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高考数学压轴大题,高考数学压轴大题2019年

教育 2小时前 641

《最后一道证明题》

高考数学考场里的挂钟永远走得分外沉重,秒针每一次跳动都像在考生紧绷的神经上敲响战鼓,当林风翻开最后一张试卷时,那道压轴题如同一座突然矗立的雪山,巍峨冷峻地占据了视野中央:

"已知函数f(x)=e^x+ax²+bx+c,在区间[0,2]上存在极值点,且f(0)=f(2)=1,证明:a<-1。"

教室里只剩下笔尖划过草稿纸的沙沙声,像无数只春蚕在静谧中啃噬桑叶,林风凝视着题目里的e^x,忽然想起三年前那个蝉鸣聒噪的盛夏,数学老师在黑板上写下"极值点"三个字时,粉笔末簌簌落在讲台上的积灰里,在阳光下闪烁如星。

那时的他正望着窗外发呆,阳光透过梧桐叶的缝隙在课桌上投下晃动的光斑,像极了他此刻眼前跳动的函数图像,老师的声音从遥远的彼岸传来:"极值点就像山脊与山谷的交界,函数在那里完成从上升到下降的华丽蜕变。"

这道题要求他证明函数在[0,2]的区间里存在这样的"蜕变",并且用参数a、b、c编织的缰绳,将这个蜕变牢牢束缚在a<-1的数学牢笼里,林风深吸一口气,草稿纸上迅速铺展开f(x)的导数:f'(x)=e^x+2ax+b。

极值点存在的充要条件是f'(x)=0在[0,2]内有解,这个方程看似是个无法解开的死结,e^x与线性函数的纠缠,让林风想起母亲织毛衣时那些缠绕在一起的毛线,但题目还悄悄递来两把钥匙:f(0)=1和f(2)=1。

当x=0时,c=1;当x=2时,e²+4a+2b+1=1,化简得4a+2b=-e²,这两组条件像两座矗立在函数海洋中的灯塔,在迷雾中投下微光,林风突然灵光一闪,或许应该构造一个辅助函数,把极值点的存在性巧妙转化为函数的零点问题。

他设g(x)=f'(x)=e^x+2ax+b,那么g'(x)=e^x+2a,题目说f(x)在[0,2]有极值点,意味着g(x)=0在[0,2]内有解,而g'(x)的符号决定了g(x)的单调性——当a<0时,e^x+2a可能在某个区间内由正变负,就像黎明前的黑暗,总会有曙光刺破夜幕。

林风在草稿纸上精准画出g'(x)的图像,这条优雅的指数曲线与水平线y=-2a的交点,成了整个证明题的枢纽,当x<ln(-2a)时,g'(x)>0;当x>ln(-2a)时,g'(x)<0,这意味着g(x)在x=ln(-2a)处取得极大值,宛如一座数学山峰在函数图像上拔地而起。

现在需要确保这座山峰落在[0,2]的区间内,并且山峰的高度要足够高,山谷要足够低,才能保证g(x)=0有解,林工写下不等式:0<ln(-2a)<2,这意味着-1/2<a<0,但这仅仅是开始,更严苛的条件正藏在函数值的精妙计算里。

根据g(0)=1+b和g(2)=e²+4a+b,结合之前得到的4a+2b=-e²,可以解出b=-e²/2-2a,代入g(0)得g(0)=1-e²/2-2a,g(2)=e²+4a-e²/2-2a=e²/2+2a。

为了保证g(x)=0在[0,2]有解,需要g(0)与g(2)异号,林风写下不等式:(1-e²/2-2a)(e²/2+2a)<0,这个不等式像一只狡猾的狐狸,看似简单却暗藏陷阱,他设t=2a,不等式变为(1-e²/2-t)(e²/2+t)<0。

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展开后得到:-(t+e²/2)(t-1+e²/2)<0,即(t+e²/2)(t-1+e²/2)>0,这个二次不等式的解集是t<-e²/2或t>1-e²/2,代回t=2a,得到a<-e²/4或a>1/2-e²/2。

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但之前已经得出-1/2<a<0,而e²≈7.389,e²/4≈1.847,1/2-e²/2≈-3.194,结合这两个条件,真正的解集应该是-1/2<a<-e²/4,而-e²/4≈-1.847<-1,所以a<-1得证。

当林风写下最后一个句点时,窗外的阳光已经偏西,在草稿纸上投下长长的影子,那些曾经让他头疼的指数函数、导数、极值点,此刻都化作清晰的逻辑链条,他忽然明白,数学证明就像攀登雪山,每一步都需要精确的计算和坚定的信念,而当你站在顶峰回望时,那些曾经看似不可逾越的障碍,都变成了脚下壮丽的风景。

收卷的铃声响起,林风放下笔,望向窗外,远处的教学楼里,还有许多考生正与自己的"雪山"搏斗,而他知道,无论结果如何,这道压轴题教会他的,不仅仅是数学证明的方法,更是面对难题时的从容与智慧——就像函数在极值点完成蜕变,人生也总会在挑战中迎来新的上升。

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