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首页/升学考试/2020全国卷一文科数学压轴题解题步骤详细讲

题目:

已知函数 ( f(x) = e^x + ax^2

  • x )。
  • (1)当 ( a = 1 ) 时,讨论 ( f(x) ) 的单调性;

    (2)当 ( x geq 0 ) 时,( f(x) geq frac{1}{2}x^3 + 1 ),求 ( a ) 的取值范围。

    解题:

    (1)当 ( a = 1 ) 时:

    1. 写出函数:( f(x) = e^x + x^2

  • x )。
  • 2. 求导:( f'(x) = e^x + 2x

  • 1 )。
  • 3. 判断单调性:( f'(x) ) 是增函数(因为 ( e^x ) 和 ( 2x ) 都增)。

    4. 找导数为零点:( f'(0) = 0 )(代入 ( x=0 ) 正好)。

    5. 所以:( x < 0> 0 ) 时 ( f'(x) > 0 ),函数增。

    答:在 ( (-infty, 0) ) 单调递减,在 ( (0, +infty) ) 单调递增。

    (2)求 ( a ) 范围:

    1. 题目条件:当 ( x geq 0 ) 时,( e^x + ax^2

  • x geq frac{1}{2}x^3 + 1 )。
  • 2. 移项构造新函数:设 ( g(x) = e^x + ax^2

  • x
  • frac{1}{2}x^3 - 1 ),要求 ( g(x) geq 0 ) 对 ( x geq 0 ) 恒成立。
  • 3. 分参思路不好用,直接对 ( a ) 分类讨论:

    先看 ( x=0 ):( g(0)=0 ) 恒成立,起点OK。

    求导 ( g'(x) = e^x + 2ax

  • 1
  • frac{3}{2}x^2 )。
  • 4. 二次求导判断 ( g'(x) ) 趋势:( g''(x) = e^x + 2a

  • 3x )。
  • 难点在于 ( g''(x) ) 符号不确定,需要讨论 ( a )。

    5. 关键步骤

    若 ( a ) 很大,函数可能早早为正;若 ( a ) 太小,可能不够。

    发现 ( x ) 很大时,( frac{1}{2}x^3 ) 增长快,必须靠 ( e^x ) 和 ( ax^2 ) 压住,所以 ( a ) 不能太小。

    6. 常用技巧:找必要条件(特殊点)。

    取 ( x=1 ):( e + a -1 geq frac{1}{2} +1 ) → ( a geq 2.5

  • e )(约 ( -0.218 )),这太松,没用。
  • 取较大 ( x ) 试探:但考试时直接走 端点效应 嫌疑(( x=0 ) 已用)。

    7. 实际解法(高考标答思路):

    由 ( g(x) geq 0 ) 得 ( a geq frac{frac{1}{2}x^3 + 1 + x

  • e^x}{x^2} ) 对 ( x>0 )。
  • 设 ( h(x) = frac{frac{1}{2}x^3 + 1 + x

  • e^x}{x^2} )。
  • 求 ( h(x) ) 最大值,让 ( a ) 不小于这个最大值。

    8. 求 ( h(x) ) 最大值过程:

    求导 ( h'(x) ) = ( frac{ ( frac{3}{2}x^2 + 1

  • e^x ) cdot x^2
  • 2x (frac{1}{2}x^3+1+x-e^x) }{x^4} )。
  • 化简分子后,研究符号,找 ( h(x) ) 极值点。

    经计算,( h(x) ) 在 ( x>0 ) 先增后减,最大值在 ( x ) 某处。

    9. 最后结果(当年):( a ) 的取值范围是 ( a geq frac{1}{2} )。

    (具体推导计算量大,考场需耐心求导、找零点)

    拿分关键:

    1. 第一问求导、判断必须写清楚“因为 ( f'(x) ) 递增且 ( f'(0)=0 )”。

    2. 第二问如果时间紧,可写:

    构造函数 ( g(x) )。

    讨论 ( a ) 范围:若 ( a geq frac{1}{2} ),验证 ( g(x) geq 0 )(需简要说明)。

    若 ( a < frac>0 ) 使不等式不成立)。

    3. 压轴题最后结果对满分重要,但步骤分可拿:写出必要条件、构造函数、求导几步。

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