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。
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 ① | a≤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 ② | a>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3 | a ∈ 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。