浅谈极值点偏移问题

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  【中图分类号】G633.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)27-0131-02
  在翻阅近几年的高考试卷中,发现以极值点偏移为背景的试题,时有出现。通过阅读一些参考文献,笔者深受启发,这里给出处理此类问题的一种突破策略。
  1.知识准备
  极值点偏移:若可导函数在处取得极值,且函数与直线交于,两点,则的中点为,若则称极值点左偏,若则称极值点右偏。
  2.真题再现
  (2016年全国I卷)已知函数有两个零点.
  (1)求的取值范围;
  (2)设是的两个零点,证明:.
  分析:(1)求函数的导数,并对参数进行分类讨论,分别研究函数的单调性、极值、最值,根据有两个零点,从而得到参数的取值范围.
  (2)证明:要证明即要证明,是极值点右偏的问题,现给出本题的解答.
  解:不妨设,由(1)知,
  在上单调递增
  令,则
  ,在上递增
  所以,即,
  所以,
  故,即.
  点评:要证明等价于,即.所以想到构造函数
  3.突破策略
  通过上面的解答,下面给出解决极值点偏移问题的一种策略:
  (1)求出函数的极值点;
  (2)构造函数;
  (3)研究函数的单调性;
  (4)结合判断的符号,从而确定与的大小关系.
  下面再结合一些题目,加深对这种策略的理解。
  4.牛刀小试
  例1(2013湖南文)已知函数,证明:当时,
  解:易求出在上单调递增,在上单调递减.
  当时,不妨设,由函数单调性知。
  构造函数
  令,
  当时,,单调递减,
  从而,又
  所以即。
  而,所以,又,从而.
  由于,且在上单调递增,所以,即证
  点评:这边构造函数主要目的是通过,判断的符号,从而较与的大小。又所以只需要考虑的符号。
  例2.(2010天津理)已知函数 ,如果,且 ,证明:
  解:,所以在上单调递增,在上单调递减,函数在处取得极大值,且,如图所示.由,不妨设,则必有,
  构造函数
  则,所以在上单调递增, 故
  由,则,所以
  所以,即
  例3. (2015年苏锡常镇(二模)已知函数,其导数记为(为自然对数的底数)
  (1)求函数的极大值;
  (2)解方程;
  (3)若存在实数使得,
  求证:
  解:(1)函数的定义域为,
  当时,单调递增,当时,单调递减。则
  (2).若,显然满足上式.
  若,方程等价于,
  故,显然当时,,
  令,
  故在上单调递增,而,故当时原方程有唯一根.
  综上,原方程的解为x=0或x=1
  (3)证明:不妨设,
  由(1)知,,
  在上单调递减
  令,则,在上递增
  所以,即,
  又当时单调递减
  所以,
  故,即
  点评:(3)问欲证,只需证明,也就是极值点左偏的问题。
  例4.(苏州市2017届高三调研数学试卷)已知函数.()若,且,证明:.
  分析:令,则要证明转化为证明,也就是极值点右偏问题
  解:令,则,要证明只需证
  把代入
  得 ,
  当时,单调递减,当时,单调递增则
  令,则
  ,在上递增
  所以,即,
  又当时单调递增
  所以,
  故,即
  点评:本题是在原有的两个变量的基础上,运用换元法,从而转化成极值点偏移问题去解决.
  5.解题感悟
  这类以极值点偏移为背景的题目,很好地考查了学生的方程与函数,数形结合,转化和化归思想。对学生的能力要求比较高。通过对相关题目的解答方法的探究,归纳总结出解决问题的通性通法。可以帮助学生加深对题目本质的理解,提高解题能力。
  参考文献:
  [1]刑友宝.极值点偏移问题的处理策略[J].中学数学教学参考(上旬),2014(7):19-22.
  [2]王歷权,党忠良.也谈极值点偏移问题[J].福建中学数学,2016(4):12-14
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