回归问题本质,碰撞思维火花
——以“超越函数的极值估计问题”为例
郭立 南京市金陵中学
摘要:在“超越函数的极值估计问题”专题复习中,学生往往会通过回代将超越式转化为代数式再
研究,但有时又无法奏效。通过引导学生自主探究,发现此类问题的解法本质,多角度思考问题。
本文以此为例,让学生在解法“碰壁”后获取到更有效的学习经验,更有利于高三复习。
关键词:超越函数,极值,零点
《全日制义务教育数学课程标准》中明确地指出:“教师应激发学生的学习积极性,向学生提
供充分从事数学活动的机会,帮助他们在自主探究和合作交流的过程中真正理解和掌握基本的数学
知识与技能、数学思想和方法,获得广泛的数学活动经验.”本文以研究“超越函数的极值估计问
题”为例,一起探讨如何引领学生进行“自主探究”和“合作交流”?
一、复习回顾,引入问题
在高三复习阶段,我们在函数问题学习时,用导数求极值是其中的基本问题,在函数问题解决
中也起到了重要作用,超越函数的极值、最值问题也是高考中常考的内容和难点.
在之前《导数》专题的学习中,我们通过导函数零点来进一步求解函数极值,如果导数零点可
求,函数极值易得,如果导数零点不可求,函数的极值一般不可求,下面通过例 1 来研究超越函数
的极值估计问题:
【例 1】已知函数 f(x)=e
x
-lnx,求证:f(x)存在唯一的极小值点 x
0
,且 2<f(x
0
)<
5
2
.
【解】f’(x)=
xe
x
-1
x
(x>0),
其中 g(x)=xe
x
-1 在(0,+∞)上单增,g(
1
2
)=
1
2
e-1<0,g(1)=e-1>0,
所以存在 x
0
∈(
1
2
,1),g(x
0
)=x
0
e
x
0
-1=0.
当 x∈(0,x
0
),f ‘(x)<0,f(x)单减,当 x∈(x
0
,+∞),f’(x)>0,f(x)单增.
从而 f(x)存在唯一的极小值点 x
0
,利用 e
x
0
=
1
x
0
,lnx
0
=-x
0
,
则 f(x
0
)=e
x
0
-lnx
0
=
1
x
0
+x
0
,因为 x
0
∈(
1
2
,1),所以 2<f(x
0
)<
5
2
.
综上,f(x)存在唯一的极小值点 x
0
,且 2<f(x
0
)<
5
2
.
通过本例可以看到解决超越函数的极值估计有几个关键步骤:
① 说明存在极值点 x
0
,确定零点方程 f’(x
0
)=0;
② 对 f(x
0
)表达式进行转化;
③ 结合 f(x
0
)表达式和 x
0
所在区间对极值进行估计.