紧扣教材·突出本质·彰显素养——2022年高考“函数与导数”专题解题分析.pdf
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1、下半月(高中版)2022年第78期(总第267268期)解题研究众所周知,函数是现代数学最基本的概念,是描述客观世界中变量关系与规律最基本的数学语言和工具,是高中数学教学中最核心的内容,是贯穿高中数学课程的一条主线.综观2022年高考数学的8套(10份)试卷,关于函数与导数内容,充分考查了学生解决数学综合问题的“四基”“四能”,以及新课程倡导的核心素养,具有较好的区分度.下面从试题特点与优秀试题两个方面对 2022 年高考函数与导数试题进行分析,并给出若干复习备考建议和典型模拟题.一、试题特点分析2022年高考数学函数与导数试题的题型仍是选择题、填空题和解答题.其中,全国新高考试卷继续尝试考查
2、多项选择题.试题的考查方式往往是一道主观题和两道客观题,分值约为 25 分.全国新高考卷、全国新高考卷、全国甲卷(理科)、全国乙卷(理科)、北京卷、天津卷和浙江卷均以函数与导数内容设置压轴题.试题涉及的知识主要包括函数的概念、函数的图象、函数的表示方法、函数的基本性质、函数与方程、函数与零点和函数应用等.试题涉及的主要问题有九个方面:含参数函数的参数对函数性质的影响;利用导数研究函数的单调性、极值或最值;导数的几何意义,求曲线的切线方程;函数的零点讨论;函数的图象与函数的奇偶性;利用函数的单调性比较实数大小;利用函数证明不等式或求不等式的解;求参数的变化范围;函数模型的应用.试题涉及的思想方法
3、和关键能力有六个方面:数形结合思想;分类讨论思想;等价转化思想;数学运算能力;直观想象能力;逻辑推理能力.1.函数的概念和性质函数的概念和性质部分主要考查三个方面:函数概念的理解;对函数“二域”(定义域和值域)“四性”(单调性、奇偶性、周期性和对称性)的综合处理;运用基本初等函数的性质解决简单的不等式问题.例1(全国新高考卷10)已知函数 f()x=x3-x+1,则().(A)f()x 有两个极值点(B)f()x 有三个零点(C)点()0,1 是曲线 y=f()x 的对称中心(D)直线 y=2x 是曲线 y=f()x 的切线目标解析:该题考查利用导数研究函数的单调性和极值,求函数的切线,以及函
4、数的对称性.考查学生对基本概念的理解和应用,同时考查学生的逻辑推理和数学运算素养.解法分析:对函数 f()x=x3-x+1 求导,可以得紧扣教材突出本质彰显素养2022年高考“函数与导数”专题解题分析张金良,高玉良(浙江省教育厅教研室;浙江省平湖中学)摘要:在剖析2022年高考函数与导数试题特点、典型解法及命题趋势的基础上,给出函数与导数专题复习教学的若干建议和典型模拟题关键词:函数;导数;解题分析;教学建议收稿日期:2022-07-05作者简介:张金良(1962),男,中学正高级教师,浙江省特级教师,苏步青数学教育奖获得者,主要从事高中数学教育研究.32下半月(高中版)2022年第78期(总
5、第267268期)解题研究到 f()x 在|-,-33,|33,+上单调递增,在|-33,33上单调递减,即 x=33 是 f()x 的两个极值点,选项 A 正确.因为三次函数 f()x 的极大值为f|-33=1+2 39 0,极小值为 f|33=1-2 39 0,所以函数 f()x 只有一个零点,选项B错误.因为 f()-x+f()x=2,所以点()0,1 是曲线 y=f()x 的对称中心,选项 C 正确.令 f()x=3x2-1=2,可得 x=1.又因为f()1=f()-1=1,所以当切点为()1,1 时,切线为 y=2x-1,当切点为()-1,1 时,切线为 y=2x+3,选项D错误.故
6、答案选AC.试题分析:该题为常见三次函数性质的探讨,各版本教材都对三次函数做了多个维度的探究.该题来源于教材,属于简单题.函数有对称中心()0,1,所以也可以从将奇函数 g()x=x3-x 向上平移一个单位的角度来求解.类题赏析:(北京卷4)已知函数 f()x=11+2x,则对任意实数 x,有().(A)f()-x+f()x=0(B)f()-x-f()x=0(C)f()-x+f()x=1(D)f()-x-f()x=13例2(全国新高考卷12)已知函数 f()x 及其导函数 f()x 的定义域均为 R,记 g()x=f()x,若f 32-2x,g()2+x 均为偶函数,则().(A)f()0=0
7、(B)g-12=0(C)f()-1=f()4(D)g()-1=g()2目标解析:该题以抽象函数为载体,考查函数的对称性和周期性,考查学生的逻辑推理、直观想象和数学运算素养.解法分析:由已知,有 f 32-2x=f 32+2x,即f 32-x=f 32+x,则 f()-1=f()4,选项 C 正确.所以-f32-x=f32+x,即-g32-x=g32+x,所以 g32=0,g()3-x=-g()x.所 以 g()4-x=g()x=-g()3-x,即 g()x+2=-g()x+1=g()x.所以 g-12=g32=0,g()-1=g()1=-g()2,选项 B 正确,选项 D错误.若函数 f()x
8、 满足题设条件,则函数 f()x+C(C 为常数)也满足题设条件,所以无法确定 f()x 的函数值,选项A错误.故答案选BC.试题分析:该题考查了函数的多个性质.例如,可导函数的原函数关于直线 x=a 对称,则导函数关于点()a,0 对称;一个函数既是中心对称,又是轴对称,那么该函数是周期函数;等等.事实上,三角函数 f()x=sin x,g()x=cos x 具有类似的性质.该题的本质是基本初等函数的抽象化,学生可以在理解题意的基础上构造一个具体函数,使其满足题设条件,并通过这个具体函数得出相应判断.例如,取 f()x=sin x+1,此时 f()0=1,选项 A 错误;取 g()x=cos
9、 x,则g()-1=-,g()2=,选项 D 错误.排除 AD,答案只能选BC.类题赏析:(全国乙卷理 12)已知函数 f()x,g()x 的定义域均为 R,且 f()x+g()2-x=5,g()x-f()x-4=7.若 y=g()x 的图象关于直线 x=2 对称,g()2=4,则 k=122f()k 的值为().(A)-21(B)-22(C)-23(D)-242.函数图象函数图象主要考查学生作图、识图和用图的能力,突出对数与形之间关系的考查,需要学生在研究函数性质的基础上研究函数的图象.选择题中的函数图象问题常常可以用特殊点、函数性质和极限思想等方法来解决.例 3(全国甲卷理 5)函数 y=
10、()3x-3-x cos x 在区间-2,2 的图象大致为().-22O1xy-22O1xy(A)(B)33下半月(高中版)2022年第78期(总第267268期)解题研究-22O1xy-22O1xy(C)(D)目标解析:该题为给式识图题,以指数函数和三角函数为载体,通过研究函数的性质确定函数图象的变化趋势,考查学生的逻辑推理、直观想象和数学运算等素养.解法分析:令 f()x=()3x-3-x cos x,x -2,2,则 f()-x=-f()x.所以 f()x 为奇函数,排除选项 BD.当x 0,2 时,3x-3-x 0,cos x 0,所以 f()x 0,排除选项C.故答案选A.试题分析:
11、解决给式识图题一般有两种思考方式.一是通过描特殊点,采用排除法确定正确选项,如该题中通过 f()1 0,f()-1 b a(B)b a c(C)a b c(D)a c b目标解析:该题以三角函数为载体,考查比较三个实数大小,通过构造恰当的函数解决问题,考查从特殊到一般、转化与化归等数学思想,渗透了数学运算和逻辑推理等素养.解法分析:因为 cb=4 tan 14,当 x 0,2时,sin x x 14,即 cb 1,所以 c b.设 f()x=cos x+12 x2-1,x ()0,+,则f()x=-sin x+x 0,所以 f()x 在()0,+上单调递增,则 f 14 f()0=0,即 b
12、a.所以 c b a.故答案选A.试题分析:当 x 0,2时,sin x x tan x 是一个常见的不等式,可以通过单位圆或构造函数求导得证.人教 A 版 普通高中教科书数学(以下统称“人教 A 版教材”)选择性必修第二册第 97 页练习 1 证明不等式 sin x x,x ()0,;人教A版教材必修第一册第 256 页有余弦函数的泰勒展开公式 cos x=1-x22!+x44!-x66!+.由此可见,该题源于教材而高于教材,解题过程中构造的函数 f()x=cos x+12 x2-1 正是源于余弦函数的泰勒展开式.类题赏析:(全国新高考卷7)设 a=0.1e0.1,b=19,c=-ln 0.
13、9,则().(A)a b c(B)c b a(C)c a b(D)a c 3.此时二氧化碳处于固态,选项A错误.同理,可以判断选项BC错误;当T=360,P=729 时,由 2 lg P 0时,y=ln x.设切点为()x0,ln x0,由 y=1x,得切线方程为 y-ln x0=1x0()x-x0.又因为切线过坐标原点,解得 x0=e,所以切线方程为 y-1=1e()x-e,即 y=1e x.由对称性,知当 x 0 时,切线方程为 y=-1e x.故答案为 y=1e x,y=-1e x.试题分析:曲线的切线问题,需要厘清在某点的切线与过某点的切线的区别.该题只要常规分类讨论设线代点即可,属于
14、简单题.类题赏析:(全国甲卷文 20)已知函数 f()x=x3-x,g()x=x2+a,曲线 y=f()x 在点()x1,f()x1处的切线也是曲线 y=g()x 的切线.(1)若 x1=-1,求a;(2)求a的取值范围.6.导数与函数零点问题函数零点问题的主要考点为:直接求函数的零点,求函数零点的个数;已知函数零点个数求参数的范围;已知函数零点的范围求参数的范围.通常的解决策略为:通过研究函数的单调性和极值,结合零点存在性定理判断零点的个数.可以采取分类讨论、半参分离和全参分离等常见方法.例7(全国乙卷文20)已知函数 f()x=ax-1x-()a+1 ln x.(1)当 a=0 时,求 f
15、()x 的最大值;(2)若 f()x 恰有一个零点,求 a 的取值范围.目标解析:该题考查利用导数研究函数的单调性、求函数的极值和最值,已知零点个数求参数的取值范围等问题,考查分类讨论思想,考查学生的逻辑推理和数学运算素养.解法分析:(1)略.(2)由题意,知 f()x=a+1x2-a+1x=()ax-1()x-1x2.当 a 0 时,f()x 在()0,1 内单调递增,在()1,+内单调递减,所以 f()xmax=f()1=a-1 0,此时函数无零点,不合题意.当 0 a 1 时,f()x 在()0,1,1a,+上单调递增,在 1,1a上单调递减.又因为 f()1=a-1 0,所以 f()x
16、 在 0,1a上没有零点.由 ln x x-1 x,得 ln x x,即 ln x 1时,f()x=ax-1x-()a+1 ln x ax-()2a+3x.则存在 m=3a+221a,使得 f()m 0.所以 f()x 仅在 1a,+内有唯 35下半月(高中版)2022年第78期(总第267268期)解题研究一零点,符合题意.当a=1时,f()x=()x-12x2 0,故 f()x 在()0,+上单调递增.因为 f()1=a-1=0,所以符合题意.当 a 1时,f()x 在 0,1a,()1,+上单调递增,在 1a,1 上单调递减.此时 f()1=a-1 0,所以 f()x 在 1a,+上没有
17、零点.当 0 x 1-1x,得 ln x 2|1-1x.此 时 f()x=ax-1x-()a+1 ln x -1x+2()a+1x,存 在 n=14()a+12 1a,使得 f()n 0.所以 f()x 在 0,1a内有一个零点.所以 f()x 有唯一零点,符合题意.综上所述,a的取值范围为()0,+.试题分析:该题利用函数的单调性,借助零点存在性定理求解,其难点在于取点.取点采用的方法一般有两种:一是取特殊点,如端点、对数为0的点等;二是放缩取点,如该题由不等式 1-1x ln x x-1 x推导出 2|1-1x ln x 1,0 x 1时,由于 f()x=ax-1x-()a+1 ln x
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