2023届新高考数学压轴题 专题突破 讲义(Word版含答案)

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2023届新高考数学压轴题 专题突破 讲义(Word版含答案)

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2023届新高考数学压轴题专题突破
近来准备第一次月考,做了不少模拟题,看了一些复习书,也发现了自身存在的一些值得提升之处。再加上前些天看见中学数学星空公众号中有学生投稿导数题,命题的质量虽高,却感觉和新高考差距过大,便尝试第一次高质量的(历时3天)按新高考及最新模拟题的风格命制了一道导数压轴题。我们将以这道题为例,逐个击破导数压轴题的各个考点(零点与双变量、泰勒展开,主要是不等式证明)。试题如下:
已知函数在时有极小值.
求的取值范围;
设直线与的图像有两个交点,横坐标记为,当时,证明:.
注:自然对数的底数,.
请大家先不要往后看,自己认真想一想,还是挺有味道的。
第一次命制这种风格(之前高考卷出来后,依葫芦画瓢仿着出了一道三角函数为背景的,现在看看太low了)的导数压轴题,也是第一次写数学小专题来投稿,如有不足敬请谅解,也欢迎批评指正或提出宝贵建议;如有好的想法或者解题思路,可以下方留言;也欢迎留下联系方式,后续可以深度交流。
乍看这题,许多同学可能感到束手无策.其实,个人认为这题的区分度还是比较高的,第(2)问的大体思路还是比较明确的。
先说第(1)问,求导得,在时有极小值,则此时有解。有人可能坚信参变分离一时爽,可是这题你就会发现参变分离后的函数求导略微有些复杂,于是我们还不如直接研究。求导得,设,,,,所以,即。这就结束了吗?那恭喜你掉坑了,尽管这道题你带回检验时不会找到极大值点,但是时极小值点为0,不合题意,故。
再说第(2)问之前,我们先来看一些常用的不等式。
下面正式进入第(2)问。
数感好的同学,把欲证的表达式移项后因式分解,会发现原命题等价于证明,且。这也侧面体现了这道题的善良,你只需要分别搞定两个零点,不用去想那些化为单变量、切线放缩之类的。
这里另提一句,有同学直接放缩,于是转化为证明,这也是可行的,但是这样那边并不好看,如果此时再将右侧放到,便会出错,所以我并不推荐这么做。
但是,本题不需要用到那些方法,不代表以后考试也不需要,这里给出两道题目,简单介绍一下化为单变量与切线放缩的具体操作,大家也可借此热热身。
先看这道2018年理科1卷的压轴题(难度较低,适合入门找信心)。
再看这道2022年淄博三模的压轴题(难度略高,适合拔高提能力)。
回到本题,按照正确的(较理想的)解法,首先要用到零点存在定理。这部分新高考有着较高的要求,尤其要注意找具体的数值代入来比大小,而不能仅仅用图像或极限来说明。
零点存在定理:假设函数在闭区间[a, b]上连续,且函数值与异号,则在开区间(a, b)上必定存在至少一个c,使得。
记,由于下凸,回到之前的思路,要证明,且,由零点存在定理,只需证,①,②。
柿子先挑软的捏,稍加分析可知显然②比①要好证得多。那就先证明②:把两边分别带进去,得到不等式,移项通分化简得,分析单调性再赋值,发现该式显然成立,所以。对于这一个不等式,其实就是在考察你是否能熟练地完成中考要求的分式化简,最后一步显得极为简单。
那么现在就差证明了,如果方法选取不当,或是放缩不够精准,要想顺利证明还是有些困难的。
真正熟悉泰勒展开的同学,一定知道把式中换成,在两边同乘,就得到,这时就转化为证明,即只需证。
设,这步换元能使后面的书写简单许多。原不等式写作,同样的移项通分化简得。到这里有的同学可能又犯难了,这么复杂的式子,总不至于直接求导吧。的确,一般看到的形式,通常会想到放缩,那就等价于证明,分析单调性再赋值,发现原式恒大于两个端点值。代入发现大于零没问题,可是代入却发现刚好略小于零,这可有点尴尬。不妨在这个区间里随便取个值,比如,代入发现大于零也没问题,故当时,由上述推理易知原不等式成立。
至此,只需证明当时,。既然刚才的放缩略微过头了一点,我们把精度提高,多保留一项,考虑放缩,
那么原不等式等价于证明。事到如今,似乎也只能暴力求导了(除非能找到小于某个很好看的式子)。先求一阶导,再求二阶导,二阶导恒大于零,时一阶导大于零,所以单调递增,当时恒大于零.
综上,得证.
最后,简单总结一下,对于证明不等式的问题,往往有以下两种思路。
(1) 直接构造函数证明不等式:证明不等式最常见的方法是利于函数的单调性证明不等式,即把不等式的证明问题转化为函数的单调性,直接构造然后再利用函数的单调性来证明不等式.这种策略只能适用于函数形式不太复杂的情况,而且有时要结合隐零点的策略。
(2) 放缩证明不等式:对于一个函数型不等式的问题,更常见的情况是进行放缩后继续证明,我们放缩的目的是为了进行化简,将过于复杂的一些项给放掉。在放缩过程中,切线放缩和泰勒展开是我们放缩证明不等式的两大法宝。
注:最后一页是完整版答案解析和评分标准。
答案详解:
(1) 求导得,在时有极小值,则此时有解.,设,,,,所以,即.但是时极小值点为0,不合题意,故.
(2) 要证明,移项再因式分解后整理可得,等价于证明:且.记,由于下凸,所以只需证,当时:①,②.先证明②:等价于证明,只需证,分析单调性再赋值,发现该式显然成立,所以.再证明①:设,等价于证明,只需证.当时,考虑放缩,等价于证明,分析单调性再赋值,发现该式显然成立;当时,考虑放缩,等价于证明,先求一阶导,再求二阶导,二阶导恒大于零,时一阶导大于零,所以单调递增,当时恒大于零.综上,得证.
评分标准:
本题满分12分.第(1)问共4分,得出或等价表达式2分,最终结果正确2分(未舍去扣1分).第(2)问共8分,命题的等价转化2分,证明①共4分(当时2分,当时2分),证明②2分(若将放缩到1且证明正确也得2分).其余解法酌情给分.

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