来源:市场资讯

(来源:数海漫游)

被誉为“新高考史上最难题”的2026年全国一卷第19题,据初步统计,浙江省仅不到10位同学完整做出,该数据显著低于2024、2025年压轴题,进一步支撑本题坐稳“最难题”宝座。

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以上就是传说中的“最难题”,建议没做过的同学先花20~30分钟尝试。这题的难分为两部分——1、形式新颖、读题困难。大部分同学只能将题目条件吗盲目带入做题,缺少理智与“方向感”;2、思维量大,容易伪证。对于“连续”的定义都没有学过的高中生来说,解决一道抽象函数题,能入手的点太少了——不少同学都从单调区间出发讨论,引发伪证。

但是,这道题真的难到高中生无法自然地解决吗?实则不然!今天,请你花半个小时时间,跟着林老师的思路,一步一步将这道题“抽丝剥茧”,以命题者的视角,分析这道题的前世今生。

题目解析

前两问难度不大,大家看解析就能看懂。接下来,我们解析最难的第3问。

深度解析

这道题彻底抛弃了我们学习了三年的“给解析式、求导数、画图像”的导数题传统三板斧,用抽象的集合定义和公理化条件,构建了一个庞大而复杂的逻辑网络。

Part 1:命题背景

注:Part 1看不懂没关系,可以直接从Part 2开始看。

高中三年,我们遇到的函数通常有着具体的解析式(如 或 ),但这道题没有。它将函数f与集合D糅合,两者互相影响——这在高等数学中极为常见,如:实变函数、凸优化、泛函分析等。

事实上,集合D有着深刻的实际意义。对于任意函数 ,我们定义它的上水平集为 ,即所有使得函数值大于常数 的自变量构成的集合。如果我们令 ,那么 实际上就是:将高度为 的上水平集,向左平移 个单位的结果。

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如上图, 刻画的是函数在 这一点的“向上生长潜力”或“正向改善步长集”(向右迈d步,函数值增长)。理解了这一点,后续条件就直观了。

全题最核心的条件 ①:若 ,则 。是一种拓扑预序约束。它意味着:函数的局部平移拓扑形态大小与函数值正相关——“函数值越大的点,其对应的相对上水平集越小”。命题人利用这个直观约束,将左半轴已知的指数函数形态,强行“传染”并延拓到右半轴的未知领域。

Part 2:直观理解(“登山模型”)

考场上,遇到一堆代数符号很容易头晕,因此我们可以在脑海中建立一个直观的物理模型:比如“爬山”。

函数 代表连绵起伏的山脉,横坐标 是你所在的水平位置,纵坐标 是你的海拔高度。集合 是一本专属的“登高秘籍”。假设你现在站在位置 ,这本秘籍里记录了所有的跳跃步长 ( 是往前跳, 是往后跳)。只要你按照秘籍上的步长 跳出去,落地后的海拔,绝对比你起跳时的海拔高。

已知地形():在原点左侧,这是一座形态极其确定的山。越往右坡度越陡,海拔从无限趋近于 0 慢慢爬升,直到无限趋近于 1。在这半边,只要你往前跳(),就一定会升高。

条件 ① :“若 ,则 ”的直观翻译是:“站得高的人的登高秘籍,一定也是站得低的人的登高秘籍!!!!!”(后面,我们会频繁用到这个条件)。如果甲站得比乙低,那么任何能让高处的乙继续升高的步伐,给低处的甲用,甲也一定能升高。

条件②:“当 时,。”的直观翻译是:“跨过原点后,立刻出现了一个“盆地”,这里的海拔统统低于原点起跳处的海拔”。

我们的任务是:(i) 证明原点处的海拔至少是 1(跟左侧比,没有发生断崖下跌);(ii) 证明跨过原点后,这座山在右半轴 是一直单调上升的。

Part 3:逐步攻克

对付这种没有解析式的抽象函数,反证法是我们的重要武器。全题的核心战略是:化归思想——将未知区域(右半轴)的探索,通过平移步长 强行拽回已知区域(左半轴)。

(i) 证明: 。

【思路分析】如果 会怎样?因为左半轴的海拔从 0 爬升无限逼近 1 。如果 ,那么在左边无限靠近 0 的地方,一定能找到一个点 ,它的海拔比 还要高!这就形成了“左边高、原点低”的倒挂态势。利用条件①“站得高的人的登高秘籍,一定也是站得低的人的登高秘籍!!!!!”,我们只需在左侧找一个非常小的步长d,d也是原点 0 的秘籍,原点拿着秘籍应该往高处跳,这和条件②矛盾!故得证。

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【严谨解答】

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(ii) 证明: 在区间 单调递增。

要证右侧单调递增,我们需要极其耐心地扒开右侧未知区域的迷雾。这需要分三步进行。

【引理 1:对 , 不可能落在 之间】

【思路分析】如果右边有个高度在 之间的点,它在左半轴 上一定有个“高度相等的双胞胎”。高度相等,秘籍就完全一样(在条件①互换x1,x2即可)。我们利用退回原点的步伐d,A在上升,B却在下降,矛盾!

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【严谨证明】假设存在 使得 。由于左半轴 能取遍 的所有值,必存在 使得 。由条件 ①,高度相等则秘籍相等:。考虑从 退回原点,令步长 。落地 。由第(i)问知 ,海拔升高了,所以 。因为集合相等,所以必有 。即 。由于 ,落地位置 还在负半轴,带入指数函数得 。解得x<0,这与 矛盾!

【结论】在原点右侧,函数值要么 ,要么 ,中间 是禁区。

引理 2:盆地 内的海拔必定全部 】

【思路分析】条件 ② 说盆地低于原点:。由引理1,盆地里的点不能在 之间,如果它不 ,就只能 。如果盆地里出现了 的擎天柱,它比左半轴所有点都高,它的秘籍极小,同样用“退回原点”的步伐就能引发矛盾。

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【严谨证明】同引理1。

【引理 3:整个右半轴,对于所有 ,都有 】

【思路分析】

这是最巧妙的一步。盆地里是 的,那盆地右边能不能突然耸立起一座 的高山?如果存在这样的高山 ,我们利用左半轴的两个点 , 找一个刚好能从 飞跃到高山 的步长 , 那么步长 也是 的秘籍(“站得高的人的登高秘籍,一定也是站得低的人的登高秘籍!!!!!”),由于 的选取非常自由,我们让 后,恰好落在"盆地"里,就推出了矛盾。

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【严谨证明】假设存在 使得 。我们在左侧找两个负数 。因为指数递增,。由条件 ①,。我们找一个刚好能从 跳到高山 的步长:令 。起跳后落点为 。因为高山 ,所以 。既然 ,那么这个步长d对 也必定有效:。这意味着从 起跳,高度也会增加:。落点在哪? 。令两者差距 。我们得出了很强的结论:。由于 可以是任意负数,只要 ,它们的差距 可以是任意正数!这就意味着, 左边的所有坐标 ,其海拔 !又因为 ,所以区间 必然与盆地 有重合。我们在重合区挑一个点 ,推导出 ,与引理2矛盾!

【结论】原点右侧,不可能存在任何高山!对于所有 ,。

【顺水推舟:证明单调递增】

经过三个引理的分析,我们终于看清了这座山的真实面貌:在右侧,它全都在海平面 以下。

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随便挑一个左侧点 ,其高度 。根据条件 ①(“站得高的人的秘籍,一定也是站得低的人的秘籍”):因为 ,所以 对所有 成立。左侧点 的秘籍里有什么?只要往前跳但别越过原点(即步长 ),落地还在左侧,指数函数严格递增,所以必有 。所以集合 全部属于 。既然 ,那么 也全部属于 。

因为 可以是无穷大的负数,所以 可以是无穷大的正数。把所有 的秘籍并起来,就覆盖了所有的正数!即 !证毕。

Part 4:思考与启发

现在再看这道题,是不是有一种“轻舟已过万重山”的酣畅淋漓。

它不仅仅是一道用来区分顶尖考生的考试题,更是一堂生动的高等数学思维启蒙课,带给我们深刻的启示:

1. 告别具象公式。高中阶段,大家习惯了 这种有明确解析式的函数,但在工程、物理和科研的真实世界中,研究对象常常是未知的“黑盒”。这道题告诉我们,数学对象的本质不仅是“代入求值”,更是“满足特定映射关系的规则”。学会直接利用集合的包含关系、拓扑不等式来刻画和控制未知区域的形态,是步入高等数学的第一步;

2. 化归思想。面对 这一片未知的“黑盒”,我们起初一筹莫展。全题解法的核心,就是通过平移变量 ,强行把右侧的矛盾点“拽回”到左侧已知形态的指数函数上进行审判。在证明引理3时,寻找负半轴的“跳板点 ”,宛如在黑暗中扔出石块,利用回声勾勒出了前方深渊的轮廓。这种“将未知投射到已知去寻找矛盾”的能力,是推理的较高境界;

3. 逻辑体系的“蝴蝶效应”。这道题有一个关键的点:题目仅仅在原点右侧挖了一个微小的盆地(条件②),后续却引起了剧烈的连锁反应,直接锁死了函数直至正无穷远处的单调性。这就是数学内部逻辑紧密联系,牵一发而动全身的绝对美感。

最后的最后,我们用一道自己命制的“改编题”收尾。难度较原题稍大,但思维方法几乎完全一致。试着做一做这道题,就能判断你是否已经完全看懂、掌握了2026年全国一卷数学这道“骇人听闻”、99.999%的同学无法完整做对的第19题!

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