(20)(本小题满分 13 分) 设函数 f(x)=a x…——2013 高考数学第 18 题答案解析

2013_退役省自主命题 (2013·文)

2013 全国 第 18 题 解答题 区分题
2013_退役省自主命题 (2013·文)

(20)(本小题满分 13 分)

设函数 $f(x)=a x-\left(1+a^{2}\right) x^{2}$,其中 $a>0$,区间 $I=\{x \mid f(x)>0\}$.
(I)求 $I$ 的长度(注:区间 $(\alpha, \beta)$ 的长度定义为 $\beta-\alpha$;
(II)给定常数 $k \in(0,1)$,当 $1-k \leq a \leq 1+k$ 时,求 $I$ 长度的最小值.

参考答案(1) 令 $f(x)=x\left[a-\left(1+a^{2}\right) x\right]=0$ 解得 $x_{1}=0 \quad x_{2}=\frac{a}{1+a^{2}}$ $\therefore I=\left\{x \left\lvert\, 0<x<\frac{a}{1+a^{2}}\right.\right\}$ $\therefore I$ 的长度 $x_{2}-x_{1}=\frac{a}{1+a^{2}}$; (2) $k \in(0,1)$ 则 $0<1-k \leq a \leq 1+k<2$ 由①$I=\frac{a}{1+a^{2}}$ $I^{\prime}=\frac{1-a^{2}}{\left(1+a^{2}\right)^{2}}>0$,令 $I^{\prime}=0$,得 $a=1$.由于 $0<k<1$ 故 $I$ 关于 $a$ 在 $[1-k, 1)$ 上单调迷增,在 $(1,1+k] \vdash$ 调递减,$I$ 必定在 $a=1-k$ 或 $a=1+k$ 处取得 $\frac{I_{1}}{I_{2}}=\frac{\frac{1-k}{1+(1-k)^{2}}}{\frac{1+k}{1+(1+k)^{2}}}=\frac{2-k^{2}-k^{3}}{2-k^{2}+k^{3}}<1$ $I_{1}<I_{2}$ $$ \therefore I_{\min }=\frac{1-k}{2-2 k+k^{2}} $$ 因此当 $a=1-k$ 时,$I$ 在区间 $[1-k:+k]$ 上取征最小值 $\frac{1-k}{2-2 k+k^{2}}$

完整解析 · 逐步详解

【答案】①令 $f(x)=x\left[a-\left(1+a^{2}\right) x\right]=0$
解得 $x_{1}=0 \quad x_{2}=\frac{a}{1+a^{2}}$
$\therefore I=\left\{x \left\lvert\, 0$\therefore I$ 的长度 $x_{2}-x_{1}=\frac{a}{1+a^{2}}$
②$k \in(0,1)$ 则 $0<1-k \leq a \leq 1+k<2$
由①$I=\frac{a}{1+a^{2}}$
$I^{\prime}=\frac{1-a^{2}}{\left(1+a^{2}\right)^{2}}>0$,令 $I^{\prime}=0$,得 $a=1$.由于 $0故 $I$ 关于 $a$ 在 $[1-k, 1)$ 上单调迷增,在 $(1,1+k] \vdash$ 调递减,$I$ 必定在 $a=1-k$ 或 $a=1+k$ 处取得 $\frac{I_{1}}{I_{2}}=\frac{\frac{1-k}{1+(1-k)^{2}}}{\frac{1+k}{1+(1+k)^{2}}}=\frac{2-k^{2}-k^{3}}{2-k^{2}+k^{3}}<1$
$I_{1}

$$ \therefore I_{\min }=\frac{1-k}{2-2 k+k^{2}} $$

因此当 $a=1-k$ 时,$I$ 在区间 $[1-k:+k]$ 上取征最小值 $\frac{1-k}{2-2 k+k^{2}}$,
【解析】第(1)题求解一元二次不等一"唃定区问 $I$ 的取脏讵围,根据题意能够求出 $I$ 的长度,简单题;第②题要能理解其实就是求 $I$ 关工 $a$ 在给定区何 小最小值,通过求导就能确定最小值是当 $a$ 取何值,但此题易错点在于需要比较 $a$ 在!- 与 $1+k$ 处 $I$ 的大小,利用作差或作商都可以解决,出题思路比较新颖,容易迷惑,但只要能移理解题意,基本能够求解出来。

【考点定位】考查二次不等巧的求解,以及导数的计算和应用,并考查分类讨论思想和综合运用数学知识解决问题的能力。

✅ 来源:2013年 · 全国 · 2013_退役省自主命题 (2013·文) · 第 18 题 · 本题已通过人工审核与系统自动校验

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