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关注曲线中的“切过”

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(2015年湖北八校联考第一次考试第10题)设定义在D上的函数y=h(x)在点P(x0,h(x0))处的切线方程为l:y=g(x),当x≠x0时,若h(x)-g(x)x-x0>0在D内恒成立,则称P为函数y=h(x)的“类对称点”,则f(x)=x2-6x+4lnx的“类对称点”的横坐标是().

A.1B.2C.eD.3

初读此题,发现题目虽给出了一个新的概念:“类对称点”,但其实此题是根据2007年湖南高考题改编而来,只不过是换了一个名词和一个新的函数,我们先来重温下这道高考题:

(2007年湖南卷文科压轴题)已知函数f(x)=13x3+12ax2+bx在区间[-1,1),(1,3]内各有一个极值点.(Ⅰ)略(Ⅱ)当a2-4b=8时,设函数y=f(x)在点A(1,f(1))处的切线为l,若l在点A处穿过函数y=f(x)的图象(即动点在点A附近沿曲线y=f(x)运动,经过点A时,从l的一侧进入另一侧),求函数f(x)的表达式.

此题的题干中有一段描述性的文字描述了曲线与其切线的关系,而且还在后面专门又作了注释,这在高考题中是很少见的,其实从图形语言来看,很容易知道曲线与其切线在切点附近,有如下两种情况:

图1图2

根据这两种情况,我们可以从如下2个角度来考虑曲线和切线的关系:

视角1构造新函数F(x)=f(x)-g(x),由图1可以看出新函数的函数值在切点的左边附近减小,而在右边附近增大,可以知道新函数应该在x=x0处取得极值,而图2中的新函数的函数值在切点附近呈单调趋势,此题正是图2的文字描述,高考命题组给出的解法也是基于这一想法而给出的解答,解答如下:

事实上,如图2,曲线在x=x0的情形其实就是高等数学中拐点的定义,上述三题本质上都是考查了函数拐点的必要条件.

拐点定义(根据高等数学同济6版上册第151页)

一般的,设y=f(x)在区间I上连续,x0是I的内点(除端点外的I内的点).如果曲线y=f(x)在经过点x0,f(x0)时,曲线的凹凸性改变了,那么就称点x0,f(x0)为这曲线的拐点.

拐点的必要条件设f(x)在(a,b)内二阶可导,x0∈(a,b),若x0,f(x0)是曲线y=f(x)的一个拐点,则f″(x0)=0.

拐点的充分条件:设f(x)在(a,b)内二阶可导,x0∈(a,b),f″(x0)=0,若在x0两侧附近f′(x)异号,则点x0,f(x0)为曲线的拐点.否则(即x0两侧附近f′(x)保持同号),(x0,f(x0))不是拐点.

一般来说函数的一,二阶导数基本给出了人们通常感兴趣的函数特征,因此,如果对函数的一二阶导数有较好的理解,对函数的基本形态也基本了解了.

数学考试说明明确指出,数学科考试要“发挥数学作为基础学科的作用,既考查中学数学知识和方法,又考查考生进入高校继续学习的潜能”.因此高考中会有很多大学知识通过变化巧妙地渗透到试题中,因此在日常教学中,作为中学教师要有意识地向学生介绍一些高等数学中的公式和定理,这样不但可以增加数学知识,扩大解题途径,还可以激发学生的求知欲望,让他们懂得,站得高才能看得远.作者简介杨先进,男,湖北京山人,1981年10月生,中学一级教师.主要研究高考解题研究和教学教法,多篇文章发表.