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对一道高考题的探究

作者:仇建书    |    发布日期:2012年08月12日
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题目:设 ,函数

(Ⅰ)若 是函数 的极值点,求 的值

(Ⅱ)若函数 ,在 处取得最大值,求 的取值范围

主要是对第(Ⅱ)问进行分析:有关最值问题,一般是已知函数求最值,方法是利用导数讨论函数的单调区间,从而确定极值点,再比较端点和极值点的函数值就可以求出最大(小)值。但这道高考题考的是上面问题的逆问题,即已知最值,求函数(函数中参数的取值范围),所以也要将端点和极值点的函数值进行比较。问题是这道题的极值点比较难求,要用求根公式才能求出,但求出以后要进行讨论,非常复杂,所以这种方法不可取。只要认真思考题目的已知条件和所求,不难发现函数 ,在 处取得最大值,那么 在区间 上单调递增是不可能的,否则 处不可能取得最大值,所以 在区间 上只能是单调递减或先减后增,只有这两种情况,不管是哪种情况,只要比较端点值即可,于是就有了参考答案的解法。

方法一(参考答案的解法)

由题设得,  

在区间 上取得最大值

,得0

反之,当 时,

对任意

即对任意 ,都有

在区间 上的最大值是

此时,

这种方法较难想到,因为要求最值,除了比较端点的函数值外还要比较端点之间的极值点的函数值。这道题较特殊,恰好是只要比较端点的函数值就可了,不需再比较端点之间的极值点的函数值,学生想到了这种方法也不敢做。学生一般受课本的影响,大都考虑求导的方法。例如方法二。

方法二:

函数 ,在 处取得最大值,那么 在区间 上单调递增是不可能的, 在区间 上只能是单调递减或先减后增,只有这两种情况。于是

 或 

 或 

∴ 

如果从最大值的意义出发,又可有解法三:

方法三:

  处取得最大值且  0

0恒成立 

即  恒成立

当  时, 显然成立

时, 恒成立

时, 显然成立

时, ∵ 抛物线必过点

      ∴ 不管其对称轴 在哪里

  只要满足  都有 时, 恒成立

此时 

时,对称轴 0抛物线必过点

 

∴对任意 都有 恒成立

综上所述:

如果按照课本介绍的一般方法,要比较端点和端点之间的极值点的函数值求函数的最值,则必需求导讨论函数的单调性从而确定函数的极值点。于是,有方法四,但这种方法较繁。

方法四:    

,  

处取得最大值,

,  此方程有一负根和一正根,

      

其中, ,

          函数 处取得极小值,也是最小值, , ,因此,g(x) 处取得最大值,

  ,

         函数g(x)[0 , 2]上是减函数, 因此,

        所以,a>0, g(x) 处取得最大值,

a<0, 此方程有两个不相等的负实根  

 

         函数g(x)[0 , 2]上是减函数, 因此,

    综上,函数g(x) 处取得最大值的充要条件是: , .