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例題精講 · 第 00670 題 · x³−3ax 的導數里,a 是分水嶺

以 f(x)=x³−3ax+1 為材料,按 a≤0 與 a>0 分類討論單調區間,現算 a=4 時極值點與 a=9 時區間端點導數,訓練「先定參數範圍再寫區間」的討論順序,並回代極值。

00670題號全 1000 篇 · 第 第112輪 / 第112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

含參單調性的討論順序只有兩步:先把導數寫成能看出參數作用的形式,再按參數把「有沒有臨界點、臨界點在哪」分開。f(x)=x³−3ax+1 的導數是 f′(x)=3x²−3a=3(x²−a),參數 a 的正負直接決定 x²=a 有沒有實根。

自編示意函數與參數均為自編示意。

二、逐題精講

題1

題1 按 a 討論 f(x) 的單調區間。

解析

f′(x) = 3(x²−a)。當 a ≤ 0 時,x²−a > 0 對一切 x 成立(a=0 時除 x=0 外均為正,函數仍在 R 上單調遞增),f 在 R 上遞增,無極值點。

當 a > 0 時,臨界點 x = ±√a。f′>0 在 (−∞,−√a) 與 (√a,+∞),f′<0 在 (−√a,√a);故增—減—增三段,x=−√a 取極大、x=√a 取極小。

回代核驗:a=4 時 √a=2,f′(0) = 3(0−4) = −12 < 0,落在減區間;f′(3) = 3(9−4) = 15 > 0,落在增區間,與三段劃分一致。

答案 a≤0 全增;a>0 增(−∞,−√a)、減(−√a,√a)、增(√a,+∞)

採分點 導數形式 1 分;a≤0 討論 2 分;a>0 三段 2 分;a=0 特例 1 分;兩點導數回代 2 分

易錯點 漏掉 a=0 單獨說;把 −√a 當極小點

題2

題2 a=4 時求兩個極值;若要求 f 在 [0,3] 上單調不增,a 至少要多大?

解析

a=4:√a=2,f(−2) = −8 + 24 + 1 = 17.0(極大),f(2) = 8 − 24 + 1 = -15.0(極小),兩極值差 32.0。

要讓 [0,3] 落進減區間 (−√a,√a),須 3 ≤ √a,即 a ≥ 9。取 a=9 時 √a=3,f′(3) = 3(9−9) = 0.0,端點處導數為 0,[0,3] 上單調不增成立;f(3) = 27 − 81 + 1 = -53.0。

回代核驗:f′(0) = 3(0−9) = -27.0 < 0,區間內部確為減;a=4 時 √a=2 < 3,[0,3] 後半段已經進入增區間,不滿足要求。參數邊界取等號時端點導數為 0,不寫成「嚴格小於」。

答案 a=4 極大 17.0、極小 -15.0;[0,3] 單調不增須 a≥9,此時 f′(3)=0.0

採分點 兩極值各 2 分;區間包含條件 2 分;a≥9 解算 1 分;端點導數與 f(3) 回代 2 分

易錯點 把 3≤√a 寫成 3≤a;把端點導數 0 當成不成立

三、規律小結與對照表

參數範圍臨界點單調區間本題驗算
a≤0無R 上遞增a=0 時僅一點導數為 0
a>0±√a增—減—增a=4 給 ±2
a≥9±√a 包住 [0,3][0,3] 不增f′(3)=0.0
a=4 極值−2 / 217.0 / -15.0差 32.0

小結:先把導數寫成 3(x²−a),再按 a 的正負分兩段。a=4 給極大 17.0、極小 -15.0;[0,3] 不增須 a≥9。參數均為自編示意。

四、自測清單

  • 能把導數寫成含參可判號的形式
  • 會分 a≤0 與 a>0 兩類討論
  • 能寫出三段單調區間
  • 能求指定參數下的極值
  • 能把區間要求轉成 √a 的不等式
  • 能用端點導數與函數值回代
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):三角函數、解三角形、數列、對數、向量與分段函數相關章節
  • 《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·含參單調性:a 的正負決定臨界點有沒有
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