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例題精講 · 第 00820 題 · 用 e^(x₀)=2 把超越式換成一次式,符號就出來了

以自編示意 f(x)=e^x−2x−1(x≥0)為材料,求唯一駐點條件、用設而不求定 f(x₀) 符號,並回代取 e≈2.70 估算 f(2) 的偏低量。

00820題號全 1000 篇 · 第 第137輪 / 第137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 e^x 與多項式的函數,駐點往往解不出初等閉式,但「設而不求」夠用:設 f′(x₀)=0 得 e^(x₀)=2,把這個關係代回 f(x₀),超越式就降成一次式,符號立刻可判,不必算出 x₀ 的近似值也能推進證明。

取自編示意 f(x) = e^x − 2x − 1(x ≥ 0);函數與取數為示意設定。

二、逐題精講

題1

題1 求駐點條件,用設而不求判定 f(x₀) 的符號,並說明單調區間。

解析

f′(x) = e^x − 2,令其為 0 得 e^(x₀) = 2,即 x₀ = ln2 = 0.6931,是唯一駐點。x < x₀ 時 f′ < 0,x > x₀ 時 f′ > 0,故先減後增。

設而不求:由 e^(x₀) = 2 代回 f(x₀) = 2 − 2x₀ − 1 = 1 − 2x₀。因 x₀ = 0.6931 > 0.5,故 1 − 2x₀ < 0,精確值為負 0.3863。全程只用 e^(x₀)=2 這一個關係,沒有解超越方程。

答案 x₀=ln2=0.6931;f(x₀)=1−2x₀=負 0.3863;先減後增,x₀ 處取最小值。

採分點 導數與駐點 2 分、唯一性 1 分、代回降次 2 分、符號判定 1 分、單調區間 1 分。

易錯點 硬去解 e^x=2x 之類的錯方程,或把 e^(x₀)=2 代回時漏掉 −1。

題2

題2 求 f(2);若把 e 粗略取成 2.70,估算值偏低多少?

解析

f(2) = e² − 5 = 7.3891 − 5 = 2.3891。粗略取 e ≈ 2.70 時得 2.70² − 5 = 7.29 − 5 = 2.29,比 2.3891 偏低 (2.3891 − 2.29)/2.3891 = 4.1%。

本題 e 的取位隻影響數值估算,不影響題1 的符號結論——設而不求的優勢正在於此:符號由結構關係決定,與近似取值無關。

答案 f(2)=2.3891;取 e≈2.70 得 2.29,偏低 4.1%;符號結論不受取位影響。

採分點 精確值 2 分、粗估值 1 分、偏低 1 分、結構說明 2 分。

易錯點 把粗略取值的偏差當成題1 符號結論不成立。

三、規律小結與對照表

步驟用到的關係本題值是否需解出 x₀
求導f′(x)=e^x−2x₀=0.6931否
代回降次e^(x₀)=21−2x₀否
定符號x₀>0.5負 0.3863否
端點值f(2)=e²−52.3891需取 e

小結:隱零點用駐點關係代回降次,符號由結構定;數值估算的取位誤差不改符號結論。

四、自測清單

  • 能寫出 f′(x) 與駐點條件
  • 能說明駐點唯一
  • 能用 e^(x₀)=2 代回降次
  • 能不靠近似值定符號
  • 能算 f(2) 與粗估偏低
  • 能說明取位誤差為何不影響符號
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):均值鏈、阿波羅尼斯圓、極化恆等式、焦點三角形、隱零點與概率分佈相關章節
  • 《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·導數隱零點「設而不求」:不解出 x₀ 也能定符號
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