻ文献[3]中对2020年北京高考真题的高等解法进行了探究.本文在前人研究的基础上ꎬ阐述极点与极线的基本理论ꎬ并且从极点㊁极线视角对2020年高考数学全国Ⅰ卷理科第20题㊁2021年高考数学全国乙卷理科第21题㊁2022年高考数学全国乙卷理科第21题进行解决.1预备知识在平面上ꎬ由二元二次方程F(xꎬy)=a11x2+2a12xy+a22y2+2a13x+2a23y+a33=0所表示的曲线叫做二次曲线ꎬ对应的矩阵为A=a11a12a13a12a22a23a13a23a33æèçççöø÷÷÷.若Aʂ0ꎬ则方程所表示的曲线为非退化的二次曲线ꎬ即圆锥曲线(椭圆㊁双曲线㊁抛物线).齐次坐标㊀笛卡儿坐标为(xꎬy)的点的二维齐次坐标(x1ꎬx2ꎬx3)是指由任意适合x1x3=xꎬx2x3=y的三个数x1ꎬx2ꎬx3组成的有序三数组(x1ꎬx2ꎬx3)ꎬ其中x3ʂ0.一点的齐次坐标有无数组.极点与极线的代数定义㊀已知圆锥曲线a11x2+2a12xy+a22y2+2a13x+2a23y+a33=0ꎬ则称平面内任意一点P0(x01ꎬx02ꎬx03)和直线l:(x01ꎬx02ꎬx03)a11a12a13a12a22a23a13a23a33æèçççöø÷÷÷x1x2x3æèçççöø÷÷÷=0是圆锥曲线的一对极点与极线.极点与极线的几何定义㊀点P不是圆锥曲线93上的点ꎬ过点P引两条割线依次交圆锥曲线于点EꎬFꎬGꎬHꎬ连接EHꎬFG交于点Nꎬ连接EGꎬFH交于点Mꎬ则直线MN为点P对应的极线ꎬ同理直线MP为点N对应的极线ꎬ直线NP为点M的极线.为方便理解ꎬ本文以椭圆为例作图ꎬ如图1.图1特别地ꎬ若P是圆锥曲线上的点ꎬ则过点P的切线即为极线ꎻ圆锥曲线的焦点和准线恰巧是一组极点与极线.调和点列的定义㊀若同一直线上四点AꎬBꎬCꎬD的交比满足(ACꎬBD)=AB CDCB AD=-1ꎬ即ACCB=ADDB时ꎬ称点CꎬD调和分割线段ABꎬAꎬBꎬCꎬD为调和点列.定理㊀点P不在圆锥曲线上ꎬ过点P的任一直线与该圆锥曲线交于AꎬB两点ꎬ与点P关于该圆锥曲线的极线交于点Qꎬ则AꎬBꎬPꎬQ是调和点列.调和线束的定义㊀若AꎬBꎬCꎬD是调和点列ꎬ直线外一点M与它们的连线统称为调和线束ꎬ即直线MAꎬMBꎬMCꎬMD为一簇调和线束.调和线束的性质1㊀平面内若一条直线与调和线束中的一条平行而与其余三条相交ꎬ则相交线段被平分.调和线束的性质2㊀平面内若一条直线与调和线束都相交ꎬ且交于不同的四个点ꎬ则相应的交点也成调和点列.2在高考试题中的应用例1㊀(2020年高考数学全国Ⅰ卷理科第20题)已知AꎬB分别为椭圆E:x2a2+y2=1(a>1)的左㊁右顶点ꎬG为E上的顶点ꎬ其中AGң GBң=8.P为直线x=6上的动点ꎬPA与E上的另一交点为CꎬPB与E的另一交点为D.(1)求E的方程ꎻ(2)证明:直线CD过定点.解析㊀(1)E的方程为x29+y2=1.图2(2)如图2ꎬ设AB与CD交于点Mꎬ延长CBꎬAD交于点Qꎬ由极点㊁极线的几何定义可得点M和PQ所在的直线是一对极点极线.由题意可知A=190001000-1æèççççöø÷÷÷÷.设极点M的坐标为(mꎬ0)ꎬ点M齐次坐标为(mꎬ0ꎬ1)ꎬ则PQ所在的直线方程为(mꎬ0ꎬ1)190001000-1æèççççöø÷÷÷÷x1x2x3æèçççöø÷÷÷=0.即x=9m.因为P为直线x=6上的动点ꎬ则m=32ꎬ即直线CD恒过定点(32ꎬ0).例2㊀(2021年高考数学全国乙卷理科第21题)已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为Fꎬ且F与圆M:x2+(y+4)2=1上的点的距离的最小值为4.(1)求pꎻ(2)若点P在M上ꎬPAꎬPB是C的两条切线ꎬAꎬB是切点ꎬ求әPAB面积的最大值.解析㊀(1)由题意可得p=2.(2)如图3ꎬ由(1)可得抛物线C为x2=4yꎬ若点P为极点ꎬ则AB所在的直线为点P关于抛物线的极线ꎬ若动点P沿y轴运动ꎬ则ABʅy轴运动.设点P的齐次坐标为(0ꎬmꎬ1)ꎬ由题意得04A=10000-20-20æèçççöø÷÷÷.则P所对应的极线方程为(0ꎬmꎬ1)10000-20-20æèçççöø÷÷÷x1x2x3æèçççöø÷÷÷=0.即y=-mꎬ可得极点与极线在x轴的两侧且到x轴的距离相等.由此极点和极线之间的距离越大ꎬ所求三角形的面积越大ꎬ得m=-5时ꎬΔPAB的面积最大ꎬ此时x2=20ꎬ解得x=ʃ5ꎬ即AB=45.所以SәPAB=12ˑ10ˑ45=205.图3例3㊀(2022年高考数学全国乙卷理科第21题)已知椭圆E的中心为坐标原点ꎬ对称轴为x轴ꎬy轴ꎬ且过A(0ꎬ-2)ꎬB(32ꎬ-1)两点.(1)求E的方程ꎻ(2)设过点P(1ꎬ-2)的直线交E于MꎬN两点ꎬ过M且平行于x轴的直线与线段AB交于点Tꎬ点H满足MTң=THңꎬ证明:直线HN过定点.解析㊀(1)椭圆方程为x23+y24=1.图4(2)如图4ꎬ若点P(1ꎬ-2)为极点ꎬ齐次坐标为P(1ꎬ-2ꎬ1)ꎬ由题意可知A=1300014000-1æèçççççöø÷÷÷÷÷.则极点P对应的极线方程为(1ꎬ-2ꎬ1)1300014000-1æèçççççöø÷÷÷÷÷x1x2x3æèçççöø÷÷÷=0.即y=23x-2ꎬ经验证点AꎬB在此极线上ꎬ即AB所在的直线即为点P的极线.连接AMꎬ设MP与AB相交于点Qꎬ则PꎬNꎬQꎬM为调和点列ꎬ所以APꎬABꎬAMꎬAN为调和线束ꎬMT为截线ꎬ因为MTң=THңꎬ所以T为MH的中点ꎬ由调和线束的性质可得MHʊAPꎬ在射影平面内ꎬMH与AP相交于无穷远点ꎬ连接ANꎬAN的延长线必然交于点Hꎬ此时ꎬAꎬNꎬH三点共线ꎬ即直线HN过定点A.高考圆锥曲线压轴题普遍是学生思维的难点和计算的痛点ꎬ在解题时容易出错.如果能从更高的角度去认识和分析它ꎬ有助于学生形成对问题的深刻理解并掌握问题的本质ꎬ在解决问题时直入主题ꎬ减少运算ꎬ从而轻松解题ꎬ还为之后的高等几何的学习甚至工作奠定相应的理论和思维基础ꎬ实现真正意义上的素质教育ꎻ有助于教师把握题目的设计意图和本质ꎬ增强学科知识储备ꎬ提高学科专业素质ꎬ更好地服务教学.参考文献:[1]王文彬.极点㊁极线与圆锥曲线试题的命制[J].数学通讯ꎬ2015(08):62-66.[2]于涛.极点与极线视角下的高考圆锥曲线试题[J].中学数学研究(华南师范大学版)ꎬ2019(01):13-16.[3]柏任俊ꎬ贾春花ꎬ毛井.高等几何背景下的解析几何试题探究[J].中学数学ꎬ2022(09):20-22.[责任编辑:李㊀璟]14。
!高考数学压轴题背景溯源分析及其备考教学研究#山东省烟台第三中学!杨新萍新课标背景下!数学高考试卷压轴题命题的视角愈发多元!其难易程度以及能力考查位于中等与高等之间!整合了竞赛类数学题目中典型知识点)问题)数学思想!而竞赛数学为高等数学的基础!其在高考试卷压轴题中的渗透是高中数学课改的最新尝试!以加大能力考查力度!对学生智力以及综合能力展开更精准的衡量!从而更好地发挥高考的选拔功能!因此!在高中阶段!溯源高考数学压轴题背景!是把控高考数学热点与方向的重要手段!本文基于此!从知识背景与方法背景两个层面展开高考数学压轴题溯源!并提出针对性备考教学设计方法!以为高中生数学复习提供有益参考!!高考数学压轴题背景溯源!1!知识背景目前高考数学压轴题的难度以及考查的主要内容介于中等与高等数学之间!与竞赛数学在思想)方法方面存在诸多融合之处!其中两者知识点的重合部分有'代数方程)三角函数)平面几何)初等数论等!而高考作为一次选拔性考试!其命题过程中始终遵循以能力意志为基础的原则-且课程标准提倡尊重学生个性差异!从不同角度学习数学!而在高考命题中也充分体现这一特点!压轴题的出现则是加深试卷整体深度!对学生思维品质与综合能力展开更高标准的考查!其中借鉴了诸多竞赛数学题目)思想)理念!因此!从知识背景溯源应考虑高考命题与竞赛数学结合后题型)考点的创新!以函数问题为例'高考试题 %#((%年广东卷&设函数-%"&在%&K !$K &上满足-%#&"&%-%#$"&!-%'&"&%%'$"&!且在闭区间5(!'6上!只有-%!&%-%$&%(!问题'%!&试判断函数#%-%"&的奇偶性-%#&试求方程-%"&%(在闭区间5&#((%!#((%6上的根的个数!并证明结论!竞赛试题 %!3&"年第二节美国数学邀请赛&函数-定义在实数域上!且满足如下条件'对任何实数"!-%#$"&%-%#&"&!-%'$"&%-%'&"&!如果"%(是-%"&%(的一个根!那么-%"&%(在区间&!(((&"&!(((中至少应有几个根$两个题目的条件以及问题都具有相似性!高考试题仅在试题的问题上以及已知条件中做了简单改动!考查学生对函数单调性)周期性等知识点的掌握!主要测试学生的运算能力与思维能力!!1"方法背景除了考查知识点)命题思想等知识层面与竞赛数学试题的关联!在数学方法上也存在直接的联系!例如!对极端原理的考查!通过已知条件对研究对象极端情况的约束!研究数学题目中的某种极端性质!用于解题的思想)方法及研究都被称作极端原理!利用该原理解决数学问题过程中!重点应放在全面讨论问题的极端情况上!如果已知条件发现矛盾或特殊性质!极端情况往往隐藏其中!这是竞赛数学中频繁出现的数学问题解决方法!如最小)最大原理!最短)最长原理等都是竞赛数学的高频考点!而在高考中极端原理题目也经常出现!如'高考试题 %#((%年辽宁卷&已知#%-%"&是定义在*上的单调函数!实数"!5"#!&5!!!%"!$&"#!$&!'%"#$&"!!$&!若-%"!&(-%"#&$-%!&(-%'&!则%!!&!4!&$(J !&%()!($&$!!?!&+!"高考数学压轴题备考教学设计方法高考为一场选拔性考试!其侧重基础知识考查兼能力测试!因此!在试卷的命题上其多以基础数学知识)基础数学思想)基础数学技能为主!主要考查的能力有空间想象能力)运算能力)思维能力等!在保持命题方向基本不变的情况下!借鉴竞赛数学的基础问题提高试卷难度!从更多元的视角考查学生能力!因此!在备考环节可广泛借鉴数学竞赛试题的思想与方法!#"#(##年$月上半月备考指南复习备考Copyright ©博看网. All Rights Reserved.!具体策略如下'"1!借鉴法即将竞赛数学中的基础思想)命题直接移植到备考习题当中'或摘取竞赛数学试题当中的某些设问方法)已知条件)结论片段运用到备考习题设计当中!以上述高考试题!为例!其仅对竞赛试题的已知条件与设问方法做出了简单的调整!更多直接借鉴其条件与结论!但从借鉴问题的具体过程来看!虽然条件做出了改变!但是方法基本不变!而这种大范围借鉴的情况并不多见!小范围借鉴案例颇多!高考试题 %#((&年江西卷&如图!所示!正三棱锥="678的三条侧棱=6)=7)=8两两垂直!且长度均为#!<)3)L分别为67)68)<3的中点!过<3作平面与侧棱=6)=7)=8或其延长线分别交于6!)7!)8!!已知=6!%$#!求证7!8!1平面=6L!求二面角="6!7!"8!的大小!图!图#竞赛试题 %!33%年全国联赛&如图#所示!设=为正三棱锥+"678的底面正@678的中心!过点=的动平面与三条侧棱或其延长线的交点分别是C)A)>!求'!+C$!+A$!+>是定值!(%(为侧棱长&!两道试题在条件上具有相同性!高考试题将设问转变!但仍为相同问题的两种不同表述方式!且所给图形仍然具有一致性!"1"改造法简单理解借鉴法多为直接移用竞赛原试题!容易引发对考试公平性的争议!因此!高考数学压轴题也利用改造法!更改竞赛试题原来的面貌!以竞赛试题为骨架或模型!经过加工与改编使试题重新回到备考试题当中!采用改造法由高考不得不面对的诸多现实问题决定!如新课改背景下!要求高考进行试题创新!不得使用陈题!为确保题目的新颖性!改造法成本最低)效果最佳-且竞赛试题是经由数学专家)学者苦心设计的!其集中反馈出数学研究兴趣!目前常用的改造方法如下'%!&数据变换!高考试题 %#((%年江西卷&已知数列,(1的各项都是正数!且((%!!(0$!%!#(0%"&(0&!0--!证明(0$(0$!$#!0---求解数列,(01的通项公式(0!竞赛试题 %!3&%年加拿大数学奥林匹克竞赛&设!$"!$#!对于0%!!#!$!00!定义"0$!%!$"0&!#"#0!求证对于0+$!有"0&槡#$#&0!%#&化繁为简!高考试题 %#((&年全国卷!&如图$所示!环形花坛被分成四块!有"种花供本次选种!要求每块里种一种花!且相邻两种种类不同!问'共多少种种法$竞赛试题 %#((!年全国高中数学联合竞赛&在正六边形的6)7)8);)<)3六个区域种植观察植物!如图"所示!要求每块种一种植物!相邻两块植物种类不同!现有"种植物可供选择!栽种方案有多少种$图$图""1#渗透法即选择竞赛试题中的定理进行加工)改造!渗透原题目的思想!使试题焕然一新!高考试题 %!330年全国卷&已知(!)!5为实数!函数-%"&%("#$)"$5!G%"&%("$)!当&!&"&!时!-%"&&!!求'%!&5&!-%#&当&!&"&!时!G%"&&#-%$&(,(!当&!&"&!时!G%"&的最大值为#!求-%"&!竞赛试题 %美国第六届普特南竞赛&设()))5-*!-%"&%("#$)"$5!当"&!时!-%"&&!!证明当"&!时!#("$)&"!通过对高考数学压轴题的溯源!了解命题人的意图)命题思维!在备考阶段可逐步渗透所涉及的数学思想)方法!使学生提前了解)适应试题思路!形成应对策略体系!参考文献*!+犹广江!立足教材$全面构思$注重导向!!!命制一道中考模拟压轴题的心路历程*,+!中学数学&下($#(!3&"(!*#+张宁!关注倍角模型$破解中考压轴题!!!等腰三角形中的两个倍角关系模型在解题中的应用*,+!中学数学&下($#(!&&!((!$$"复习备考备考指南#(##年$月上半月Copyright©博看网. All Rights Reserved.。
高观点下的高考数学函数问题晋江二中 林建彬摘要:在高等数学中有些内容与中学数学比较靠近,例如函数,它既是中学数学的重要知识,也是在高等数学中要继续深入研究的重要对象. 且有些概念、结论只要稍作叙述,就能以中学数学的形式出现,比如函数的凹凸性,函数的拐点,函数的有界性,函数的封闭性等。
在近年的高考试题中,经常会出现以高等数学知识为背景的试题,这些试题既能考查学生能力,又有利于高等数学与中学数学在知识内容上的和谐接轨。
关键词:高观点 高考数学 高题低做高中数学是高等数学的准备和基础,高等数学是初等数学的延伸和发展,高考作为高校的选拔性考试一直关注这两者的衔接点,从这个角度设计的试题,观点高,立意新,对中学教学具有良好的导向作用,因此以高等数学丰富的内容为感性材料,适当移植,可产生适合于高中教学的数学问题,这正是高中数学教学研究所关注的一个课题。
一. 函数的凹凸性【知识背景】 观察抛物线2y x =,y ,它们在区间(0,1)都是单调递增,但弯曲的方向不一样。
这说明,在研究函数的图形时,仅知道他们的单调性是不够的,还需要考察曲线的弯曲方向-----函数的凹凸性。
定义: 设()f x 定义于[,]a b ,12,[,]x x a b ∀∈若1212[(1)]()(1)()f tx t x tf x t f x +-≤+-,01t <<则称()f x 为[,]a b 上的凸(上凹)函数,如图1所示;若1212[(1)]()(1)()f tx t x tf x t f x +-≥+-,01t <<则称()f x 为[,]a b 上的凹(下凹)函数,如图2所示。
(注:函数的凹凸性是由函数的图像由下而往上看得来的概念) 特别地,当12t =时有下面的推论: 设()f x 定义于[,]a b ,12,[,]x x a b ∀∈, 若1212()()()22x x f x f x f ++≤,则称()f x 为[,]a b 上的凸(上凹)函数。
以高等数学为背景的高考数学试题的研究定边四中曹世鹏摘要:本文通过调查研究的方法,以近几年来全国各地的高考题中的高等数学背景下的中学数学问题为依据,探析了此类问题的命题背景,充分说明了高等数学背景下中学数学问题的特点。
给出了以高等数学为背景的中学数学问题的特点及应对策略和建议,为促进学生有效地学习数学、理解地掌握数学、恰当地运用数学的数学教学提供一个可借鉴的思路和途径。
关键词:中学数学问题、分析、教学、高观点纵观近几年的课程改革,向量、算法、概率论、导数、定积分等内容被逐一下放到中数学必修课本中,中学数学里高等数学的含量正一步步扩大.选修课程分别由若干专题组成,有些看起来很深奥,几乎都是高等数学的内容.选修2—2导数与微积分;选修系列3:选修3—1数学史选讲、选修3-3球面上的几何、选修3—4对称与群;选修系列4:选修4-4几何证明选讲、选修4-2矩阵与变换、选修4-3平面坐标系中几种常见变换、选修4-4极坐标与参数方程、选修4-5不等式、选修4-6初等数论初步。
由此可见选修课程中所涉及的内容都是高等数学的基础内容,现在把它们引入到高中数学课程中,并不是要把这些内容简化下放,而是想抓住这些数学内容的精髓把它们的基本思想介绍给高中学生.有些专题是中学课程某些内容的延伸,有些专题是通过典型实例介绍数学的一些应用方法,它们即呈现了现代数学多个分支,又兼顾了数学史,并凸现了其中的思想方法.作为一名高中数学老师,不断地从高等数学中汲取丰厚的营养,使之服务于中学数学教学,是一项很有意义的工作.随着中学数学里高等数学的含量进一步扩大,近几年来高考试卷中以高等数学为背景的高考试题出现的频率越来越高,本文以近几年来全国各地的高考题中的高等数学背景下的中学数学问题为依据,探析了此类问题的命题背景,充分说明了高等数学背景下中学数学问题的特点。
下面以近几年的各省市的高考题为例,来探究“高观点”下的中学数学问题的命题背景:一、 以高等数学的符号、概念为背景的问题命题1:(2013年陕西理10)设[]x 表示不大于x 的最大整数,则对任意实数y x ,,有:.A []-=-x []x .B [][]x x 22= .C [][][]y x y x +≤+ .D [][][]y x y x -≤-命题透视:本题是一道以数学分析中取整函数为背景的性质应用题.对任意的实数x ,记不超过x 的最大整数为[]x ,通常称函数[]x y =为取整函数,又称高斯函数,高斯函数有以下几个性质:高斯函数是一个不减函数,即对任意,,21R x x ∈若,21x x ≤则[][]21x x ≤;若,,R y x ∈则[][][][][]1++≤+≤+y x y x y x ;由这条性质可推得选项D 成立;若*∈N n ,,R x ∈则[][]x n nx ≥。
㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年高考数学全国乙卷理科第20题的种证法及推广2023年高考数学全国乙卷理科第20题的6种证法及推广Һ贾方正㊀(安徽省颍上第一中学,安徽㊀阜阳㊀236200)㊀㊀ʌ摘要ɔ对高考试题的研究既有利于教师明确考试重点和命题方向,也有利于学生总结解题技巧与方法,对高考备考具有非常积极的影响.2023年高考数学全国乙卷理科第20题 解析几何综合题考查了直线与圆锥曲线的位置关系及其运算,具有很好的区分度.笔者对其进行了深入探究,给出该题的6种证明方法,并对试题进行推广,希望借此帮助相关教师总结教法,帮助学生提高解题效率.ʌ关键词ɔ2023年高考;全国乙卷;解析几何;推广试题承担着对较高水平考生的鉴别任务,通过增加思维强度来选拔拔尖创新人才.2023年高考试题对考生的能力要求较高,呈现出 反刷题 的现象,要求考生从 机械刷题 和 题海战术 中跳出来.其中的全国乙卷理科第20题,以高等几何中的极点与极线为命题背景,注重对数学本质及其应用性的考查,具有很好的选拔功能.一㊁真题再现2023年高考数学全国乙卷理科第20题如下:已知椭圆C:y2a2+x2b2=1(a>b>0)的离心率是53,点A(-2,0)在C上.(1)求C的方程;(2)过点(-2,3)的直线交C于P,Q两点,直线AP,AQ与y轴的交点分别为M,N,证明:MN的中点为定点.二㊁证法探究(1)由题意得b=2,a2-b2a=53,解得a2=9.所以C的方程为y29+x24=1.下面重点探究第(2)问.证法1㊀如图所示,设P(x1,y1),M(0,yM),则直线AP:y=y1x1+2(x+2),yM=2y1x1+2.设Q(x2,y2),N(0,yN),同理可得yN=2y2x2+2.设直线PQ:y=k(x+2)+3,MN的中点D(0,yD),则yD=yM+yN2=k(x1+2)+3x1+2+k(x2+2)+3x2+2=2k+3(x1+2+x2+2)(x1+2)(x2+2).由y=k(x+2)+3,y29+x24=1ìîíïïï得(4k2+9)㊃(x+2)2+12(2k-3)(x+2)+36=0,所以(x1+2)+(x2+2)=12(3-2k)4k2+9,(x1+2)(x2+2)=364k2+9,所以yD=2k+3(x1+2+x2+2)(x1+2)(x2+2)=3.因此线段MN的中点为定点(0,3).证法2㊀设P(x1,y1),Q(x2,y2),显然k存在,故设直线PQ:y=k(x+2)+3.由y=kx+2k+3,y29+x24=1ìîíïïï得(4k2+9)x2+(16k2+24k)x+16k2+48k=0.因为Δ=-1728k>0,所以k<0.不妨令x1>x2,故x1=-8k2-12k+12-3k4k2+9,x2=-8k2-12k-12-3k4k2+9.㊀㊀㊀㊀㊀所以y1=-8k3-12k2+12k-3k4k2+9+2k+3=18k+27+12k-3k4k2+9,同理y2=18k+27-12k-3k4k2+9.于是直线AP:y=18k+27+12k-3k4k2+9-8k2-12k+12-3k4k2+9+2(x+2),化简,得y=18k+27+12k-3k18-12k+12-3k(x+2).令x=0,则点M的纵坐标为36k+54+24k-3k18-12k+12-3k.同理得点N的纵坐标为36k+54-24k-3k18-12k-12-3k.所以36k+54+24k-3k18-12k+12-3k+36k+54-24k-3k18-12k-12-3k=2ˑ(36k+54)(18-12k)+6ˑ288k2(18-12k)2+432k=6(4k2+9)4k2+9=6.因此线段MN的中点为定点(0,3).证法3㊀设P(x1,y1),M(0,yM),Q(x2,y2),N(0,yN),直线AP:y=k1(x+2),直线AQ:y=k2(x+2),显然k1,k2存在且k1ʂk2,则yM=2k1,yN=2k2.由y=k1(x+2),y29+x24=1,ìîíïïï得(4k21+9)x2+16k21x+16k21-36=0.故-2x1=16k21-364k21+9,x1=18-8k214k21+9,y1=36k14k21+9.同理x2=18-8k224k22+9,y2=36k24k22+9.因为直线PQ过点(-2,3),所以(y1-3)(x2+2)=(y2-3)(x1+2).所以36k14k21+9-3æèçöø÷18-8k224k22+9+2æèçöø÷=36k24k22+9-3æèçöø÷18-8k214k21+9+2æèçöø÷,化简,得[3-(k1+k2)](k1-k2)=0,即k1+k2=3.故2k1+2k22=3.因此线段MN的中点为定点(0,3).证法4㊀(同构方法)设T(-2,3),lAM:y=m(x+2),lAN:y=n(x+2),则M(0,2m),N(0,2n),MN的中点为(0,m+n),问题等价于证明m+n为定值.联立y=m(x+2)与y29+x24=1,得P18-8m24m2+9,36m4m2+9æèçöø÷.同理得Q18-8n24n2+9,36n4n2+9æèçöø÷,ʑTPң=364m2+9,3(12m-4m2-9)4m2+9æèçöø÷.同理TQң=364n2+9,3(12n-4n2-9)4n2+9æèçöø÷.由T,P,Q三点共线,得到12m-4m2-9=12n-4n2-9,即(m-n)(m+n-3)=0,又mʂn,所以m+n=3.所以线段MN的中点是(0,3),即MN的中点为定点.点评:上述证法用了同构的思想,看起来过程比较多,实际上只算了点P和TPң,而点Q与TQң都是类比得到的.同时可知,MN的中点为定点等价于kAP+kAQ为定值.证法5㊀(曲线系方法)设lAP:y=m(x+2),lAQ:y=n(x+2),则M(0,2m),N(0,2n),MN的中点为(0,m+n),问题等价于证明m+n为定值.经过A,P,Q三点的二次曲线方程为[y-m(x+2)][y-n(x+2)]=0,即y2-(m+n)(x+2)y+mn(x+2)2=0.椭圆方程y29+x24=1可化为y2=94(2+x)(2-x),消去y2,得94(x+2)(2-x)-(m+n)(x+2)y+mn(x+2)2=0,再消去一个(x+2),得94(2-x)-(m+n)y+mn㊃(x+2)=0,这就是直线PQ的方程,又直线PQ经过(-2,3),所以9-3(m+n)=0,即m+n=3.所以线段MN的中点是(0,3),即MN的中点为定点.点评:该题的本质是证明直线AP,AQ的斜率之和为定值,而二次曲线系是证明两直线的斜率之和为定值的 利器 .证法6㊀(齐次化方法)易知直线AP,AQ的斜率存在,分别设为k1,k2,则lAP:y=k1(x+2),lAQ:y=k2(x+2),令y=0得M(0,2k1),N(0,2k2),所以线段MN的㊀㊀㊀㊀㊀㊀中点坐标为(0,k1+k2).下面证明k1+k2为定值.设P(x1,y1),Q(x2,y2),则lPQ:y=k(x+2)+3.y29+x24=1⇒9(x+2-2)2+4y2=36⇒9(x+2)2-36(x+2)+4y2=0.将其与y=k(x+2)+3联立,得9(x+2)2-12(x+2)[y-k(x+2)]+4y2=0,即(9+12k)(x+2)2-12(x+2)y+4y2=0,即4yx+2æèçöø÷2-12yx+2æèçöø÷+(9+12k)=0,由韦达定理得y1x1+2+y2x2+2=3.又因为k1+k2=y1x1+2+y2x2+2,所以k1+k2=3,即线段MN的中点为定点(0,3).点评:由于线段MN的中点坐标为(0,k1+k2),所以解题的关键是证明k1+k2是定值.而k1+k2=y1x1+2+y2x2+2,所以考虑将x+2作为整体,构造齐次方程,然后利用韦达定理求解,这样可以简化运算,提高解题效率.三㊁试题推广推广1㊀已知椭圆C的方程为x2a2+y2b2=1(a>0,b>0),A(-a,0),过点(-a,b)的直线交曲线C于P,Q两点,直线AP,AQ与y轴交于M,N两点,证明:MN的中点为(0,b).类似可得:推广2㊀已知椭圆C的方程为x2a2+y2b2=1(a>0,b>0),B(0,b),过点(-a,b)的直线交曲线C于P,Q两点,直线BP,BQ与x轴交于M,N两点,证明:MN的中点为(-a,0).设T(-a,b),A(-a,0),B(0,b),则TA,TB是椭圆的两条切线,即AB是切点弦.而MN的中点为定点(0,b)等价于kAP+kAQ=2kAB.于是可将问题再推广如下:推广3㊀已知椭圆C的方程为x2a2+y2b2=1(a>0,b>0),顶点A(-a,0).点T是直线x=-a上任意一点,过点T作椭圆的两条切线,切点分别为A,B,过点T作直线交C于P,Q两点.设直线AP,AQ,AB的斜率分别为k1,k2,k,证明:k1+k2=2k.证明㊀设T(-a,t),则AB是T的切点弦所在的直线,方程为-axa2+tyb2=1,故k=b2ta.设lAP:y=k1(x+a),联立x2a2+y2b2=1,y=k1(x+a),{可得(b2+a2k21)x2+2a3k21x+a4k21-a2b2=0.由xA㊃xP=a4k21-a2b2b2+a2k21及xA=-a,得xP=ab2-a3k21b2+a2k21,故Pab2-a3k21b2+a2k21,2ab2k1b2+a2k21æèçöø÷.设lPQ:y=m(x+a)+t,将点P代入,化简,得a2tk21-2ab2k1+2ab2m+b2t=0,同理得a2tk22-2ab2k2+2ab2m+b2t=0,所以k1和k2是方程a2tx2-2ab2x+2ab2m+b2t=0的两个根,所以k1+k2=2ab2a2t=2b2at.因此,k1+k2=2k.四㊁试题再推广把试题进行进一步推广可得到如下更一般的情形,其证明留给读者完成.设T是椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>0,b>0)外一定点,TA,TB是椭圆的两条切线,其中A,B是切点.过T的直线与椭圆C交于P,Q两点.设直线AP,AQ,AB的斜率分别为k1,k2,k,证明:k1+k2=2k.结㊀语试题的解决过程也是考生经历猜想和假设㊁转化和化归㊁实验和论证等问题研究的过程.教师通过对高考试题进行深度研究,可促进自身的专业发展,从而更好地服务于教学.该题虽然证明的是线段的中点为定点,但实质是证明直线的斜率之和为定值.对于定值问题,解决的方法主要有常规方法㊁同构方法㊁曲线系方法㊁齐次化方法等.有兴趣的读者还可以对该题的高等数学背景进行深度探究,然后基于高等数学背景对该题进行推广,还可以对该题进行改编,甚至基于极点与极线命制出高质量的原创题.ʌ参考文献ɔ[1]罗文军.多视角切入,巧方法运用 2023年高考数学全国乙卷理科第20题的探究[J].广东教育(高中版),2023(9):20-23.[2]李歆.数学问题:因变化而精彩 对一道经典三角题的变式探究[J].中学数学,2013(11):21-23.[3]田甜,曹文栋,李誉.高考试题中数学表征转换水平比较研究 以新高考Ⅰ卷㊁全国乙卷及北京卷为例[J].内江师范学院学报,2023,38(8):6-12.[4]佟俊姬.夯实基础知识,落实立德树人2023年高考数学全国乙卷评析[J].数学之友,2023,37(13):89-91.。
高考数学论文(5篇)高考数学论文(5篇)高考数学论文范文第1篇一、近年来高考试题中涉及工科高等数学学问的考题类型及难度分析1、涉及函数与极限部分的试题这部分试题大都以客观题的形式消失,分值不大,难度中等或较低,只需结合初等数学学问作简洁整理和代入。
但是同学必需娴熟把握简洁极限的求法以及函数连续的定义。
如(2021年陕西12题),(2021年湖北6题),(2021年四川5题)2、涉及导数及其应用部分的试题此类试题考试形式敏捷,涉及导数的几何意义、单调性、极值、最值、不等式的证明以及实际应用问题等,所占分值在12分左右。
客观题难度较低,主观题其次小问通常有肯定难度,而且有些问题需要借助于高等数学的定理来证明(例6需要拉格朗日定理作依托)。
完整解答问题需要同学具有良好的数学素养,能全面考察同学力量。
如(2021全国大纲卷8题),(2021安徽17题),(2021辽宁21题),(2021福建18题)3、涉及向量及其运算的试题直接涉及向量内积、向量夹角、向量间关系试题多以客观题形式消失,立体几何中证明线、面平行、垂直、求动点的轨迹、最值等“动态”型问题通常以主观题形式考查且分值都在10份以上。
主要考察同学用向量学问识把抽象的空间图象关系、空间中的点、线、面的位置关系转化为详细的数量关系,降低思维难度,淡化推理论证,简化思维过程的力量。
如(2021安徽13题),(2021全国大纲卷19题),(2021江苏15题)4、涉及定积分的试题由于新课程标准的实施,涉及定积分制试点的试题消失在近年来全国新课标卷中,基本是以客观题的形式消失,分值不高,主要考查定积分的定义、几何意义以及简洁的计算。
如(2021全国新课标9题)除了涉及高等数学的学问点外,高考命题越来越注意“力量立意”。
增加了有关数学建模思想、数学算法思想以及数学探究等开放性试题,在考查同学一般数学力量(思维力量、计算力量、空间想象力量)的基础上,全面地测量同学观看、试验、联想、猜想、归纳、类比、推广等思维活动的水平以及抽象、概括并建立数学模型的力量。
教育研究课程教育研究58 学法教法研究的苦心钻研的精神和对数学发展的贡献。
这不仅使学生们了解了这些数学知识背后所隐藏的故事,还能让他们对这些数学公式和概念有了深刻印象,帮助他们吸收数学知识。
就比如给学生讲述勾股定理时,可以向学生介绍毕达哥拉斯学派和其他学派对几何学发展所做出的贡献:人类史上首次发现数学的研究对象是抽象;发现了勾股定理和提出了三角形的内角之和的度数为180°,还发现了无理数的存在等。
特别是发现了无理数之后,对数学史的发展产生了很大的影响[2]。
三、结束语数学史融入到数学教学中不能过于生硬,融入的最终目的是为教学提供帮助,通过对数学史来增强学生对数学概念的理解,并提高课堂效率。
如果脱离这一目的,那最终数学史只会成为课堂上可有可无的部分。
参考文献:[1]张小明,汪晓勤.中学数学教学中融入数学史的行动研究[J].数学教育学报,2009,18(04):89-92.[2]包吉日木图.中学数学教学中融入数学史的调查研究[D].内蒙古师范大学,2007.高等数学视角下的中学数学研究裘庆庆(江西省南昌市洪都中学 江西 南昌 330000)引言在新的一轮基础教育课程改革后,教育部已经要求高等学校的招生制度要贴合国家推行的素质教育,增加了对学生综合素质的考查。
在这个新的改革制度下,近几年的高考数学试题中也隐隐浮现出高等数学的影子。
目的就是为了考查学生对数学的灵活运用和自我创新能力,而不是死板地照着高考练习题刷题训练。
同时,随着“高观点”看中学数学的不断研究,在未来的高考教育中也会加入更多的高等数学元素,这是一个非常有益的良性循环。
一、高等数学视角下的中学数学研究(一)研究的可行性(1)“高观点”对课程的影响我国的数学课程在新的一轮课程改革后,在维持了基础知识教学和基本技能训练的教学水准上,同时增加了很多微积分的内容,把数据分析能力、概率统计等知识作为新课程的基础和学生必须要掌握的能力;并且,删去了很多机械化的计算、技巧化超标的难题。
以高等数学为背景的高考数学试题的研究定边四中曹世鹏摘要:本文通过调查研究的方法,以近几年来全国各地的高考题中的高等数学背景下的中学数学问题为依据,探析了此类问题的命题背景,充分说明了高等数学背景下中学数学问题的特点。
给出了以高等数学为背景的中学数学问题的特点及应对策略和建议,为促进学生有效地学习数学、理解地掌握数学、恰当地运用数学的数学教学提供一个可借鉴的思路和途径。
关键词:中学数学问题、分析、教学、高观点纵观近几年的课程改革,向量、算法、概率论、导数、定积分等内容被逐一下放到中数学必修课本中,中学数学里高等数学的含量正一步步扩大。
选修课程分别由若干专题组成,有些看起来很深奥,几乎都是高等数学的内容。
选修2—2导数与微积分; 选修系列3:选修3—1 数学史选讲、选修3—3 球面上的几何、选修3—4 对称与群;选修系列4: 选修4—4 几何证明选讲、选修4—2 矩阵与变换、选修4 —3 平面坐标系中几种常见变换、选修4—4 极坐标与参数方程、选修4—5不等式、选修4—6初等数论初步。
由此可见选修课程中所涉及的内容都是高等数学的基础内容,现在把它们引入到高中数学课程中,并不是要把这些内容简化下放,而是想抓住这些数学内容的精髓把它们的基本思想介绍给高中学生。
有些专题是中学课程某些内容的延伸,有些专题是通过典型实例介绍数学的一些应用方法,它们即呈现了现代数学多个分支,又兼顾了数学史,并凸现了其中的思想方法。
作为一名高中数学老师,不断地从高等数学中汲取丰厚的营养,使之服务于中学数学教学,是一项很有意义的工作。
随着中学数学里高等数学的含量进一步扩大,近几年来高考试卷中以高等数学为背景的高考试题出现的频率越来越高,本文以近几年来全国各地的高考题中的高等数学背景下的中学数学问题为依据,探析了此类问题的命题背景,充分说明了高等数学背景下中学数学问题的特点。
下面以近几年的各省市的高考题为例,来探究“高观点”下的中学数学问题的命题背景:一、以高等数学的符号、概念为背景的问题命题1: (2013年陕西理10)设x表示不大于x的最大整数,则对任意实数x,y ,有:A. x xB. 2x 2 xC. x y x yD. x y x y 命题透视:本题是一道以数学分析中取整函数为背景的性质应用题。
对任意的实数x,记不超过x的最大整数为x,通常称函数y x 为取整函数,又称高斯函数,高斯函数有以下几个性质:高斯函数是一个不减函数,即对任意X i,X2 R,若X i X2,则X i X2 ;若x, y R,则X y x y x y 1;由这条性质可推得选项D成立;若n N , x R, 则nx n x 。
本题考查学生对取整符号的理解,以及对取整函数(高斯函数)概念的理解和性质的掌握。
高等数学中涉及很多数学符号,比如表示直和、表示连乘符号、表示求和符号等。
A.不存在B. 等于6C. 等于3D. 等于0 本题主要考查函数的左、右极限与极限的概念。
29解:依题意可知:lim f (x) lim --------------- lim (x 3) 6x 3 x 3 x 3 - 3lim f (x) lim ln(x 2) ln(3 2)—3— 3因此函数f(x)在x 3处的极限不存在 命题3:(2012年上海理3)函数f(x) 2C0Sx的值域是:sin x 11解:因为 f(x) 2 sinxcosx 2 sin2x,且sin 2x 1,1 ,所以函数 f (x)的值域是5,-。
2 2本题考查了行列式的计算,要熟记行列式计算的概念。
二、以高等数学基本公式为背景的问题在普通高中数学课程标准实验教科书选修系列4—5不等式选讲是这样叙述柯西不等式的:设a 1,a 2, ,a n 与d®, 4是两组实数,则有 (a : a ;a ;)(b 2 b ;b ;) (aQ a z b ? and)2 当向量(a 1,a 2, ,a n )与向量(db, ,b n )共线时,等号成立,即当且仅当 b i a i (i 1,2,••…,n)时等号成立。
虽然课标对这一部分内容要求不高,但这是一个很好的高等数学与中学数学知识点的交汇。
以此为背景可以设计很多题目。
命题4:(2013年湖北理13)设x,y,z R 且满足:x 2 y 2 z 2 1, x 2y 3z 14,贝S x y z命题2: (2012年四川理3)函数f(x)x 9,x x 3 ln(x 2), x3,在x3处的极限(命题透视:本题以求解代数式的值的形式考查了柯西不等式的应 用,解答的关键是如何巧妙利用柯西不等式等号成立的条件来求解例 1: ( 2014 年陕西理 15A )设 a,b,m, n R,且 a 2 ,m 2 n 2的最小值为()解:由柯西不等式可知(a 2 b 2)(m 2 n 2) (ma nb)2 将 a 2 b 2 5,ma nb 5,代入得..m 2 n 2 5。
例2: (2013年陕西理15A )设a,b,m, n 均为正数,且a b 1,mn 2,则(am bn)(bm an)的最小值为()解:由柯西不等式可知(am bn)(bm an) (am bn)(an bm) ( 一 am ? 一 an , bn ? . bm)2 (a b)2mn 2 当m n 、2时,(am bn)(bm an)取得最小值2.三、以高等数学中矩阵知识点为背景的问题矩阵的相关理论是高等数学中高等代数的知识点, 而在普通高中 数学课程标准实验教科书选修系列 4—2矩阵与变换中给出了二阶矩 阵的定义,以及矩阵的特征值和特征向量的概念及性质。
解: 由柯西不等式得: 2 2(X yz 2)(12 22 32) (X 2y 3z )2,当且仅当X —-时等号成立。
由已知 2 2X y 2z 1, X 2y 3z14得:1 2 3/ 2 2 (X y 2 2 z )(1 22 32)(X 2y 3z)2x, y, z 的值,理解柯西不等式等号成立的条件是关键。
.142.14 3 14X石,2寸’有所以有X 土 3,再结合x 22 3Z 、14 得: 所以x y z314 7b 2 5,ma nb 5,则命题5: (2014年福建理21)已知矩阵A 的逆矩阵A 1 (1) 求矩阵A(2) 求矩阵A 1的特征值以及属于每个特征值的一个特征向量命题透视:本题是以高等代数中的矩阵为背景,考查了逆矩阵的 概念,如何求解矩阵的特征值和特征向量.结合中学的向量知识,考 查了学生对新情景下知识的理解、抽象概括能力以及阅读理解、对新 知识的迁移能力以及综合运用数学知识解决问题的能力, 等数学与高中数学的衔接处命题。
令f( ) 0,得矩阵A 1的特征值为矩阵A 1的属于特征值 2 3的一个特征向量。
例3: (2014年江苏卷)已知矩阵x, y 为实数,若Aa Ba,求x y 的值。
解:由已知,得Aa1 2 2 2 2y 1 1 2 2 y ,Ba1 x y2 xy21 y4 y体现了在高解:(1)因为矩阵A 是矩阵A 1的逆矩阵,且A 13 0,所(2)矩阵A 1的特征多项式为f(2 3 1 31 32 31)(3)所以11是矩阵A 啲属于特征值11的一个特征向量,因为Aa Ba,所以 2 2y 2 y2 xy 4 y故 2 2y 2 y解得x 127所以x y 22 xy 4 y y4四、以高等数学中导数思想为背景的问题初等数学中经常用不等式、配方等方法求最值,这些方法的优点是学生熟悉,易于掌握。
但这些方法往往是技巧性要求较高,特别是对较复杂的问题;另一方面是使用面较窄,只能解一些较特殊的问题。
自从导数这块内容注入到中学教材之后,利用导数作为工具已成为高中学生研究函数性质的重要手段。
这使得原本就受命题者青睐的导数几乎成了数学高考中的主角,基本上是每年必考的知识点之一。
用导数方法求极值,求函数的单调性,有固定程序可循,技巧性要求低一些,适用面广一些,机制和最值也容易分清。
以及用导数方法证明不等式等是导数思想命题重难点。
1命题6:设函数f(x) -x3ax2ax,g(x) 2x24x c。
3(1)试判断函数f(x)的零点个数;(2)若a 1,当x 3,4时,函数f(x)与g(x)的图像有两个公共点,求c的取值范围。
解:因为 f (x) 1 x3ax2ax x(^ x2ax a)3 31令f(x) 0,得x 0或丄X2ax a 0 (探)3显然方程(探)的根的判别式(a)24 - ( a) a2 4 a a(a -)3 3 3当a 4或a 0时,0 ,方程(※丿有两个非零实根,此时函数f(x)3有3个零点;当a 4时,0,方程(※丿有两个相等的非零实根,此时函数f(x)3有2个零点;当a 0时,0,方程(※丿有两个相等的零实根,此时函数f(x)有1个零点;当4 a 0时,0,方程(※丿没有实根,此时函数f(x)有1个零3占・j、、、‘综上所述:当a -或a 0时,函数f(x)有3个零点;当a -时,3 3 函数f(x)有2个零点;当4 a 0时,函数f(x)有1个零点.3(2)设 f (x)g(x),则1x332ax ax2x24x c,因为 a 1,所以c 13 x x23x3设F(x) - x33x23x,x3,4,则F(x) x2 2x 3,令 F (x) 0,解得X11,X2 3.列表如下:由此可知F(x)在[3, 1],[3,4]上是增函数,在[1,3]上是减函数。
当x 1时,F(x)取得极大值F(1) |;当x 3时,F(x)取得极小值F(3) 9,而F(3) 9,F⑷号。
如果函数f(x)与g(x)的图像有两个公共点,则函数F(x)与y c的图像有两个公共点,所以20 c 5或c 9。
3 3命题透视:本题考查了三次函数的零点个数问题和构造函数求解不等式问题,两个问题都用到了导数思想。
即从高等数学的导数思想分析:构造辅助函数,利用导数来研究函数性质。
考查了函数的单调性和极值以及函数图像等性质。
例4:已知函数f(x)瞠上(a R),g(x)-。
x x(1)求f(x)的单调区间与极值;(2)若函数f(x)的图像与函数g(x)的图像在区间(0,白上有公共点,求实数a 的取值范围。
五、以高等数学中积分思想为背景的问题普通高中课程标准试验教科书选修2—2 (北师版)中,增加了微积分的部分知识。
这即可以增强高中数学的人文价值,也使学生掌握更有用的变量数学知识,有利于学生数学思维能力的培养,还可发挥微积分对初等数学的指导作用,促进中学数学教学质量的提高。
命题7:(2014年江西理8)若f(x) x2 2 f(x)d(x),贝卩 f (x)d(x)0 丿01解:因为0f(x)d(x)是常数,所以f (x) 2x ,所以可以设 f (x) x2 c,所以x2c x22(1x3cx) 0,解得:32 1 1 21 2 2 13 2 1 1c 3, 0 f (x)d(x) 0(x c)d(x) 0(x -)d(x) (§x §x)°3。