2020年新高考(山东卷)第21题解法探究

(整期优先)网络出版时间:2021-03-31
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2020年新高考(山东卷)第 21题解法探究

戴团结

福建省漳州市漳州立人学校 363000

摘要:切线放缩法是解决导数不等式问题的一种常见方法,多次出现在高考试题中。本文主要通过利用两个常见切线放缩6064147eb54d9_html_7ff9d0b6f548db48.gif (1),6064147eb54d9_html_c57e76e4b1d169cc.gif (2)来解决2020年新高考(山东卷)第21题第(2)问。


关键词:切线放缩;导数不等式


切线放缩是解决导数不等式问题的一种常见方法,在历年高考试题中曾多次出现。题目中若包含有对数、指数或者指对数混合的不等式,切线放缩的目的是将指数或者对数转变成一个常见函数或者一次,二次函数,从使导数不等式成立或者求含参数范围中把复杂问题简单化。

1.两个常见不等式证明

首先证明6064147eb54d9_html_404a93b50ff55395.gif (1)

6064147eb54d9_html_e24bb24647a7f206.gif6064147eb54d9_html_576043811fd1a965.gif,可得6064147eb54d9_html_bd8a293ac51fecf7.gif6064147eb54d9_html_7be17cc49212fc4f.gif,所以6064147eb54d9_html_1376d10e85bf82f4.gif,即6064147eb54d9_html_404a93b50ff55395.gif6064147eb54d9_html_a30b31ec1dceb191.gif

6064147eb54d9_html_6f2bbc9da0332d18.gif即可得6064147eb54d9_html_b79913495dc1e110.gif2),当6064147eb54d9_html_489a39f1a25b5cba.gif

2.试题展示:

21.已知函数6064147eb54d9_html_762c6f2ccbba2c6.gif

(1)当6064147eb54d9_html_70c8e19a1b642d2a.gif 时,求曲线y=fx)在点(1,f(1))处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积;

(2)若fx)≥1,求a的取值范围.

3.考查目标

本题考查导数几何意义、利用导数研究不等式恒成立问题,考查学生的逻辑推理能力、综合分析求解能力,分类讨论思想和等价转化思想。

4.解法探究

本题的表达方式简洁明了,设问方式干净利落。第(1)问略,第(2)问主要考察导数在研究函数性质与不等式证明的应用即不等式恒成立求参数取值范围问题,解题方法较多,以下从多个角度用切线放缩来对第(2)问进行分析和求解。

第(2)问解法一:

6064147eb54d9_html_141029f87886d4e1.gif ,6064147eb54d9_html_a6542d393d24ddb8.gif ,且6064147eb54d9_html_31ef80d3a3e60604.gif .

6064147eb54d9_html_46ba0a501b27099b.gif ,则6064147eb54d9_html_4b40ca19f2a70e3c.gif ∴g(x)在6064147eb54d9_html_4a5d366561d8ed2e.gif 上单调递增,即6064147eb54d9_html_335bdf342e00ec91.gif6064147eb54d9_html_4a5d366561d8ed2e.gif 上单调递增,

6064147eb54d9_html_b82f5fc1eb24f2d6.gif 时, 6064147eb54d9_html_5792838a090e7eb1.gif6064147eb54d9_html_10641fe5569d899f.gif 不是恒成立,不合题意。

6064147eb54d9_html_9b26aa36ab3689c0.gif 时,6064147eb54d9_html_372daf238141ad9c.gif ,∴6064147eb54d9_html_32b435ea67f72b3f.gif ,6064147eb54d9_html_be78bd4b1368163c.gif 成立.

6064147eb54d9_html_b55f0dc54319e51a.gif 时,由(1)(2)式可得6064147eb54d9_html_1756d691b12b5853.gif6064147eb54d9_html_b2a9737e2d4d76a5.gif ,所以

6064147eb54d9_html_e2d05f20a068dcb6.gif

综上所述,实数a的取值范围是[1,+∞) 。

解法二:

6064147eb54d9_html_a9fe62556f8d8a46.gif ,由(1)式得6064147eb54d9_html_81bc3d52f9bf2178.gif ,只需证6064147eb54d9_html_240ef50d1f8d0c9.gif 即证:6064147eb54d9_html_75229c78e67bc498.gif

6064147eb54d9_html_416c0e65b5f1898a.gif 时,6064147eb54d9_html_288225b0a681195f.gif 恒成立;当6064147eb54d9_html_b82f5fc1eb24f2d6.gif6064147eb54d9_html_d4fc147e5a97e4d6.gif 不合题意;

综上所述,实数a的取值范围是[1,+∞) 。

解法三:

6064147eb54d9_html_fc3e083e79aadd24.gif,由(2)式得只需证6064147eb54d9_html_4f652bc02c230513.gif

即证:6064147eb54d9_html_ed4759f50a0ea29.gif ,令6064147eb54d9_html_85dcb2ba8a4129b2.gif6064147eb54d9_html_8c564e51a7d740e4.gif6064147eb54d9_html_b9685bdb0f9ec4a2.gif ,得6064147eb54d9_html_b3fbd6a8384eb5b9.gif ,所以6064147eb54d9_html_a58cf269c52d6847.gif ,6064147eb54d9_html_eece5e7ef7e58c9.gif ,所以6064147eb54d9_html_4ced6b01de8e63ff.gif6064147eb54d9_html_35c3f65264c40ae6.gif ,所以6064147eb54d9_html_6dfed1ee5f0fa2e5.gif

又因为6064147eb54d9_html_b82f5fc1eb24f2d6.gif 时, 6064147eb54d9_html_5792838a090e7eb1.gif6064147eb54d9_html_10641fe5569d899f.gif 不是恒成立,不合题意。

综上所述,实数a的取值范围是[1,+∞) 。

解法四:6064147eb54d9_html_fab6c185604654e5.gif,又6064147eb54d9_html_404a93b50ff55395.gif6064147eb54d9_html_31ef80d3a3e60604.gif 所以要证6064147eb54d9_html_8d9177a2a49d74f3.gif ,只需证6064147eb54d9_html_d54722d0052f6cdd.gif ,令6064147eb54d9_html_ac1b9142dd1bca48.gif6064147eb54d9_html_df0aeaa01e85fa0e.gif ,易得6064147eb54d9_html_ab4edf9d598c1b2d.gif

所以6064147eb54d9_html_f03778b40a537380.gif

又因为6064147eb54d9_html_b82f5fc1eb24f2d6.gif 时, 6064147eb54d9_html_5792838a090e7eb1.gif6064147eb54d9_html_10641fe5569d899f.gif 不是恒成立,不合题意。

综上所述,实数a的取值范围是[1,+∞)。

解法五:6064147eb54d9_html_161b703a82d296ed.gif,记6064147eb54d9_html_965f6b5a9f87f95.gif

6064147eb54d9_html_946ba6965d3c45a1.gif ,所以6064147eb54d9_html_3eca78ab74ccd54e.gif ,又因为6064147eb54d9_html_60003230e06a884b.gif

由(1)(2)式可得6064147eb54d9_html_f78e5b74fbdc2a6.gif,所以6064147eb54d9_html_96c10176b0b0d0a2.gif,6064147eb54d9_html_340efa572fe16f20.gif。所以当6064147eb54d9_html_866857fdcdda982a.gif6064147eb54d9_html_90541b933151126d.gif,即6064147eb54d9_html_4d7a1b1d3077de42.gif

又因为6064147eb54d9_html_b82f5fc1eb24f2d6.gif 时, 6064147eb54d9_html_5792838a090e7eb1.gif6064147eb54d9_html_10641fe5569d899f.gif 不是恒成立,不合题意。

综上所述,实数a的取值范围是[1,+∞)。

总结感悟:函数、方程、不等式是高中数学的核心内容之一,是各类考试中重点考察的内容,本题作为一个含参不等式恒成立问题出现,题目矮小精悍,有效考察了学生处理问题的能力,凸显数学核心素养,用好两个重要的“切线不等式”,能达到化繁为简、以简驭繁的效果。

本论文系2019年度漳州市基础教育教学研究“数学科高考题型研究”课题(ZPKTZ19002★)的阶段性成果。

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