1991年高考,湖南、云南、海南三省没有使用全国统一的数学试卷,而是这三省共用一套试卷。本文就和大家分享一下当年三省数学试卷的压轴题。

这道压轴题放在现在难度并不算大,但是题目非常经典,30年后的现在仍然属于常考题型,甚至高中数学学习中都会碰到类似的题目。接下来一起看一下这道题。

第一问证明函数的单调性,常用的方法有定义法和导数法。

证法一:定义法

定义法证明函数单调性可以归结为5个步骤:取值、作差、变形、判号、下结论。

取值取的是自变量的值,即x1、x2;作差做的是函数值之差,即f(x1)-f(x2);变形是将函数值的差进行通分、提公因式、分子分母有理化等处理,最后变形几个多项式的乘除的形式,方便判断符号;判号就是判断差的正负;下结论就是根据自变量的大小及函数值的大小确定函数的单调性。

证法二:导数

导数法证明函数单调性,先求导,再根据导数大于零函数为增函数,导数小于零函数为减函数来判断。

本题中,对f(x)求导并化简后可以得到:f'(x)=[2^(x+1)ln2]/(2^x+1)^2。

因为ln2>0,2^(x+1)>0,(2^x+1)^2>0,所以f'(x)>0,即函数为增函数。

如果本题是判断函数单调性,那么还可以利用函数单调性的一些常用性质快速判断,但是要证明单调性最好还是用定义法和导数法。

第二问证明不等式,先将f(x)的解析式代入后化简,并只需证明当n≥3时2^n-1>2n成立即可。本文介绍三种方法。

方法一:数学归纳法

当n=3时,上面的关系式成立。

假设当n=k(k≥3)时成立,则2^k-1>2k,那么当n=k+1时,2^(k+1)-1=2·2^k-1=2(2^k-1)+1>2·2k+1=2(k+1)+2k-1。

又k≥3,所以2k-1>0,即可证得当n=k+1时不等式依然成立。

方法二:导数法

先构造函数g(x)=2^x-2x-1(x≥3),接下来只需要证明函数值恒大于零即可。

对g(x)求导,得到g'(x)=2^xln2-2。很明显,g'(x)在x≥3上为增函数,所以g'(x)≥g'(3)=8ln2-2=2(ln16-1)>0,所以g(x)为增函数。则有g(x)≥g(3)=2^3-2×3-1=1>0,即g(x)>0恒成立,从而证得结论。

方法三:组合数的性质

根据组合数的计算性质,将2^n写成组合数的形式,然后两边同时减去1(Cn0),一边就变成了2^n-1,另一边就变成了2n再加上其他一些正数的形式,所以可以得到2^n-1>2n。

本题的难度不大,但是属于经典题目,特别是第一问现在仍然经常考试,需要特别注意。