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例題精講 · 第 00766 題 · 先解 f′(x)=0 有沒有實根,再定增減區間

以自編示意 f(x)=x³−3ax+1 為材料,按參數 a≤0 與 a>0 分類討論單調區間與極值,並回代把增減區間對調後的報警量 f′(0)。

00766題號全 1000 篇 · 第 第128輪 / 第128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

含參三次函數的分類點不在「a 等於幾」,而在 f′(x)=0 有沒有兩個實根。f(x) = x³ − 3ax + 1 的導數是 f′(x) = 3x² − 3a = 3(x² − a):a ≤ 0 時 x² − a ≥ 0 恆成立,只有一個單調增區間;a > 0 時才分出 ±√a 兩個駐點。

自編示意取兩組參數 a = 4.00 與 a = 0.25 各算一遍。函數與參數均為自擬示意,不代表真實測量。

二、逐題精講

題1

題1 對 a ≤ 0 與 a > 0 分類求單調區間,並求 a = 4.00 時的極大、極小值。

解析

a < 0 時 x² − a > 0 恆成立,f 在 R 上嚴格增;a = 0 時 f′(x) = 3x² ≥ 0,僅 x = 0 處為 0,仍嚴格增,不產生極值,討論時要把 a = 0 併入「無極值」一檔。a > 0 時 f′(x) = 0 的兩根為 ±√a,f′ 在 (−√a, √a) 內為負、兩側為正,故減區間 (−√a, √a),增區間 (−∞, −√a) 與 (√a, +∞)。

代 a = 4.00:√a = 2.0000,極大 f(−2.0000) = 17.0000,極小 f(2.0000) = -15.0000。再代 a = 0.25 複核:√a = 0.5000,極大 1.2500、極小 0.7500,兩組都滿足極大在左、極小在右,與 f′ 符號一致。

答案 a ≤ 0:R 上嚴格增、無極值;a > 0:減區間 (−√a, √a),增區間兩側。a=4.00 時極大 17.0000、極小 -15.0000。

採分點 導數式 1 分、a≤0 分類 1 分、a=0 單列 1 分、a>0 兩區間 1 分、兩個極值各 1 分、第二組參數複核 1 分。

易錯點 把 a = 0 單獨判成「有極值」,忽略 f′=0 只是孤立點不改變單調性。

題2

題2 若把 a > 0 的增減區間對調,極值會怎麼錯?說明為什麼 f′(0) 是報警量。

解析

對調後會把減區間寫成兩側、增區間寫成中間,於是 x = −√a 被當成極小點、x = √a 被當成極大點,a = 4.00 時便把極大誤報成 -15.0000、極小誤報成 17.0000,符號全反。最直接的報警量是 f′(0):由 f′(x) = 3(x² − a) 得 f′(0) = −3a = -12.0000 < 0,說明 x = 0 處函數在下降,0 必須落在減區間裡;「兩側減、中間增」會讓 0 落在增區間,與 f′(0) < 0 直接矛盾。這個判據不依賴極值數值,只依賴導函數本身,比事後比大小更硬。注意不能用 f(0)=1 去判,函數值與單調性無關。

答案 對調後極大誤為 -15.0000、極小誤為 17.0000;f′(0) = -12.0000 < 0 表明 0 在減區間,可作報警量。

採分點 對調後極值各 1 分、符號反轉 1 分、f′(0) 計算 1 分、矛盾說明 1 分、不可用函數值判 1 分。

易錯點 拿 f(0)=1 的大小當單調性證據,函數值不攜帶導數信息。

三、規律小結與對照表

參數駐點減區間極值
a ≤ 0無(a=0 僅孤立點)無無極值
a = 4.00±2.0000(-2.0000, 2.0000)極大 17.0000/極小 -15.0000
a = 0.25±0.5000(-0.5000, 0.5000)極大 1.2500/極小 0.7500
f′(0)−3a-12.0000 < 0報警量
區間對調—0 落增區間與 f′(0) 矛盾

小結:分類看 f′=0 有無兩實根,a=0 歸入無極值檔;增減區間寫反後,用 f′(0)=−3a<0 當場攔下,別靠函數值猜。

四、自測清單

  • 能由 f′=3(x²−a) 判斷分類點
  • 能處理 a=0 的孤立駐點
  • 能寫出 a>0 的增減區間
  • 能求兩組參數下的極值
  • 能用 f′(0) 作區間對調的報警量
  • 能說明函數值不能判單調性
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):解三角形、含參導數、圓錐曲線、定積分與統計案例相關章節
  • 《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·含參三次函數的單調區間:a 的符號決定要不要分界
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