同构解题效率倍增

(整期优先)网络出版时间:2021-03-04
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同构解题 效率倍增

杨帆

新疆 乌鲁木齐市高级中学 830049


2020年高考已经落下帷幕,高考数学试卷结构稳定,难易适中,题型稳定,表达创新。强调核心素养,突出关键能力,落实立德树人,符合高考数学科目《考试说明》的要求。其中几道题用同构式求解,解题效率倍增。

同构式是指除了变量不同,结构、形式都相同的表达式。同构式在方程、解析几何、数列、不等式中均有应用。

对于一个等式或不等式,如果对其通过移项、取对数、利用指对恒等式等各种手段将其变形,使其左右两边呈现形式完全一样的状态,接着可以构造函数,结合函数单调性等来对式子进行处理。

1 2020年高考全国II卷理科第12题)60403f395e281_html_752f544688b367ea.gif ,则

A.60403f395e281_html_d67085ae4d72737a.gif B. 60403f395e281_html_b48e53913e67b6af.gif C. 60403f395e281_html_92dcbb9852f11f3b.gif D. 60403f395e281_html_da3be0755cec63d2.gif

用同构求解:

60403f395e281_html_536527244d4da6.gif

由于左右两个式子结构相同,可以构造同构函数60403f395e281_html_d1df8aabaccb37db.gif

于是60403f395e281_html_8f5c0ffbb70a2182.gif60403f395e281_html_d1df8aabaccb37db.gif60403f395e281_html_92ed3f5a2c93acea.gif 上的增函数

60403f395e281_html_44b219bdb8030c9e.gif

60403f395e281_html_b48e53913e67b6af.gif 故答案为B.

22020年高考全国I卷理科第12题)60403f395e281_html_d76da1d4f4769fc0.gif ,则

A.60403f395e281_html_7a5cb13f33f63713.gif B. 60403f395e281_html_52d2ba72098506aa.gif C. 60403f395e281_html_36fe9706706b4492.gif D. 60403f395e281_html_ffecda72f545d1ed.gif

用同构求解:

解:60403f395e281_html_2e58ba9e2bf21732.gif

由于左右两个式子结构相同,可以构造同构式60403f395e281_html_4aca08c43fbddc4b.gif

60403f395e281_html_3a527984326208bd.gif,则60403f395e281_html_6b0d059927fc6e7d.gif60403f395e281_html_e21dabc791d74b09.gif ,∴60403f395e281_html_c973399f4aea06c6.gif

60403f395e281_html_3a527984326208bd.gif60403f395e281_html_5ce4b56110e36578.gif是增函数且60403f395e281_html_c973399f4aea06c6.gif

60403f395e281_html_79bb786fa237df0f.gif .故答案是B.

2 2020新高考山东卷第21题)已知函数60403f395e281_html_908c6e2be91a1472.gif .(Ⅰ)当60403f395e281_html_24ffc65614d4ecbb.gif 时,求曲线60403f395e281_html_f970408258296cdb.gif 在点60403f395e281_html_8f8341d809de6f65.gif 处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积;(Ⅱ)若60403f395e281_html_7789fb9a1cd0936d.gif 恒成立,求60403f395e281_html_f1959dc1ed8bfe4e.gif 的取值范60403f395e281_html_4996fb27c5215112.png 围.

解:(I)略;(II用同构求

解法一:若60403f395e281_html_7789fb9a1cd0936d.gif ,则60403f395e281_html_f4e45a8b05f42134.gif

60403f395e281_html_2cf1d80a30b4ac03.gif60403f395e281_html_7fd22bf69e830554.gif

由于左右两个式子结构相同,可以构造同构式:60403f395e281_html_99460cdaec4ecbf3.gif

构造函数60403f395e281_html_60504d0be1a6913d.gif60403f395e281_html_a2590b939fa3f0ba.gif60403f395e281_html_ec644ae371d061fc.gif是增函数且60403f395e281_html_43e5746610ab0411.gif

60403f395e281_html_2061129be0c9a6a0.gif

60403f395e281_html_9cbf8c10107e88e9.gif60403f395e281_html_b29e08afadd262b8.gif

60403f395e281_html_52733ee580b2320a.gif60403f395e281_html_21a232f763c0917a.gif60403f395e281_html_8c057dfe7b805d48.gif60403f395e281_html_6be2b19c29b53ab3.gif

60403f395e281_html_7cb5f68613eb7cb4.gif

60403f395e281_html_d756ba978214088c.gif ,即60403f395e281_html_f1959dc1ed8bfe4e.gif 的取值范60403f395e281_html_4996fb27c5215112.png 围是60403f395e281_html_c4b328a1fffd5328.gif

解法二 60403f395e281_html_7789fb9a1cd0936d.gif ,则60403f395e281_html_f4e45a8b05f42134.gif

60403f395e281_html_2cf1d80a30b4ac03.gif60403f395e281_html_3fd15760dc61f9b0.gif同构:60403f395e281_html_596eb62363d60386.gif

构造函数60403f395e281_html_d3a7f4b9d8898176.gif则易得60403f395e281_html_89d27d61c52ee10b.gif在从而60403f395e281_html_5f13d7e1e6cf8d71.gif60403f395e281_html_f1959dc1ed8bfe4e.gif 的取值范60403f395e281_html_4996fb27c5215112.png 围是60403f395e281_html_c4b328a1fffd5328.gif

3 2020新疆维吾尔自治区二模第21题)已知函数60403f395e281_html_6a1ed5cb876b433f.gif .(Ⅰ)求函数60403f395e281_html_caa238913b497f2f.gif 零点个数;(Ⅱ)若60403f395e281_html_c0c4f660a82e6c5c.gif 时,60403f395e281_html_7017fe5159c8c814.gif 恒成立,求实数60403f395e281_html_f1959dc1ed8bfe4e.gif 的取值范60403f395e281_html_4996fb27c5215112.png 围.

解:(Ⅰ)略;(Ⅱ)解法一 ∵ 60403f395e281_html_854cfb978ca4ea94.gif60403f395e281_html_38a48934b2363359.gif

60403f395e281_html_a54b00ce4425e395.gif ,即 60403f395e281_html_497886e202de6894.gif

由于左右结构相同,构造同构函数60403f395e281_html_d7a97bcf6dd6c473.gif

60403f395e281_html_15ee516a7890bb2.gif 等价于60403f395e281_html_4250e68bbc8e22e9.gif ,即60403f395e281_html_16ab22cb78d11370.gif60403f395e281_html_44dc96c740c1619e.gif

60403f395e281_html_53c10efb1314f192.gif ,易得60403f395e281_html_b89ddd25cf95ccc4.gif 的最大值为60403f395e281_html_95e079b891f32d15.gif .∴实数60403f395e281_html_f1959dc1ed8bfe4e.gif 的取值范60403f395e281_html_4996fb27c5215112.png 围是60403f395e281_html_88670619907ddd12.gif

(Ⅱ)解法二 ∵ 60403f395e281_html_854cfb978ca4ea94.gif60403f395e281_html_38a48934b2363359.gif

60403f395e281_html_a54b00ce4425e395.gif ,构造同构式:60403f395e281_html_d53d044a58ab7e84.gif

60403f395e281_html_a8c47831b2763ffe.gif ,则60403f395e281_html_791e849955cd309a.gif 等价于60403f395e281_html_4250e68bbc8e22e9.gif ,即60403f395e281_html_16ab22cb78d11370.gif60403f395e281_html_44dc96c740c1619e.gif .设60403f395e281_html_53c10efb1314f192.gif ,易得60403f395e281_html_b89ddd25cf95ccc4.gif 的最大值为60403f395e281_html_95e079b891f32d15.gif

∴实数60403f395e281_html_f1959dc1ed8bfe4e.gif 的取值范60403f395e281_html_4996fb27c5215112.png 围是60403f395e281_html_88670619907ddd12.gif

理性思维在数学素养中起着最本质、最核心的作用。数学科高考突出理性思维,将数学关键能力与“理性思维”的学科素养统一起来,在数学应用、数学探究等方面突出体现了理性思维和关键能力的考查。上述高考试题不仅考查学生运用所学知识分析、解决问题的能力,同时也考查学生的观察能力、运算能力、推理判断能力与灵活运用知识的综合能力。为新课标教学和高考复习指明了方向。

参考文献:

1.2020年高考数学全国卷试卷(全国I卷,II卷,III卷,山东卷);

2.2020年高考数学全国卷试题评析,微信公众号“中国考试”,2020.7.7;

3.MST 《高考数学满分突破》压轴题系列1-3,2020.1.