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文件名称:一题多解拓思维 解法优化促发展.docx
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总页数:5 页
更新时间:2025-06-06
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文档摘要

一题多解拓思维解法优化促发展

高三数学复习备考过程中,教师如何组织课堂教学更能提高效率?较为理想的做法便是精选例习题,以一题多解的形式开拓学生思维.通过一题多解,既能复习、巩固基础知识和基本数学思想方法,也能在一题多解的过程中提升解题能力,从而全面地发展学生数学核心素养.

1?题目呈现

已知函数f(x)=ex+1-2x,g(x)=a+x+lnxx,a∈R.

(1)当x∈1,+∞时,求函数g(x)的极值;

(2)若a=0,求证:f(x)≥g(x).

第(1)问是常规的含参函数讨论,此处不详述,下面主要展示第(2)问的课堂教学片断.

2?课堂多解探究

师:对于形如“f(x)≥g(x)”的函数不等式证明问题,我们常用的方法是什么?

生:移项,一边化为零,然后构造函数.(异口同声地回答)

师:很不错.看来同学们对这类基本问题的处理方法已经很熟悉了.我们可以把问题转化为证明

ex+1-2+lnxx-1≥0成立.那么接下来应该干嘛呢?

生1:把不等式左边构造函数,证明这个函数的最小值大于等于零.

师:很棒.下面,我们一起来研究所构造函数的最小值.

视角1?函数最值法+隐零点

解法一:设h(x)=ex+1-2+lnxx-1x0,求导得h′(x)=ex+1+1+lnxx2=x2ex+1+1+lnxx2.设t(x)=x2ex+1+1+lnx,易知t(x)在0,+∞上单增.又因为t1e20,t1e0,所以必有x0∈e-2,e-1,使得tx0=0.

当x∈0,x0,t(x)0,h′(x)0,h(x)单减;当x∈x0,+∞,t(x)0,h′(x)0,h(x)单增,所以h(x)min=h(x0)=ex0+1-2+lnx0x0-1.

师:到这里,同学们发现这是什么问题类型了吗?

生:隐零点.(异口同声)

师:很好.那你能把函数的最小值进行代换化简吗?

(经过几分钟观察,并动手尝试后,不少同学纷纷摇头,表示束手无策.)

师:大家仔细观察一下,方程tx0=x02ex0+1+1+lnx0=0中指、对同时存在,正所谓“指对跨阶想什么?”

师:对.指对跨阶想同构.下面我们从同构的角度进行代换化简.

由x02ex0+1+1+lnx0=0,整理得x0ex0=1ex0ln1ex0=ln1ex0eln1ex0.因为函数y=xex在区间0,+∞单调递增,且ln1ex00,所以x0=ln1ex0,x0+lnx0=-1,ex0+1=1x0.h(x)min=ex0+1-2+lnx0x0-1=1x0-1-x0x0-1=0.所以h(x)≥0成立,即ex+1-2+lnxx-1≥0成立,原问题f(x)≥g(x)得证.

师:同学们,同构化简思维要求高,技巧性强,对大家有一定的挑战.我们需要思考的问题是“为什么所构造的函数求导后这么复杂?”、“是否可以构造其他函数进行证明呢?”.

生2:求导复杂是由对数部分引起的,可以把对数前的变量x消掉,这样求导就可能会简单些.

师:很好.想法与我们平时的学习总结不谋而合,其实就是我们所说的“对数单身狗”.下面,我们再次将问题转化,将解法一进行优化.

视角2?“对数单身狗”+隐零点

解法二:要证ex+1-2+lnxx-1≥0,等价于证明xex+1-2-x-lnx≥0.

设h(x)=xex+1-2-x-lnx,求导得h′(x)=x+1ex+1-1x.易知函数y=ex+1-1x在0,+∞单调递增,且ye-2=ee-2+1-e20,ye-1=ee-1+1-e0,所以必有x0∈e-2,e-1,使得yx0=0.

当x∈0,x0,h′(x)0,h(x)单减;当x∈x0,+∞,h′(x)0,h(x)单增,所以h(x)min=h(x0)=x0ex0+1-2-x0-lnx0.又因为yx0=0,即ex0+1=1x0,整理得x0ex0+1=1,x0+1=-lnx0.代入,有h(x)min=hx0=1-2--1=0.所以h(x)≥0成立,即ex+1-2+lnxx-1≥0成立,原问题f(x)≥g(x)得证.

师:将解法一优化后发现,虽然问题仍然是隐零点,但是代换化简非常简单,化简结果与解法一中的同构化简是完全一致的.观察式子xex+1-2-x-lnx≥0的结构,同学们还有其他想法吗?

生3:可以将xex+1中的x放上去,化为ex+1+lnx.

师:很好.其实这与2022年高考全国甲卷导数压轴题极其类似.对于xex和exx结构,都可以指对互换,把ex前的量放上去.因此,我们可以把xex+1-2-x-lnx≥0的证明转化为证明ex+lnx+1≥x+lnx+2.

视角3?同构代换+切线放缩

解法三:由解法二要证xex+1-2-x-lnx≥0,等价于证明ex+lnx+1≥x+lnx+1+1.令t=x+lnx+1,问题等价于证明et≥t+1,显然成立(此处证明略,学生考场上需要