函数与导数典型错误剖析

来源 :中学课程辅导高考版·学生版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lanshuye6
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  函数的思想方法贯穿于高中数学各章的知识中,导数作为一种工具,在解决数学问题时应用极为方便,尤其是利用导数可以求函数的单调性、极值、最值以及曲线的切线.本文通过一些常见错例剖析,希望同学们从正反两方面分析比较,推敲错解根源,领悟正确思路,从而加深对函数与导数的基本概念和基础知识的理解,使同学们的数学素质得以全面提高,从而激发学习数学的潜能.
  一、关于函数值域的典型错误
  典型错误一 忽视隐含条件,导致结果错误
  【例1】 求函数y=x2+4x+3x2+x-6的值域.
  【错解】 (用判别式法)将原函数变形得:(y-1)x2+(y-4)x-3(2y+1)=0 ①
  当y=1时,①式化为-3x=9,有解x=-3;
  当y≠1时,∵①式中x∈R,∴Δ=(y-4)2+4×3(y-1)(2y+1)≥0,
  即:2y2-20y+4≥0,解这个不等式得y∈R
  综上:原函数值域为:y∈R.
  【正解】 没有注意定义域对值域的影响,扩大了y的取值范围.
  事实上,原函数要有意义,必须有:x2+x-6≠0即x≠2且x≠-3,在此前提下,原函数可化为:y=(x+1)(x+3)(x-2)(x+3)=x+1x-2,(y-1)x=2y+1 ()
  当y=1时,方程()无解;
  当y≠1时,x=2y+1y-1,
  ∴2y+1y-1≠-3且
  2y+1y-1≠2,
  解得y≠2
  ∴原函数值域为:y∈(-∞,2)∪(2,1)∪(1,+∞).
  二、关于函数奇偶性的典型错误
  典型错误二 忽视定义域的对称性,导致结果错误
  【例2】 判断函数f(x)=(x-1)1+x1-x的奇偶性.
  【错解】 由1+x1-x≥0,得定义域[-1,1),所以f(x)=-(1-x)(1+x)=-1-x2,从而f(-x)=f(x).所以函数f(x)=(x-1)1+x1-x为偶函数.
  【正解】 因函数f(x)=(x-1)1+x1-x的定义域[-1,1)是不关于原点对称的,所以它为非奇非偶函数.
  一般来说,判断函数的奇偶性的步骤是:①确定函数定义域(若定义域关于原点对称,则有可能具有奇偶性,否则不具有奇偶性);②化简函数关系式;③求f(-x)的关系式,并与f(x)比较,若f(-x)=f(x)(或f(-x)=-f(x) ),那么f(x)是定义域上的偶函数(或奇函数).
  典型错误三 忽视奇偶性定义的本质,导致结果错误
  
  【例3】 判断函数f(x)=x2,x<0x3,x≥0 的奇偶性.
  【错解】 ∵当x<0时,f(-x)=(-x)2=f(x);当x≥0时,f(-x)=(-x)3=-f(x),
  ∴当x<0时,函数f(x)是偶函数.当x≥0时,函数f(x)是奇函数.
  事实上:函数的奇偶性在关于原点对称的定义域内是一致的,不能把定义域分割开来,“当x<0时,函数是偶函数;当x≥0时,函数是奇函数这种说法本身就是错误的.
  【正解】 当x<0时,-x>0,f(-x)=(-x)3≠x2=f(x);
  当x≥0时,-x≤0,f(-x)=(-x)2≠-x3=-f(x).
  故函数f(x)既不是奇函数也不是偶函数.
  典型错误四 对函数本质认识不透,导致结果错误
  
  【例4】 已知定义在R上的奇函数f(x)在x>0时对应的解析式是f(x)=x2-2x+3,则,f(x)=______。
  【错解】 f(x)=x2-2x+3,x>0-x2-2x-3,x<0 
  事实上:奇函数的定义域为R,在x=0处有意义,还应求出此处的解析式
  【正解】 ①因为f(x)为奇函数且在x=0处有意义,所以f(0)=0
  ②当x<0时,-x>0,所以f(-x)=(-x)2-2(-x)+3=x2+2x+3=-f(x)
  ∴f(x)=-x2-2x-3
  综上可知,所求函数的解析式为f(x)=x2-2x+3,x>00,x=0-x2-2x-3,x<0 
  温馨提示:当题目中出现奇函数、偶函数时,应首先想到函数的定义域关于原点对称,在解题时往往忽略另一部分,尤其是奇函数在x=0处有意义常常忽略定义域关于原点对称是函数为奇函数、偶函数的必要条件
  
  典型错误五 对式子变形不准确,导致结果错误
  
  【例】 判定函数f(x)=x(1ax-1+12)(a>0)的奇偶性.
  【错解】 因为f(x)的定义域是A={x|x∈R,x≠0},
  又f(-x)=-x(1a-x-1+12)=x(11-a-x-12),所以f(-x)≠±f(x),故f(x)是非奇非偶函数.
  【正解】 因为f(x)的定义域是A={x|x∈R,x≠0},关于原点对称.
  又f(-x)=-x(1a-x-1+12)
  =x(11-a-x-12)
  =x(axax-1-12)=x(ax-1+1ax-1-12)
  =x(1ax-1+12)=f(x).
  所以f(x)是偶函数.
  【剖析】 出错的原因是由于没有掌握变形技巧,致使变形不恰当而造成判断失误.一般的判断函数的奇偶性是在未知其结果的情况下进行的,因而用定义判定时,变形的目的性不强,没有固定的变形方法,对自己所得结果也就半信半疑,不敢定论,怕在变形中出了问题或变形不恰当,尤其是遇到一个非奇非偶函数的判定更是如此.
  三、关于函数单调性的典型错误
  典型错误六 函数单调性理解不准,导致结果错误
  【例6】已知函数f(x)=ax(x<0)(a-3)x+4a(x≥0) 满足任意x1≠x2,都有
  f(x1)-f(x2)x1-x2<0成立,则实数a的取值范围是______。
  【错解】 0  【剖析】 首先,对符号f(x1)-f(x2)x1-x2<0不理解是解题的障碍,其意义是说明函数是减函数其次,当x<0时,函数为减函数,则需00时,函数为减函数,则需a-3<0,即a<3
  综上可知,00时是减函数,但是还不能说明函数在定义域上是减函数,比如反比例函数在定义域上不是减函数
  【正解】 要使得函数在定义域上是减函数,必须满足0  温馨提示:深刻理解函数单调性的内涵和外延是解题关键减函数的内涵:如果函数f(x)是区间D内任意的x1,x2,当x1f(x2),则称函数f(x)是区间D上的减函数;减函数的外延:如果函数f(x)对区间D内任意的x1,x2,当x1≠x2时,都有f(x1)-f(x2)x1-x2<0,则称函数f(x)是区间D上的减函数
  
  典型错误七 对函数单调的充要条件理解不全面,导致结果错误
  【例7】 已知函数f(x)=x3+ax2+3x-1(a>0),若f(x)在其定义域内为增函数,求a的取值范围
  【错解】 ∵函数f(x)=x3+ax2+3x-1(a>0)在R上为增函数,
  故f′(x)=3x2+2ax+3>0在R上恒成立;
  由Δ=4a2-36<0,∴a2<9,∴0   【剖析】 f′(x)>0是函数f(x)在定义域I上单调递增的充分不必要条件并不是充要条件事实上:f(x)在I上递增对任意的x∈I有f′(x)≥0(但这里满足f′(x)=0的点应只是在个别点处,也就是f′(x)不能恒等于零).
  本题中f(x)在其定义域内为增函数应满足f′(x)≥0且f′(x)不恒等于0;∴应改为f′(x)=3x2+2ax+3≥0在R上恒成立,由Δ=4a2-36≤0,
  ∴a2≤9,∴0  
  四、导数应用中的典型错误
  典型错误八 未注意函数存在极值的充分条件(极值可以在定义域内导数为零的点或不可导点取得)
  【例8】 已知函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1处有极值为10,求a,b的值.
  【错解】 f′(x)=3x2+2ax+b,由题意可知:
  f′(1)=0f(1)=10 即:2a+b+3=0a2+a+b+1=10,∴a=4b=-11 或 a=-3b=3 
  【剖析】 对于可导函数,导数为0的点不一定是极值点函数y=f(x)在x=x0处取极值的充要条件应为:(1)f′(x0)=0,(2)在x=x0左右两侧的导数值的符号相反
  本题只是满足了(1),对于(2)我们必须进行验证:当a=-3,b=3时,f′(x)=3x2-6x+3=3(x-1)2,易知在x=1的左右两侧都有f′(x)>0,即函数f(x)在R上是单调递增的,因此f(x)在x=1处并不存在极值.
  故本题正确答案应为a=4b=-11 
  
  典型错误九 注意已知定点是否为切点(正确区分关键词过和在)
  【例9】 过点(-1,0)作抛物线y=x2+x+1的切线,则其中一条切线为______。
  【错解】 记f(x)=x2+x+1,则f′(-1)=-1,切线方程为y-0=-1×[x-(-1)],
  即x+y+1=0
  【剖析】 利用导数的几何意义求曲线的切线时应先确定给定的点(x0,y0)是否为曲线上的点若是,则切线的斜率k=f′(x0);若不是,则应先设出切点(a,b),此时切线的斜率k=f′(a)而本题中的点(-1,0)显然不在该抛物线上,故切线斜率k≠f′(-1)=-1
  【正解】 ∵y=(-1)2+(-1)+1=1≠0,∴点(-1,0)不在该抛物线上
  设切点为(a,b),则切线斜率为k=2a+1,切线方程为y-b=(2a+1)(x-a)
  切点(a,b)在抛物线上,即b=a2+a+1 ①
  又因为切线过点(-1,0),即0-b=(2a+1)(-1-a) ②
  解①与②组成的方程组得a=0b=1 或a=-2b=3,
  所求的切线方程为x-y+1=0或3x+y+3=0
  温馨提示:求曲线的切线方程时应区分“在点(x0,y0)处的切线和“过(x0,y0)的切线的区别“在点(x0,y0)处的切线意味着点(x0,y0)是切点;“过(x0,y0)的切线是指点(x0,y0)是切线上的某一点,但未必是切点求切线方程时,必先明确切点,由切点坐标求切线斜率,这是导数的几何意义之根本
  
  五、函数应用题中的典型错误
  典型错误十 忽视从实际出发确定函数的定义域致错
  
  
  【例10】 某工厂拟建一座平面图(如图)为矩形且面积为200平方米的三级污水处理池,由于地形限制,长、宽都不能超过16米,如果池外壁建造单价为每米400元,中间两条隔壁建造单价为每米248元,池底建造单价为每平方米80元(池壁的厚度忽略不计,且池无盖)
  (1)写出总造价y(元)与污水处理池长x(米)的函数关系式,并指出其定义域
  (2)求污水处理池的长和宽各为多少时,污水处理池的总造价最低?并求出最低总造价
  【错解】 (1)污水处理池的长为x米,则宽为200x米,总造价
  y=400(2x+2×200x)+248×200x×2+80×200
  =800(x+324x)+16000(0  (2)y=800(x+324x)+16000≥800•2324+16000=44800,
  当且仅当x=324x,即x=324=18时取到最小值
  ∴最低造价为44800元
  【剖析】 上述解法中的思路是正确的,第(1)问列的式子也正确,但是定义域0  【正解】 (1)y=800(x+324x)+16000,∵200x≤16,∴x≥12,则定义域为[12,16]
  (2)长和宽分别为16米,12米时,总造价最低且为4000元
  
   典型错误十一 由于对实际问题理解不全面而致错
  【例11】 在一个交通拥挤及事故易发路段,为了确保交通安全,交通部门规定,在此路段内的车速v(单位:km/小时)的平方和车身长(单位:m)的乘积与车距成正比,且最小车距不得少于半个车身长假定车身长为l(单位:m),且当车速为0(km/小时)时,车距恰为车身长,问交通繁忙时应规定怎样的车速,才能在此路段的车流量Q最大?
  (车流量=车速车距+车身长)
  【错解】 d=kv2l,将v=0,d=l代入得k=1200,∴d=1200v2l,又将d=12l代入得v=22,由题意得d=1200v2l(v≥22),
  将Q=1000vd+l=1000vl(1+v2200)(v≥22),
  ∵1000l(1v+v200)≤1000l•21v•v200=2000l
  ∴当且仅当v=0时,Qmax=2000l
  综上所知:v=0(km/h)时,车流量Q取取最大值
  【剖析】 上述解法中的结果虽然正确,但解题过程中是错误的,即车速若低于22(km/h),车距为半个车身长所以在求解过程中应分两种情况分类求解,得到分段函数
  【正解】 依题意,得d=12l (v≤22)1200v2l (v>22),
  则Q=1000vd+l
  =1000v3l2(v≤22)1000vl(1+v2200)(v>22),
  显然,当v≤22时,Q是v的增函数,
  ∴v=22时,Qmax=1000v32l=000023l,
  当v>22时,
  ∵1000l(1v+v200)≤1000l•21v•v200=2000l,
  当且仅当v=0时,Qmax=2000l,
  综上所述,当v=0(km/h)时车流量Q取到最大值
  
  典型错误十二 结果与事实不符而致错
  【例12】 WAP手机上网每月使用量在00分钟以下(包括00分钟),按30元计费;超过00分钟的部分按01元/分钟计费假如上网时间过短(小于60分钟的),使用量在1分钟以下不计费,在1分钟以上(包括1分钟)按0元/分钟计费WAP手机上网不收通话费和漫游费
  (1)写出上网时间x分钟与所付费用y元之间的函数关系式;
  (2)12月小王WAP上网使用量为20小时,要付多少钱?
  (3)小王10月份付了90元的WAP上网费,那么他上网的时间是多少?
  【错解】 (1)设上网时间为x分钟,由已知条件所付费用y关于x的函数关系式为
  y=0,000 
  (2)当x=20×60=1200分钟,x>00,应付y=01×1200=180元,
  (3)90元已超过30元,所以上网时间超过00分钟,由解析式可得上网时间为600分钟
  【剖析】此题错解主要是对“超过00分钟的部分按01元/分钟计费中的“超过部分理解出错,产生了与事实相违的结论,如第(2)小题上了1200分钟的网,要180元,是30元包月用00分钟的6倍,而时间上才2倍多,与事实不符;又如第(3)小题,用了90元,几乎是30元的3倍,而上网时间才多了100分钟,与事实不符
  【正解】 (1)设上网时间为x分钟,由已知条件所付费用y关于x的函数关系式为
  y=0,000 
  (2)当x=20×60=1200分钟,x>00,应付y=30+01(1200-00)=13元,
  (3)90元已超过30元,所以上网时间超过00分钟,由解析式可得上网时间为900分钟.
  (作者:严循跃,江苏省如皋中学)
其他文献
随着中国特色社会主义市场经济体制的不断完善,国有企业社会责任日益引起人们的关注,履行国有企业责任已是大势所趋。国有企业由于其“国有”的身份,在履行社会责任方面理应
近年来,以京津冀为中心的经济圈渐渐发展成为继长三角和珠三角之后经济增长的第三支力量,京津冀的协同发展这么多年来一直为人们所讨论.京津冀协同发展一体化逐渐得到党中央
游戏设计作为数字媒体艺术专业中一个重要细分,其所包含的设计是一个复杂庞大的系统.在艺术与科技结合下形成了严谨交叉学科特殊性.我们在传统教学方式的基础是所延展出来“
中职学校的教学工作是以就业为导向,这就意味着院校内的学生必须要掌握所学专业的基本技能,同时要在学习中不断培养良好的职业道德.现阶段,我国的法治事业蒸蒸日上,在向法治
胡锦涛总书记在党的十七大报告中对新时期共产党员要保持先进性的基本要求上强调指出:要坚持理想信念,坚定不移地为建设中国特色社会主义而奋斗;坚持勤奋学习,扎扎实实地提高
期刊
苏格拉底在对“守法即是正义”问题的论述中,涉及到了对“法”的解释,产生了“法”是否包含公民制定的不正义的法的问题,文章通过对苏格拉底为正义而死的事件分析进而推导出:
克明面业(002661.SZ) 2016年业绩快报显示,报告期公司实现营业总收入22.17亿元,比上年同期增长17.18%;营业利润1.67亿元,比上年同期增长30.76%;归属于上市公司股东的净利润1.44
期刊
过早复极综合征(ERS)是一种较为常见的心电图正常变异,其本身虽无重要意义,但在临床实际中常易误诊,值得临床重视.我院1993~1997年共收治32例过早复极综合征,其中误诊7例,误诊
今天是马小跳的生日,他请了许多朋友来和他一起庆祝.有他的三个铁哥们:张达、毛超、唐飞,有他的对门邻居安琪儿,有他的同桌冤家路曼曼,还有他最喜欢的女孩子夏林果.
2012年高考已经尘埃落定,有关安徽卷作文的评议仍在继续。先是被网友冠以“最坑爹”、“最离谱”、“最雷人”的头衔,现在又被网友以笑话的形式来调侃,可见人们对安徽卷作文颇有