【高考数学巧遇拉格朗日中值定理】拉格朗日定理例题详解

  摘 要:高中数学新课程新增加了近、现代数学思想,这为中学传统的数学内容注入了活力,也为解决一些初等数学问题的方法提供了更多的选择. 尤其在近几年的高考中,出现了以拉格朗日定理为背景的试题. 本文并非想要用拉格朗日中值定理结论来解决高考题,因为前人已经做的够多了,在此本文是试图探索运用拉格朗日中值定理的思想来解决高考题,体现的是高观点下的初等数学.
  关键词:拉格朗日中值定理;高考题;不等式
  拉格朗日中值定理及其证明
  拉格朗日中值定理,若函数f满足如下条件:
  (Ⅰ)f在闭区间[a,b]上连续;
  (Ⅱ)f在开区间(a,b)内可导;
  则在(a,b)内至少存在一点ξ,使得 f′(ξ)=.
  证明:设k=?圯f(b)-f(a)-k(b-a)=0.
  构造辅助函数g(x)=f(x)-f(a)-k(x-a),则g′(x)=f′(x)-k.
  由于g(x)在[a,b]连续,在(a,b)可导,g(a)=g(b)=0.
  根据罗尔定理,存在ξ∈(a,b)使g′(ξ)=f′(ξ)-k=0,
  即f′(ξ)=k=,定理得证.
  例解拉格朗日中值定理思想在高考题的运用
  例1 (2004年四川卷第22题)
  已知函数f(x)=ln(1+x)-x,g(x)=xlnx.
  (I)求函数f(x)的最大值;
  (II)设0  解:(Ⅰ)略;
  (Ⅱ)证?摇 先考虑要证的不等式0a时,G′(x)>0,因此G(x)在(a,+∞)上为增函数.
  从而,当x=a时,G(x)有极小值G(a).
  因此G(a)=0,由于b>a,所以G(b)>0,即00时,F′(x)a,所以F(b)a时,G′(x)>0,因此G(x)在(a,+∞)上为增函数.
  从而,当x=a时,G(x)有极小值G(a).”
  最终通过函数G(x)得出原不等式“0-1,且x≠0)才能求解第(Ⅱ)题,学生会较难想到要运用第一小题的结论,而且解第(Ⅰ)题需要花较多的时间,这使得有限的时间变得更少,这样,对于学生来说是一个挑战. 若运用拉格朗日中值定理不仅可以不用考虑第(Ⅰ)题的结论,而且可以运用拉格朗日中值定理较快接近证明的结果,不需要太多技巧,经过适当的步骤,就可以轻松的得到结论.
  ?摇可以运用拉格朗日中值定理来解决问题的高考题有:(在这里不一一具体解答)
  1. (2006年四川卷理第22题)
  已知函数f(x)=x2++alnx(x>0),f(x)的导函数是f′(x),对任意两个不相等的正数x1,x2,证明:
  (Ⅰ)当a≤0时,>f.
  2. (2007年高考全国卷Ⅰ第20题)
  设函数f(x)=ex-e-x.?摇
  (Ⅱ)若对所有x≥0都有f(x)≥ax,求a的取值范围.
  3. (2007年安徽卷18题)
  设a≥0,f(x)=x-1-ln2x+2alnx(x>0).
  (Ⅱ)求证:当x>1时,恒有x>ln2x-2alnx+1.
  4. (2009年辽宁卷理21题)
  已知函数f(x)=x2-ax+(a-1)lnx,a>1.
  (Ⅱ)证明?摇若a-1.
  5. (2010全国卷Ⅰ第20题)
  已知函数f(x)=(x+1)lnx-x+1.
  (Ⅱ)证明:(x-1)f(x)≥0.
  总结
  从以上的分析中,我们可以看到拉格朗日中值定理的种种好处. 首先,可以化简繁琐的计算;其次, 可以省略很多复杂的区间单调性讨论和参数的取值讨论的问题,避免思维的局限性;最后,运用拉格朗日中值定理的思想可以使思路更为清晰、自然,体现了高观点解题的优越性. 更为重要的是让读者知道解题的来龙去脉,之所以然,领会到学习数学并不是记忆简单的公式和定理,生搬硬套公式和定理. 学习定理既要掌握定理本身的内容,更要真正掌握定理的本质,内化定理的思想方法及其对以后解题思路的灵活性,达到融会贯通,举一反三的效果. 拉格朗日中值定理是大学数学的一个重要定理, 把这些定理与中学数学的知识联系起来,这样不仅可以使我们加深对现代数学的理解,而且能使我们更好的把握中学数学的本质和关键,从而可以居高临下的处理问题(拉格朗日中值定理在中学数学中的运用).

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