同一骨架 2010 年河南预赛(高二卷) 第 13 题 · P009934
把曲线交点改写为单变量函数的同一水平线交点,再证明单调段与峰值的位置。仅凭图形看出两个交点不够,还要比较峰两侧或后续波峰,才能控制交点的相对位置与数量。
前题需比较一个峰两侧下降的不对称性来约束弦方向;后题要比较不同波峰的高度,避免把后续交点漏掉。
已知 为正实数,若曲线 与椭圆
交于 两个不同的点,求证:直线 的斜率 。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
先独立尝试,再展开工具说明与想法来源。
先回想这道题的想法,再试试当前题。
椭圆参数化与和差公式把弦的方向转成平均角;对数比较式可由 证明,也可直接求导。
想法从哪来:弦斜率看似该用中值定理,但中间点未必受到交点条件的足够约束。先把两个交点放到椭圆上半部的角参数中,再取对数消掉指数,两点就是同一单峰函数的等高点。目标斜率界对应一族固定方向的平行线,考察x减常数倍y比直接求斜率更干净。峰值左右相同角距离处的函数值并不相等,比较这个不对称性,就能判断两等高点哪边偏得更远,继而比较所需线性组合。偏移超过小区间时直接由角度范围处理,只有剩余范围才用对数不等式;全程利用两点不同得到严格性。
用椭圆上半部的角参数表示交点。两交点对应同一函数值,比较极大点两侧等距离处的函数值即可比较两侧偏角。
因 ,交点均在椭圆上半部。写成
交点条件等价于
而
故 只在 处取得极大值。两个不同交点必可写为
其中 ,并令 为横坐标较大的点。
先证 。若 ,因 ,结论成立。若 ,则
因此在极大点左侧按同样角距离下降得更慢。结合 ,即得 。
现在
在两交点处分别为 与 。由 得
又 ,故
指数函数严格递增,故 时也有 ,斜率为正;两交点不同保证以上不等号严格。
指数曲线与椭圆的交点可通过“椭圆参数加取对数”化成同一水平线的两根;比较峰值两侧的不对称下降量即可控制弦斜率。
需用椭圆角参数建立单峰函数,再比较极大点两侧同高根的不对称距离,最后转回弦斜率严格界。
同一骨架 2010 年河南预赛(高二卷) 第 13 题 · P009934
把曲线交点改写为单变量函数的同一水平线交点,再证明单调段与峰值的位置。仅凭图形看出两个交点不够,还要比较峰两侧或后续波峰,才能控制交点的相对位置与数量。
前题需比较一个峰两侧下降的不对称性来约束弦方向;后题要比较不同波峰的高度,避免把后续交点漏掉。
已记下,谢谢!