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首先证明不等式: 。
证明如下:令:
是关于变量x的减函数,所以 ,于是, 恒成立。
问题1:(2014天津理科22) 已知函数 有两个零点 ,且
(1)求 的取值范围;(2)证明: 随 的减小而增大;证明: 随 的减小而增大。
证明:(1),问题条件等价于直线 的图像与函数 的图像有两个不同交点,显然 ,若 ,两图像只有一个交点,不合题意,故 ;当两图像相切时,切点的横坐标设为 ,有 并且 从而有 ,于是符合条件的 。
这一小问的解答,充分利用了数形结合的思想,过程简单流畅,易于理解。
(2)依题意有, ;…….(1)
;…….(2)
由上一问的解题过程可知0< ,
在(1)式中,字母x1可以看作关于字母a的函数,两边同时对字母 求导数,(注意,此時 是关于字母 的复合函数),得:
这说明字母 是关于字母 的增函数,即 随 的减小而减小;同理得:
这说明字母 是关于字母 的减函数,即 随 的减小而增大。综上可知: 随 的减小而增大;
又对(1)式两边取对数得: ……..(3);
…….(4)
两式相减,并令 得: - = ,从而有 = , = ,所以 = + 两边对字母 求导数得: = ,现在证明:
>0,即证明: ,这是因为根据本文开头的不等式有: ,又容易证明: ,所以 恒成立,这说明 是关于字母 是增函数,又由(2)的结论可知: 是关于变量 的减函数,根据复合函数的单调性,可知 是关于变量 的减函数,也即, 随 的减小而增大。证明完毕。
第二小问的解答,采用了动静转换的思想,把参数 ,由静变为动,通过讨论字母 , 关于 的单调性,使问题迎刃而解。
问题2:(2016年全国卷2,第21题)
(I)讨论函数 的单调性,并证明当 >0时,
(II)证明:当 时,函数 有最小值.设g(x)的最小值为 ,求函数 的值域.
解:(I)略。
(二)以a为主变元,x视为常数设:
,是关于a的减函数, ,
于是,
容易得到:
所以g(x)的最小值 )
问题3:(2010年安徽卷理科,第21题)
已知函数 ,求f(x)的单调区间和极值;
求证,当
解:(1)略
(2)以a为主变元,x视为常数设:
,是关于a的增函数,
记 ,那么
容易证明: ,所以 ,故 ,从而 。证完
结束语:
由此可见,合理的应用数学思想方法解决数学问题,尤其是难题,能够减少尝试或失败的次数,能够节省探索的时间和解题的长度,体现出选择的机智和组合的艺术。
参考文献:
[1]葛军,数学教学论与数学教学改革[M],1999,东北师范大学出版社。
[2]赵振伟,中学数学教材教法[M],1994,华东师范大学出版社。
湖南省普通高校教学改革项目([2017],356)。
指导老师:邹庆云 唐振伟
证明如下:令:
是关于变量x的减函数,所以 ,于是, 恒成立。
问题1:(2014天津理科22) 已知函数 有两个零点 ,且
(1)求 的取值范围;(2)证明: 随 的减小而增大;证明: 随 的减小而增大。
证明:(1),问题条件等价于直线 的图像与函数 的图像有两个不同交点,显然 ,若 ,两图像只有一个交点,不合题意,故 ;当两图像相切时,切点的横坐标设为 ,有 并且 从而有 ,于是符合条件的 。
这一小问的解答,充分利用了数形结合的思想,过程简单流畅,易于理解。
(2)依题意有, ;…….(1)
;…….(2)
由上一问的解题过程可知0< ,
在(1)式中,字母x1可以看作关于字母a的函数,两边同时对字母 求导数,(注意,此時 是关于字母 的复合函数),得:
这说明字母 是关于字母 的增函数,即 随 的减小而减小;同理得:
这说明字母 是关于字母 的减函数,即 随 的减小而增大。综上可知: 随 的减小而增大;
又对(1)式两边取对数得: ……..(3);
…….(4)
两式相减,并令 得: - = ,从而有 = , = ,所以 = + 两边对字母 求导数得: = ,现在证明:
>0,即证明: ,这是因为根据本文开头的不等式有: ,又容易证明: ,所以 恒成立,这说明 是关于字母 是增函数,又由(2)的结论可知: 是关于变量 的减函数,根据复合函数的单调性,可知 是关于变量 的减函数,也即, 随 的减小而增大。证明完毕。
第二小问的解答,采用了动静转换的思想,把参数 ,由静变为动,通过讨论字母 , 关于 的单调性,使问题迎刃而解。
问题2:(2016年全国卷2,第21题)
(I)讨论函数 的单调性,并证明当 >0时,
(II)证明:当 时,函数 有最小值.设g(x)的最小值为 ,求函数 的值域.
解:(I)略。
(二)以a为主变元,x视为常数设:
,是关于a的减函数, ,
于是,
容易得到:
所以g(x)的最小值 )
问题3:(2010年安徽卷理科,第21题)
已知函数 ,求f(x)的单调区间和极值;
求证,当
解:(1)略
(2)以a为主变元,x视为常数设:
,是关于a的增函数,
记 ,那么
容易证明: ,所以 ,故 ,从而 。证完
结束语:
由此可见,合理的应用数学思想方法解决数学问题,尤其是难题,能够减少尝试或失败的次数,能够节省探索的时间和解题的长度,体现出选择的机智和组合的艺术。
参考文献:
[1]葛军,数学教学论与数学教学改革[M],1999,东北师范大学出版社。
[2]赵振伟,中学数学教材教法[M],1994,华东师范大学出版社。
湖南省普通高校教学改革项目([2017],356)。
指导老师:邹庆云 唐振伟