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例題精講 · 第 00610 題 · f(−1)=a+2、f(1)=a−2,夾在中間才穿三次

以 f(x)=x³−3x+a 為自編題面,由導數找極值點,討論參數 a 取何值時方程有三個、兩個或一個實根,並在 a=0 時回代三根。

00610題號全 1000 篇 · 第 第102輪 / 第102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

三次函數 f(x)=x³−3x+a 的導數是 f′(x)=3x²−3 = 3(x−1)(x+1),所以 x=−1 是極大點、x=1 是極小點。圖像要穿過 x 軸三次,必須「極大在軸上、極小在軸下」;若兩極值同號,就只穿一次;極值恰等於 0 時出現重根。

下面把這條几何條件寫成對參數 a 的不等式,並取 a=0 做具體回代。

二、逐題精講

題1

題1 求極大值、極小值,並給出方程 f(x)=0 有三個、兩個、一個實根時 a 的範圍。

解析

f′(x) = 3(x−1)(x+1),極值點 x = -1 與 x = 1。代入:f(-1) = (−1)³ − 3(−1) + a = 2 + a;f(1) = 1 − 3 + a = a − 2。

三個實根:f(-1) > 0 且 f(1) < 0,即 a + 2 > 0 且 a − 2 < 0,得 -2 < a < 2。兩個實根(含一個重根):a + 2 = 0 或 a − 2 = 0,即 a = -2 或 a = 2。一個實根:a < -2 或 a > 2。

回代核驗:a = 2 時 f(1) = 0,x = 1 是重根,另有一根 x = −2;a = -2 時 x = −1 是重根、另一根 x = 2,兩處都與「兩根」一致。3/2/1 三檔互不相交且覆蓋全部 a。

答案 極大 a+2、極小 a−2;三根 -2<a<2,兩根 a=-2 或 2,一根 |a|>2

採分點 求導與極值點 2 分;兩個極值式 2 分;三根不等式 2 分;邊界重根 2 分;一根條件 1 分;回代 1 分

易錯點 把三根條件寫成 f(−1)<0 且 f(1)>0;漏掉 a=±2 的重根情形

題2

題2 取 a = 0,求 f(x)=0 的三個根,並逐一回代驗證。

解析

a = 0 時 f(x) = x³ − 3x = x(x² − 3),故三根為 x = -1.7321、x = 0、x = 1.7321。

逐一回代:f(0) = 0;f(1.7321) = (1.7321)³ − 3×1.7321 = -0.0 ≈ 0;由 f 是奇函數,f(-1.7321) = −f(1.7321) = 0。三處都成立。

又因 a = 0 落在 -2 < a < 2 內,與題1「三根」結論一致;f(-1) = 2 > 0、f(1) = -2 < 0,符號條件也閉合。若把 a 取到 2,圖像在 x=1 處與軸相切,就退化成兩根,邊界情形必須單獨判。

答案 三根 -1.7321、0、1.7321;回代 f 均為 0,且 a=0 落在三根區間內

採分點 因式分解 2 分;三個根 2 分;逐一回代 2 分;奇函數說明 1 分;與題1 條件對應 2 分;邊界提示 1 分

易錯點 漏掉 x=0 這個根;把 √3 近似值當精確根寫

三、規律小結與對照表

a 範圍極值符號實根數典型
-2<a<2極大>0 極小<03a=0
a=-2 或 a=2某極值=02(重根)相切
|a|>2兩極值同號1單穿
極值點x=-1,1—f′=0

小結:先由 f′ 找極值,再讓極大與極小異號。本例 −2<a<2 給三根、a=±2 給重根兩根、|a|>2 給一根;a=0 時三根 -1.7321、0、1.7321 全部回代成立。題面數值均為自編示意。

四、自測清單

  • 能由導數求出兩個極值點
  • 能把極值寫成含參數 a 的式子
  • 能由極值異號給出三根範圍
  • 能單獨處理極值等於 0 的重根邊界
  • 能在 a=0 時求出三個根
  • 能把具體 a 與題1 範圍對應回代
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:

  • 人教版高中教材(數學):多項式、數列、計數、複數、不等式與二項式相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(數學科)》:相關考點考查範圍(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、選段、選項、數據與解析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;採分點為教研整理,非官方評分標準

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聯招數學·三次方程根的個數:極大值與極小值異號才有三根
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