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例题精讲 · 第 00160 题 · 自编两题·连续不一定可导,W 形图像一次数清

分段函数在分界点是否可导,必须左右导数分别算;绝对值方程根的个数,必须先把图像翻折画对再分类。本文用两道自编题分别示范:由左右导数不等判定 x=0 处不可导(并区分连续与可导),以及 |x²−2x| = a 在 a 的五个区间上根的个数(0/2/4/3/2)。每题给完整推导、临界情形验算、采分点与高频错因。题目与数据均为原创自编仿真题。

00160题号全 1000 篇 · 第 第27轮 / 第27册 轮
方向数学·导数与解三角形六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 数学导数与解三角形

一、考点定位与做题顺序

两个考点常被混在一起考,但工具不同。分界点可导性只有一个判据:f′₋(x₀) = f′₊(x₀) 且都存在;用定义算 lim_{h→0⁻} [f(x₀+h)−f(x₀)]/h 与 lim_{h→0⁺} …,不能把两段各自求导后直接把 x₀ 代进去(那是求「导函数的极限」,不等价于该点导数)。

|g(x)| = a 的根数只有一条路:先画 y = |g(x)| 的图像——把 g(x) < 0 的那一段关于 x 轴翻上去,再用水平线 y = a 去数交点;临界值(a = 0、a = 局部峰值)必须单独验,最易漏。

二、逐题精讲

题1

题1 分界点的连续性与可导性

设 f(x) = { x², x ≥ 0;x, x < 0 }。
(1) 判断 f(x) 在 x = 0 处是否连续;(2) 判断在 x = 0 处是否可导,并说明理由;(3) 说明「连续」与「可导」的关系。

解析

(1) 连续。f(0) = 0² = 0;左极限 limx→0⁻ f(x) = lim x = 0;右极限 limx→0⁺ f(x) = lim x² = 0。三者相等,故 f 在 x = 0 处连续。

(2) 不可导。按定义分别算单侧导数:

右导数:f′₊(0) = limh→0⁺ [f(0+h) − f(0)]/h = limh→0⁺ h²/h = limh→0⁺ h = 0。

左导数:f′₋(0) = limh→0⁻ [f(0+h) − f(0)]/h = limh→0⁻ h/h = 1。

0 ≠ 1,左右导数不相等,故 f 在 x = 0 处不可导。(图像上就是左侧直线斜率 1 与右侧抛物线在原点切线斜率 0 形成一个「折角」。)

常见错法辨析:若直接写「x≥0 时 f′=2x,故 f′(0)=0;x<0 时 f′=1」,这只是两段的导函数表达式在 0 附近的值,并不能替代分界点的导数定义——本题右侧恰好是 0 会掩盖错误,把右段换成 2x(右导数 2、左导数 1)时两种做法仍会给出不同判断,可见必须用定义。

(3) 关系。可导 ⇒ 连续,连续 ⇏ 可导。本题即为反例:f 在 0 处连续但不可导。典型反例还有 y = |x| 在原点。反向不成立的原因是可导要求左、右「变化率」也一致,比连续(只要求函数值接得上)更强。

答案 (1) 连续;(2) 不可导(右导数 0、左导数 1,不等);(3) 可导必连续,连续未必可导。

采分点 (1) 三个量各 1 分;(2) 左右导数定义式各 2 分、结论 1 分;(3) 关系 1 分、举出本题或 |x| 为反例 1 分;指出「代导函数」的错法 1 分。

易错点 把两段分别求导再代 x=0,误判可导;只算右导数就下结论;把 f′₋ 写成 −1(把 h→0⁻ 时 h/h 误算成 −1,其实恒为 1);把关系写成「连续⇒可导」。

题2

题2 |x² − 2x| = a 的根数分类

讨论关于 x 的方程 |x² − 2x| = a 的实根个数(a ∈ R)。

解析

第一步 画图像。令 u(x) = x² − 2x = x(x − 2),开口向上、零点 0 与 2、顶点 (1, −1),在 (0, 2) 内 u < 0。取绝对值后,这一段关于 x 轴翻上去,顶点变成 (1, 1)。故 g(x) = |u(x)| ≥ 0,图像呈 W 形:在 (−∞,0] 递减到 0,在 [0,1] 递增到 1,在 [1,2] 递减到 0,在 [2,+∞) 递增到 +∞。

第二步 水平线 y = a 数交点,按五个区间分类:

① a < 0:g(x) ≥ 0,水平线在 x 轴下方,0 个根。
② a = 0:g(x) = 0 ⇔ x(x−2) = 0,得 x = 0、2,2 个根。
③ 0 < a < 1:由 u = a(x²−2x−a=0,Δ = 4+4a > 0,2 根)与 u = −a(x²−2x+a=0,Δ = 4−4a > 0,2 根),共 4 个根。
④ a = 1:u = 1 给 x = 1 ± √2(2 根);u = −1 给 x²−2x+1 = 0,即 (x−1)² = 0,只有 x = 1(重根,计 1 个)。共 3 个根。
⑤ a > 1:u = a 给 2 根(Δ = 4+4a > 0);u = −a 给 x²−2x+a = 0,Δ = 4−4a < 0,无实根。共 2 个根。

第三步 临界验算。a = 1 时中间那段翻折的峰值恰好与水平线相切于 x = 1,是 4 根变 2 根的过渡,必须单列;a = 0 时两处谷底各一个根,也不是 4 根。把 0 < a < 1 取 a = 0.5 验:u = 0.5 → x = 1 ± √1.5(2 根),u = −0.5 → x = 1 ± √0.5(2 根),合计 4 ✓;取 a = 2 验:u = 2 → x = 1 ± √3(2 根),u = −2 无解,合计 2 ✓。

答案 a<0:0 个;a=0:2 个;0<a<1:4 个;a=1:3 个;a>1:2 个。

采分点 画出 W 形图像并指出翻折后峰值 (1,1) 2 分;五个区间各自结论 5×1 分;用判别式或图像说明依据 2 分;a=1 的重根临界说明 2 分;取特例验算 1 分。

易错点 把 |u| 图像画成「整条抛物线上移」或只翻折一半,漏掉 (1,1) 这个局部峰值;漏掉 a=1 的 3 根临界情形,直接写 0/2/4/2;把 a<0 答成 2 根(忽略绝对值非负);判别式 Δ = 4−4a 的符号写反;把重根计成 2 个。

三、规律小结与对照表

考点判据/图像本题结论
分界点连续f(x₀)=左极限=右极限0 = 0 = 0,连续
分界点可导左导数 = 右导数1 ≠ 0,不可导
两者关系可导 ⇒ 连续;连续 ⇏ 可导本题即反例
|g(x)| 图像g<0 段关于 x 轴翻上u 顶点 (1,−1) → g 峰值 (1,1),W 形
根数分类水平线 y=a 与 W 形交点0 / 2 / 4 / 3 / 2
必验临界a=0(谷底)、a=1(峰值相切)a=1 时重根计 1 个,共 3 个

这两题的共同纪律是「别跳图、别跳定义」:可导性用左右导数定义算,绝对值根数先把 W 形画出来再数交点,两个临界值各验一次。少一步,答案就会从 3 根写成 2 根、从不可导写成可导。本题函数与参数均为原创自编仿真题,五类根数与左右导数已逐项回代互验。

四、自测清单

  • 分界点处一律用导数定义算左右导数,不代分段导函数
  • 先判连续再判可导,并记住连续不保证可导
  • 画 |g| 图像时只翻折 g<0 的区间,标出新峰值坐标
  • 根数分类把 a=0 与 a=局部峰值单列,不并入开区间
  • 每类取一个具体 a 值代回方程验根数
  • 重根只计 1 个实根,别按 2 个算
编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(数学):导数及其应用、函数性质、解三角形与不等式相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(数学科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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