浙江 2024 · 数学 q10

题解图(原卷截图 · 含答案与官方解析)

浙江 2024 · 数学 q10 原卷截图(含答案)

文字转写(题面 + 答案)

题面

  1. 设函数 f(x)=(x−1)2(x−4)f(x) = (x - 1)^2 (x - 4),则( )
    A. x=3x = 3 是 f(x)f(x) 的极小值点
    B. 当 0<x<10 < x < 1 时,f(x)<f(x2)f(x) < f(x^2)
    C. 当 1<x<21 < x < 2 时,−4<f(2x−1)<0-4 < f(2x - 1) < 0
    D. 当 −1<x<0-1 < x < 0 时,f(2−x)>f(x)f(2 - x) > f(x)

答案

ACD

本题的知识树

3 概念 · 1 公式 · 1 题型 · 1 套路 · 1 易错点 · 最深 2 层。长链是构建期派生的,源文件里只有最小一步。

攻略(零基础 → 会做)

三次函数四命题逐项判 · 导数定调,或作差配方 · 最终答案:ACD

冷启动:先给函数建档

假设你刚学导数与单调性。f(x)=(x−1)2(x−4)f(x)=(x-1)^2(x-4),展开是 x3−6x2+9x−4x^3-6x^2+9x-4——一个三次函数。四个选项各问一件事,但全都绕不开这份「档案」:

  • f(1)=0f(1)=0,f(3)=−4f(3)=-4;
  • ff 在 (−∞,1)(-\infty,1) 上增、(1,3)(1,3) 上减、(3,+∞)(3,+\infty) 上增(下面两条路各证一遍)。

四个选项:A 问 x=3x=3 是不是极小值点,B 问在 0<x<10<x<1 上 f(x)f(x) 与 f(x2)f(x^2) 谁大,C 问 1<x<21<x<2 时 f(2x−1)f(2x-1) 的范围,D 问 −1<x<0-1<x<0 时 f(2−x)f(2-x) 与 f(x)f(x) 谁大。逐项独立判——多选题没有「选一个就走」。

解法一:导数定调逐项判

怎么想到的。 函数给得这么具体,最通用的建档工具就是导数:f′f' 的正负直接给出增减分段,四个选项全都能在这张分段表上读出来。

① 求导定分段。

f′(x)=2(x−1)(x−4)+(x−1)2=(x−1)(2(x−4)+(x−1))=3(x−1)(x−3)f'(x)=2(x-1)(x-4)+(x-1)^2=(x-1)\big(2(x-4)+(x-1)\big)=3(x-1)(x-3)

驻点 x=1x=1、x=3x=3。读符号:x<1x<1 时 f′>0f'>0(增);1<x<31<x<3 时 f′<0f'<0(减);x>3x>3 时 f′>0f'>0(增)。

② 逐项判。

  • A:x=3x=3 处左减右增,是极小值点。对(极小值点是 x=3x=3;极小值是 f(3)=−4f(3)=-4——「点答 xx,值答 yy」,易错点「极值点与极值混用」说的就是这对)。
  • B:0<x<10<x<1 时 x2<xx^2<x(x2x^2 比自己小),而 x2x^2 与 xx 都落在增段 (0,1)(0,1) 里,增段上自变量小则函数值小:f(x2)<f(x)f(x^2)<f(x)。B 说反了,错。
  • C:1<x<21<x<2 时 2x−1∈(1,3)2x-1\in(1,3),落在减段上,故 f(3)<f(2x−1)<f(1)f(3)<f(2x-1)<f(1),即 −4<f(2x−1)<0-4<f(2x-1)<0。对。
  • D:−1<x<0-1<x<0 时,f(x)f(x) 在增段上、x<0x<0,故 f(x)<f(0)=−4f(x)<f(0)=-4;而 2−x∈(2,3)2-x\in(2,3) 落在减段上、2−x<32-x<3,故 f(2−x)>f(3)=−4f(2-x)>f(3)=-4。一拼:f(2−x)>−4>f(x)f(2-x)>-4>f(x)。对。

故选 ACD。

解法二:作差配方逐项判

怎么想到的。 这条路不碰导数——要证「谁比谁大」,直接作差、因式分解、逐因子定号。三次函数的好处是这些差全都拆得开。这就是作差定号。

A:证 x=3x=3 是极小值点,即证在 33 附近 f(x)≥f(3)f(x)\ge f(3):

f(x)−f(3)=x3−6x2+9x−4−(−4)=x3−6x2+9x=x(x−3)2f(x)-f(3)=x^3-6x^2+9x-4-(-4)=x^3-6x^2+9x=x(x-3)^2

x>0x>0 时 x(x−3)2≥0x(x-3)^2\ge 0,等号仅在 x=3x=3 成立——33 附近的函数值都不低于 f(3)f(3)。A 对(顺带:x=3x=3 还是 (0,+∞)(0,+\infty) 上的最小值点)。

B:用一般作差式 f(u)−f(v)=(u−v)(u2+uv+v2−6(u+v)+9)f(u)-f(v)=(u-v)\big(u^2+uv+v^2-6(u+v)+9\big)。括号关于 u,vu,v 都递减,最小值在 u=v=1u=v=1 处取 00,故在 (0,1)(0,1) 上括号严格为正——即 ff 在 (0,1)(0,1) 上增。于是 x2<xx^2<x 给出 f(x2)<f(x)f(x^2)<f(x)。B 错(与解法一同一句结论,这里用它自己的作差证出)。

C:先代进去再拆。f(2x−1)=(2x−2)2(2x−5)=4(x−1)2(2x−5)f(2x-1)=(2x-2)^2(2x-5)=4(x-1)^2(2x-5),在 (1,2)(1,2) 上 (x−1)2>0(x-1)^2>0、2x−5<02x-5<0,故

f(2x−1)<0f(2x-1)<0

再看与 −4-4 的差:

f(2x−1)+4=4(x−1)2(2x−5)+4=4(x−2)2(2x−1)>0f(2x-1)+4=4(x-1)^2(2x-5)+4=4(x-2)^2(2x-1)>0

(展开两边都是 8x3−36x2+48x−168x^3-36x^2+48x-16,恒等。)故 f(2x−1)>−4f(2x-1)>-4。C 对。

D:直接作差:

f(2−x)−f(x)=(1−x)2(−2−x)−(x−1)2(x−4)=(x−1)2((−2−x)−(x−4))=2(x−1)2(1−x)f(2-x)-f(x)=(1-x)^2(-2-x)-(x-1)^2(x-4)=(x-1)^2\big((-2-x)-(x-4)\big)=2(x-1)^2(1-x)

在 (−1,0)(-1,0) 上 (x−1)2>0(x-1)^2>0、1−x>01-x>0,故 f(2−x)−f(x)>0f(2-x)-f(x)>0。D 对。

故选 ACD。

教学图:f(x)=(x−1)²(x−4) 的曲线,以 x=1、x=3 为界分成增-减-增三段并各标「增」「减」;(1, 0) 极大、(3, −4) 极小两点标出,y=0 与 y=−4 两条水平参考线给出 C 的上下界;三个判读区各自贴在自己那段自变量区间旁——B 的 (0,1) 段标「增段上 x²<x ⇒ f(x²)<f(x)」,C 的 (1,2) 段标「2x−1 落在减段 ⇒ −4<f(2x−1)<0」,D 的 (−1,0) 与 (2,3) 两段用绿色底色对照并各标 f(x)<−4、f(2−x)>−4

这两条路差在哪。 解法一花一次求导,换来整张增减分段表,四个选项全在上面读——判「趋势」它最快。解法二不求导,把每个选项变成一次作差分解——判「两点谁大」它常常更短(A 的那个 x(x−3)2x(x-3)^2 就是一击)。考场上的实际顺序是:解法一建档,解法二里那几手分解当验算——尤其是 C 的 4(x−2)2(2x−1)4(x-2)^2(2x-1),值得亲手拆一遍。

🕳️ 避坑

  • A 的说法是「极小值点」:答 x=3x=3 对,答 −4-4 错——「点答 xx,值答 yy」。
  • B 的方向别拧:0<x<10<x<1 时是 x2<xx^2<x(不是 x2>xx^2>x),增段上自变量小函数值就小。
  • C 的区间是开的:x=2x=2 时 f(2x−1)=f(3)=−4f(2x-1)=f(3)=-4 恰好顶到下界——开区间救了它,闭区间就错。
  • D 别急着代值试:x=−0.5x=-0.5 碰巧 f(2.5)>f(−0.5)f(2.5)>f(-0.5) 不代表全区间成立——要判的是整段,作差或单调性才有管辖权。

本题涉及的教材页

共 3 页