2014年福建高考数学压轴题,导数的综合应用,高中学生应该掌握

观教育 2022-02-23 19:23:14

大家好!本文和大家分享一下这道2014年福建高考理科数学压轴题。这道题考查了导数的几何意义、基本初等函数导数的计算以及导数的综合应用等知识,整体来看难度不是太大,高中学生应该掌握。接下来我们一起来看一下这道题。

先看第一小问:求参数的值及函数的极值。

因为f(x)=e^x-ax,所以f'(x)=e^x-a。题干中告诉我们曲线在A点处的切线斜率为-1,且A点为y轴上的点即A点的横坐标为0,所以就可以得到f'(0)=-1,即1-a=-1,所以a=2。

接下来求极值。由前面的解题过程可知:f'(x)=e^x-2,然后我们列出一个x、f'(x)和f(x)的表格,其中x这一行是以f'(x)=0为节点的取值范围,f'(x)这一行反映的是f'(x)的正负,而f(x)这一行表示的是f(x)的单调性和极值。由表格可知,当x=ln2时,f(x)取得极小值,即f(ln2);f(x)无极大值。

再看第二小问:证明x^2<e^x。

比较大小,我们经常先作差,再判断差的正负。比如本问中,作差可以得e^x-x^2,而要判断e^x-x^2显然需要构造一个函数,并且利用函数的单调性求解。

令g(x)=e^x-x^2,则g'(x)=e^x-2x=f(x)。由第一小问可知f(x)≥f(ln2)=2-ln4>0,即g'(x)>0,所以g(x)在R上为增函数。又因为g(0)=1>0,所以当x>0时,g(x)>g(0)>0,所以有e^x-x^2>0,结论得证。

最后看第三小问:证明恒成立问题。

根据第二小问的结论可知,当c≥1时,ce^x≥e^x>x^2在x>0上恒成立,也就意味着我们可以将c分为c≥1和0<c<1两种情况进行讨论。接下来只需要证明当0<c<1时,结论仍然成立即可。

当0<c<1时,设k=1/c,则k>1,所以要证x^2<ce^x,只需要证e^x>kx^2即可。要证e^x>kx^2,只需要证x>ln(kx^2)即x>2lnx+lnk即可。

所以,我们可以构造一个新函数h(x)=x-2lnx-lnk,然后再用导数法研究h(x)的单调性。显然,当x>2时,h(x)为增函数,所以我们需要找一个自变量的值,使得h(x)>0。令x0=16k>16,则h(x0)=16k-2ln(16k)-lnk=8(k-ln2)+3(k-lnk)+5k。明显,当k>16时,k-ln2>0,k-ln2>0,所以h(x0)>0,即此时x^2<ce^x。

这道压轴题的第一二小问难度不大,但是第三小问还是难住了很多同学。你会做第三小问吗?

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