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例題精講 · 第 00046 題 · 自編三題·把「為什麼要分」寫清楚

含參極值題的難點不是求導,是「不知道該分幾支、按什麼分」。本文用三道自編題示範分類討論的完整寫法:按參數與 0 的關係分、按導函數零點的存在性分、按零點是否落在定義域內分。每題給出分支點、符號表、結論與回代驗算,並附分類討論四步法與常見漏分清單。

00046題號全 1000 篇 · 第 第8輪 / 第8冊 輪
方向數學·導數與解三角形六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 數學導數與解三角形

一、考點定位與做題順序

分類討論不是「想到哪寫到哪」,它有固定的分依據:①參數讓最高次項消失(如 a=0 時二次變一次);②導函數有沒有零點(判別式、參數的正負);③零點是否落在給定區間或定義域內。三處逐一看,支數自然確定。

寫法上必須每支獨立寫結論,最後合併成一句總答案;只寫「綜上」不給過程分。下面三題均為自編題,參數自擬。

二、題目呈現

題1(自編)

設 f(x) = x³ − 3ax² + 3a²x + 1(a ∈ R)。求 f(x) 的極值,並討論 a 的取值對結果的影響。

題2(自編)

設 g(x) = a x − ln x(a ∈ R,x > 0)。討論 g(x) 的單調性與極值。

題3(自編)

設 h(x) = x³ − 3x + a,已知 h(x) 在區間 [0, 2] 上有且僅有一個極值點,求 a 的取值範圍;並說明端點值是否計入「極值點」。

三、分步解析

題1 f′(x) = 3x² − 6ax + 3a² = 3(x − a)² ≥ 0,對一切 x 成立,且僅在 x = a 處取 0。分依據:導函數是否有變號零點。因為 (x−a)² 不變號,f′(x) 在 x=a 兩側同為正(a 任意實數,包括 a=0 時 f′=3x² 亦僅在 0 處為 0 且不變號),故 f(x) 在 R 上單調遞增,無極值。結論與 a 無關,所有 a ∈ R 結論一致。回代驗算:取 a=1,f(x)=x³−3x²+3x+1=(x−1)³+2,是 (x−1)³ 平移,確實單調遞增、無極值 ✓;取 a=0,f(x)=x³+1,同樣無極值 ✓。

題2 定義域 x>0。g′(x) = a − 1/x = (ax − 1)/x。因 x>0,分母恆正,符號由 ax − 1 決定。分依據:a 與 0 的關係(決定 ax−1 是否能為零)。
① a ≤ 0:ax ≤ 0 < 1,故 ax−1 < 0 恆成立,g′(x)<0,g 在 (0,+∞) 上單調遞減,無極值。
② a > 0:令 ax−1=0 得 x = 1/a > 0(落在定義域內)。當 0<x<1/a 時 g′<0,x>1/a 時 g′>0,故在 x = 1/a 處取極小值,g(1/a) = a·(1/a) − ln(1/a) = 1 + ln a;無極大值。
回代驗算:取 a=1,g(x)=x−ln x,g′(1)=0,g(1)=1 為極小值;g(0.5)=0.5+0.693=1.193>1 ✓,g(2)=2−0.693=1.307>1 ✓。取 a=−1,g(x)=−x−ln x,g′=−1−1/x<0 恆成立 ✓。

題3 h′(x) = 3x² − 3 = 3(x−1)(x+1)。在 [0, 2] 內,唯一變號零點是 x = 1(x=−1 不在區間內)。注意 a 隻影響函數值的上下平移,不影響導函數,因此 h′ 的零點與單調性與 a 完全無關:在 [0,1) 上 h′<0,(1,2] 上 h′>0,x=1 處 h′ 由負變正,是極小值點。故對任意 a ∈ R,h(x) 在 [0,2] 上有且僅有一個極值點 x=1,即 a 的取值範圍為 R(全體實數)。
端點說明:極值點是區間內部的變號零點,端點 0 與 2 不計入極值點;它們參與的是「最值」比較:h(0)=a,h(1)=a−2,h(2)=2+a,故最小值為 a−2、最大值為 2+a,但這與「極值點個數」無關。回代驗算:取 a=5,h(x)=x³−3x+5,h′=3(x²−1) 不變,x=1 處 h=3,h(0)=5、h(2)=7,仍是唯一極小點 ✓。

分類討論四步法 ① 求導並化簡到可判符號的因式形式(題1 化 3(x−a)²、題2 化 (ax−1)/x、題3 化 3(x−1)(x+1));② 找分依據:參數是否讓某因式消失、零點是否存在、零點是否在定義域/區間內;③ 逐支列符號表並寫出該支單調性與極值結論;④ 合併作答,每支結論獨立成句,最後寫「綜上」。絕不在未分支前就下結論。

四、採分點對照

題號答案採分點
題1對一切 a ∈ R 單調遞增、無極值求導並配方 2 分;指出 f′≥0 且不變號 2 分;討論 a=0 與 a≠0 均同結論 1 分;結論 1 分
題2 ①a≤0:單調遞減、無極值分出 a≤0 支 1 分;判 ax−1<0 1 分;結論 1 分
題2 ②a>0:x=1/a 取極小值 1+ln a求零點 1/a 並驗在定義域 2 分;兩側符號表 2 分;極小值計算 1 分
題3a ∈ R;唯一極值點 x=1;端點不計入指出 a 不影響 h′ 2 分;篩出區間內唯一零點 1 分;端點與極值點區分 2 分;合併結論 1 分

五、高頻易錯點

  • 題1 看到 f′=0 有解就寫「x=a 是極值點」,忘了 (x−a)² 不變號——導數為零隻是必要不充分條件。
  • 題2 忘記定義域 x>0,把 x=1/a 在 a<0 時也當零點(此時 1/a<0 不在定義域內)。
  • 題2 把 a=0 單獨歸到 a>0 支裡,或用判別式討論一個本來就是一次的方程。
  • 分類只寫「a>0 / a<0」兩支,漏掉 a=0 這一支。
  • 題3 誤以為 a 會移動極值點,去解含 a 的區間條件,白算一圈。
  • 把區間端點 0、2 當成極值點,混淆「極值」與「最值」。
  • 只寫一個「綜上」結論,沒有逐支獨立結論,過程分被扣光。

六、小結與自查清單

分依據觸發信號本題對應
參數使最高次項消失a=0 時次數下降題2 的 a≤0 / a>0
導函數零點是否存在判別式、因式是否能為零題1 的 (x−a)² 恆 ≥0
零點是否落在定義域/區間x>0、[0,2] 等限制題2 的 1/a、題3 的 x=−1 排除
零點是否變號偶次因式 / 重根題1 無極值、題3 x=1 變號
參數隻影響函數值導函數不含參數題3 中 a 為常數項
  • □ 求導後先化成因式乘積或分式,再判符號。
  • □ 逐一問三件事:a=0 嗎?零點存在嗎?零點在定義域內嗎?
  • □ 每支獨立寫符號表與結論,最後才合併。
  • □ 導數為零不等於極值,必須檢查兩側是否變號。
  • □ 有區間時先篩掉區間外的零點,再區分極值點與最值點。
  • □ 結論回代一個具體參數值驗算,30 秒確認分支沒漏。

含參題真正的考點是「你憑什麼分這幾支」。把分依據寫成顯式三問——參數會不會讓式子退化、零點存不存在、零點在不在範圍內——支數就不會多也不會少。再加一句「導數為零未必是極值」,這類題的分就齊了。本組題目、函數式與參數均為原創自編仿真內容。

編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中數學選擇性必修:導數與函數的極值、含參問題分類討論
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(數學科)》:導數及其應用考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、函數式與參數均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準

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