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邹生书——活用“龙凤不等式”简解函数压轴题

邹生书 邹生书数学 2022-08-05

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邹生书,男,1962年12月出生,本科学历,理学士学位,中学数学高级教师,黄石市高中数学骨干教师。主要从事高中数学教学、高中数学解题研究和探究性学习等。从2007年8月到2018年8月,在《数学通讯》《数学通报》《数学教学》《中学数学》《中学数学教学》等,二十多种学术期刊上发表解题和探究性学习文章300余篇。


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活用“龙凤不等式”简解函数压轴题

湖北省阳新县高级中学      邹生书 


函数与不等式综合题是高考中的重要考题和压轴之作,内容涉及函数单调性、极值、零点、参数取值范围以及不等式证明等问题,导数是解决函数问题强有力的武器,求导是常规解法的必由之路,有些问题还需要通过多次求导方能解决。有趣的是有些函数不等式问题,运用我们熟悉的两个著名不等式(这里称之为“龙凤不等式”)及其变式不求导也可破解函数不等式压轴题。下面举例说明,与读者分享。


1、龙凤不等式——两只会下蛋的母鸡

普通高中课程标准实验教科书人教A版数学选修2-2第32页习题1.3B组第1题:利用函数单调性,证明下列不等式,并通过函数图象直观验证。

   同样将上述两个不等中的x换成其它的式子可得形式多样的不等式。这两个不等式形异而质同,并且可以生出诸多不等式,是两只会下蛋的母鸡。这两个不等式是堪称经典的函数不等式,其中lnx≤x-1的ln象龙头,ex≥x+1的e象凤眼,我们不妨分别称之为龙不等式和凤不等式,统称为龙凤不等式,取名龙凤不等式意在说明这两个不等式的高贵和重要地位。题在书外,根在书中,源于教材,高于教材。不少高考题和模拟题都是以这两个“龙凤不等式”为题根进行命制的。


2、“龙凤不等式”应用举例

下面我们用借鸡生蛋的方法来处理一些函数压轴题,这种解法不用求导颠覆常规会给我们带来一种全新体验:做数学、玩数学、享受数学。但要注意龙凤不等式并非完全单打独斗,常常与其它数学方法如分离参数法、同构方法、先必要后充分等联袂解题。


  

 例22020年全国高考山东卷第21题

  显然不能通过参数分离进行求解,故应该用其它方法来解决。本题用先必要后充分求解较为简洁,解法如下。(下面赋值输入有误,应该是f(1))

 点评:本题是由2020年高考山东卷的第2问将x用替换成x+1而得到的。


  (2)本解法由武汉赵恢平老师提供

  

 例7(2018年高考全国卷III文科第21题)

  

 例8(2018广州市一模理科第21题)

  

 例9(2013全国II卷理科第21题)

  例10(2017全国III卷理科第21题)

  

  例11(2018年武汉市高三毕业生二月调考文科第21题)


  例12(2018兰州市一模理科第21题)

  

 例13(2014年全国卷I理科第21题改编)

上述解法充分利用“龙凤不等式”这对会下蛋的母鸡,通过代换生出新的不等式,然后用新的不等式求参数的值或取值范围或证明不等式。这种解法是用联系的观点和“继承、创新、发展”的理念思考数学问题,全程没有求导没有导数,有的是不等式字母的代换变化,给人一种“乱花渐欲迷人眼,浅草才能没马蹄”的全新视角,做数学题就象是玩魔术一样,做题的过程就是在玩数学和享受数学的过程。


有人认为学习数学应该经历如下三种境界:一、做数学。数学光看不做是不行的,数学必须得亲自去做,这样才能巩固所学的知识,才能将书本知识转化为解决问题的能力。做数学这一关,真所谓是第一境界“昨夜西风凋碧树,独上高楼,望尽天涯路”。二、研究数学。在学中做,在做中研。独立思考,发现问题,提出问题,解决问题,这就是研究数学。“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴”说的就是这种境界。三、享受数学。在做数学和研究数学时,有些问题常常让你百思不得其解,但又不忍轻易放弃,苦苦寻觅,突然灵感闪现,“踏破铁鞋无觅处,得来全不费工夫”,忽然发现方法竞如此之妙。“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处”说的就是这种心境。数学不仅是有趣的,而且是美的,是一种体现人类思维之美的科学。如果你能够在做数学中发现数学之美,还能在研数学中享受数学之美,这样你就达到了学习数学的第三种境界,也就是最高境界——享受数学。

  

参考文献:

[1]吴统胜,杨豫晖。例谈构造函数法破解高考函数导数压轴题[J],中学数学研究(广州),20182


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