2022年高考数学全国卷I的压轴题,实际上是指对同构思想的运用。

数形结合解高考数学题(2022年高考数学压轴题也很简单)(1)

已知f(x)=e^x-ax与g(x)=ax-lnx有相同最小值.

(1)求a; (2)证明:存在直线y=b, 其与两条曲线y=f(x)和y=g(x)共有三个不同的交点,且从左到右的三个交点横坐标成等差数列.

分析:(1)求a的方法,是分析方程的根的唯一性。

(2)这是同构思想的运用,方法选对了,实在是太简单了。

(1)解:由f’(x)=e^x-a=0得, x=lna; 由g’(x)=a-1/x=0得, x=1/a.

当a-alna=1 lna时,a-1=(a 1)lna, lna=(a-1)/(a 1)=1-2/(a 1),

记h(a)=1-2/(a 1)-lna,则h'(a)=2/(a 1)^2-1/a=-(a^2 1)/(a(a 1)^2),

当a>0时,h'<0,当a<0时,h'>0,

又a>0,所以h(a)有唯一的零点,即a-alna=1 lna有唯一的解a=1.

数形结合解高考数学题(2022年高考数学压轴题也很简单)(2)

(2)证明:依题意, 有x=x0, x=x1, x=x2, 使得:

e^x1-x1=e^x0-x0=x0-lnx0=x2-lnx2=b (x1<0<x0<1<x2),【借助函数的图像可以看到,x1是y=b与f(x)的左交点,在第一象限,所以x1<0;x0是f(x)和g(x)的交点,也是y=b与两条曲线的公共点,它在第一象限,g(x)的最小值点的左侧,而g(x)的最小值点是x=1,所以0<x0<1,x2是g(x)与y=b的右交点,在x=1的右侧,所以x2>1】

从而有2x0=e^x0 lnx0,【由e^x0-x0=x0-lnx0推导出来的】(1)

由e^x1-x1=x0-lnx0=e^(lnx0)-lnx0=b,可知,x1=lnx0≠x0, 【因为(x1,e^x1-x1)和(lnx0,e^(lnx0)-lnx0)结构相同,都是f(x)=e^x-x上的点,且函数值都等于b,所以lnx0=x1或lnx0=x0,检验的结果发现,lnx0<0,而x0>0,所以lnx0只能等于x1】(2)

由x2-lnx2=e^x0-x0=e^x0-ln(e^x0)=b,可知,x2=e^x0≠x0,【因为(x2,x2-lnx2)和(e^x0,e^x0-ln(e^x0))结构相同,都是g(x)=x-lnx上的点,且函数值都等于b,所以e^x0=x2或e^x0=x0,检验的结果发现,e^x0>1,而x0<1,所以e^x0只能等于x2】(3)

∴x1 x2=2x0, 即x1, x0, x2成等差数列.【联立(1)(2)(3)式的结果】

现在您看明白了吗?注意,真正的解题过程,其实是很简洁的,只是老黄添加了很多注释!

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