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
兩個考點常被混在一起考,但工具不同。分界點可導性只有一個判據:f′₋(x₀) = f′₊(x₀) 且都存在;用定義算 lim_{h→0⁻} [f(x₀+h)−f(x₀)]/h 與 lim_{h→0⁺} …,不能把兩段各自求導後直接把 x₀ 代進去(那是求「導函數的極限」,不等價於該點導數)。
|g(x)| = a 的根數只有一條路:先畫 y = |g(x)| 的圖像——把 g(x) < 0 的那一段關於 x 軸翻上去,再用水平線 y = a 去數交點;臨界值(a = 0、a = 局部峰值)必須單獨驗,最易漏。
二、逐題精講
題1
題1 分界點的連續性與可導性
設 f(x) = { x², x ≥ 0;x, x < 0 }。
(1) 判斷 f(x) 在 x = 0 處是否連續;(2) 判斷在 x = 0 處是否可導,並說明理由;(3) 說明「連續」與「可導」的關係。
解析
(1) 連續。f(0) = 0² = 0;左極限 limx→0⁻ f(x) = lim x = 0;右極限 limx→0⁺ f(x) = lim x² = 0。三者相等,故 f 在 x = 0 處連續。(2) 不可導。按定義分別算單側導數:
右導數:f′₊(0) = limh→0⁺ [f(0+h) − f(0)]/h = limh→0⁺ h²/h = limh→0⁺ h = 0。
左導數:f′₋(0) = limh→0⁻ [f(0+h) − f(0)]/h = limh→0⁻ h/h = 1。
0 ≠ 1,左右導數不相等,故 f 在 x = 0 處不可導。(圖像上就是左側直線斜率 1 與右側拋物線在原點切線斜率 0 形成一個「折角」。)
常見錯法辨析:若直接寫「x≥0 時 f′=2x,故 f′(0)=0;x<0 時 f′=1」,這只是兩段的導函數表達式在 0 附近的值,並不能替代分界點的導數定義——本題右側恰好是 0 會掩蓋錯誤,把右段換成 2x(右導數 2、左導數 1)時兩種做法仍會給出不同判斷,可見必須用定義。
(3) 關係。可導 ⇒ 連續,連續 ⇏ 可導。本題即為反例:f 在 0 處連續但不可導。典型反例還有 y = |x| 在原點。反向不成立的原因是可導要求左、右「變化率」也一致,比連續(只要求函數值接得上)更強。
答案 (1) 連續;(2) 不可導(右導數 0、左導數 1,不等);(3) 可導必連續,連續未必可導。
採分點 (1) 三個量各 1 分;(2) 左右導數定義式各 2 分、結論 1 分;(3) 關係 1 分、舉出本題或 |x| 為反例 1 分;指出「代導函數」的錯法 1 分。
易錯點 把兩段分別求導再代 x=0,誤判可導;只算右導數就下結論;把 f′₋ 寫成 −1(把 h→0⁻ 時 h/h 誤算成 −1,其實恆為 1);把關係寫成「連續⇒可導」。
題2
題2 |x² − 2x| = a 的根數分類
討論關於 x 的方程 |x² − 2x| = a 的實根個數(a ∈ R)。
解析
第一步 畫圖像。令 u(x) = x² − 2x = x(x − 2),開口向上、零點 0 與 2、頂點 (1, −1),在 (0, 2) 內 u < 0。取絕對值後,這一段關於 x 軸翻上去,頂點變成 (1, 1)。故 g(x) = |u(x)| ≥ 0,圖像呈 W 形:在 (−∞,0] 遞減到 0,在 [0,1] 遞增到 1,在 [1,2] 遞減到 0,在 [2,+∞) 遞增到 +∞。第二步 水平線 y = a 數交點,按五個區間分類:
① a < 0:g(x) ≥ 0,水平線在 x 軸下方,0 個根。
② a = 0:g(x) = 0 ⇔ x(x−2) = 0,得 x = 0、2,2 個根。
③ 0 < a < 1:由 u = a(x²−2x−a=0,Δ = 4+4a > 0,2 根)與 u = −a(x²−2x+a=0,Δ = 4−4a > 0,2 根),共 4 個根。
④ a = 1:u = 1 給 x = 1 ± √2(2 根);u = −1 給 x²−2x+1 = 0,即 (x−1)² = 0,只有 x = 1(重根,計 1 個)。共 3 個根。
⑤ a > 1:u = a 給 2 根(Δ = 4+4a > 0);u = −a 給 x²−2x+a = 0,Δ = 4−4a < 0,無實根。共 2 個根。
第三步 臨界驗算。a = 1 時中間那段翻折的峰值恰好與水平線相切於 x = 1,是 4 根變 2 根的過渡,必須單列;a = 0 時兩處谷底各一個根,也不是 4 根。把 0 < a < 1 取 a = 0.5 驗:u = 0.5 → x = 1 ± √1.5(2 根),u = −0.5 → x = 1 ± √0.5(2 根),合計 4 ✓;取 a = 2 驗:u = 2 → x = 1 ± √3(2 根),u = −2 無解,合計 2 ✓。
答案 a<0:0 個;a=0:2 個;0<a<1:4 個;a=1:3 個;a>1:2 個。
採分點 畫出 W 形圖像並指出翻折後峰值 (1,1) 2 分;五個區間各自結論 5×1 分;用判別式或圖像說明依據 2 分;a=1 的重根臨界說明 2 分;取特例驗算 1 分。
易錯點 把 |u| 圖像畫成「整條拋物線上移」或只翻折一半,漏掉 (1,1) 這個局部峰值;漏掉 a=1 的 3 根臨界情形,直接寫 0/2/4/2;把 a<0 答成 2 根(忽略絕對值非負);判別式 Δ = 4−4a 的符號寫反;把重根計成 2 個。
三、規律小結與對照表
| 考點 | 判據/圖像 | 本題結論 |
|---|---|---|
| 分界點連續 | f(x₀)=左極限=右極限 | 0 = 0 = 0,連續 |
| 分界點可導 | 左導數 = 右導數 | 1 ≠ 0,不可導 |
| 兩者關係 | 可導 ⇒ 連續;連續 ⇏ 可導 | 本題即反例 |
| |g(x)| 圖像 | g<0 段關於 x 軸翻上 | u 頂點 (1,−1) → g 峰值 (1,1),W 形 |
| 根數分類 | 水平線 y=a 與 W 形交點 | 0 / 2 / 4 / 3 / 2 |
| 必驗臨界 | a=0(谷底)、a=1(峰值相切) | a=1 時重根計 1 個,共 3 個 |
這兩題的共同紀律是「別跳圖、別跳定義」:可導性用左右導數定義算,絕對值根數先把 W 形畫出來再數交點,兩個臨界值各驗一次。少一步,答案就會從 3 根寫成 2 根、從不可導寫成可導。本題函數與參數均為原創自編仿真題,五類根數與左右導數已逐項回代互驗。
四、自測清單
- 分界點處一律用導數定義算左右導數,不代分段導函數
- 先判連續再判可導,並記住連續不保證可導
- 畫 |g| 圖像時只翻折 g<0 的區間,標出新峰值座標
- 根數分類把 a=0 與 a=局部峰值單列,不併入開區間
- 每類取一個具體 a 值代回方程驗根數
- 重根只計 1 個實根,別按 2 個算