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新定义压轴题的解题探究
——以2026年新课标I卷第19题为例
郭雄师
邯郸市第五中学
一、高考真题呈现
已知函数的定义域为,且当时,.对任意,定义集合.
(1)若当时,,求;
(2)若是奇函数,,且,证明:;
(3)设满足:①若,则;②当时,.
(i)证明:;
(ii)证明:在区间上单调递增.
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二、试题解答
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解:由题意可知
且;
当,即1时,,解得;
当,即1时,,解得;
所以.
(1)若当时,,求;
3
解:已知为奇函数,且定义域为,所以,
所以有
当时,若,则,,此时,
当时,若,则,,此时.
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(2)若是奇函数,,且,证明:;
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解:当,且时,可分为以下三种情况:
①,此时,,因为
,所以,
②,此时,
,因为,所以
③,此时,,所以.
综上所述,.
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(2)若是奇函数,,且,证明:;
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分析
(3)设满足:①若,则;②当
时,.(i)证明:;
证明结论
调用条件,导出矛盾
构造关于的不等式
反证法:
假设
在处无具体解析式
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分析
(3)设满足:①若,则;②当
时,.(i)证明:;
证明结论
调用条件,导出矛盾
构造关于的不等式
反证法:
假设
在处无具体解析式
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分析
(3)设满足:①若,则;②当
时,.(i)证明:;
思路1:取
有
所以
,使得
进而
在上的性质未知,所以未知
构造关于的不等式
若能
矛盾
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分析
(3)设满足:①若,则;②当
时,.(i)证明:;
思路2:
有
所以
构造变量,有
构造关于的不等式
由条件②知,,导出矛盾
利用了在上的单调性
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解:假设,则,使得,所以,因为,且在上单调递增,所以,从而可得.
又,所以,从而有,所以,与矛盾,所以.
(3)设满足:①若,则;②当
时,.(i)证明:;
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(3)设满足:①若,则;②当
时,.(ii)证明:在区间上单调递增.
分析
(2)若是奇函数,,且,证明:;
(3)设满足:①若,则;②当时,.
尝试先求得在和时,值的大小关系,以便进一步研究函数的性质.
猜想:“当时,”
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(3)设满足:①若,则;②当
时,.(ii)证明:在区间上单调递增.
分析
(2)若是奇函数,,且,证明:;
(3)设满足:①若,则;②当时,.
猜想:“当时,”
采用反证法证明,原因有两点:
1、抽象函数,无具体解析式
2、这是一个全称量词命题
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(3)设满足:①若,则;②当
时,.(ii)证明:在区间上单调递增.
第一步:用反证法证明“当时,”
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证明:当时,
思路1
,
,
思路2
,
,
引理:若,
则有
,
,
思路3
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(3)设满足:①若,则;②当
时,.(ii)证明:在区间上单调递增.
思路1
(i)先证明,
若,
使得
则,
使得
则
所以
+ -
又,
所以
又,
所以,矛盾
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(3)设满足:①若,则;②当
时,.(ii)证明:在区间上单调递增.
思路1
(ii)证明,
若,
使得
则,
使得
所以
,所以
,所以,矛盾
-
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(3)设满足:①若,则;②当
时,.(ii)证明:在区间上单调递增.
思路1
(iii)证明,
若,
使得
则,
有
所以
与大小未知,
无法寻找中的元素
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(3)设满足:①若,则;②当
时,.(ii)证明:在区间上单调递增.
思路1
(iii)证明,
若,
使得
则,
有
,所以
,
构造变量,
使得
,矛盾
,由条件①知
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解法1:(i)先证明,
若,使得,则,使得.
令,因为在上单调递增,所以有,由条件①知.
又因为= ,所以;又,,所以,所以,所以,与矛盾,所以,.
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(ii)再证明,
若,使得,取,有,
所以.
又,由条件②知,所以;又,所以,所以,与矛盾,所以,
又由(i)的结论可知,,.
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(iii)然后证明,
若,使得,取,再令.所以,即,由条件①知.
又因为,所以;又,由(ii)知,所以,即,与矛盾,所以,.
又由(i)的结论可知,,.
综上,当时,.
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(i)证明,
思路1
(ii)证明,
(iii)证明,
非必要条件
思路2
(ii)证明,
(iii)证明,
(i)
(ii)
解法反思
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(3)设满足:①若,则;②当
时,.(ii)证明:在区间上单调递增.
思路2
(i)证明,
若,
使得
则,
有
所以
,所以
,所以,矛盾
-
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(3)设满足:①若,则;②当
时,.(ii)证明:在区间上单调递增.
思路2
(ii)证明,
若,
使得
则,
使得
,所以
,
构造变量,
使得
,
与矛盾
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解法2:(i)若,使得,则,使得,所以由条件①知.由条件②知,所以;又,所以,所以,与矛盾.所以,.
(ii)若,使得,则,使得,
令,所以,进而,由条件①知.
又因为,所以;又,由(i)知,所以,即,
与矛盾,所以,.
综上,当时,.
25
解法反思
-
引理:若,
则有
思路3
(i)证明,
(ii)证明,
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解法3:先证明一个引理:若,则有
证明:因为,由条件①知,又因为
,所以,进而,所以
,证毕.
(i)若,使得,由条件②知,则,使得,由引理得,这与在上单调递增矛盾,所以,.
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(ii)若,使得,则,使得
又因为,所以,由引理得
,与(i)的结论相矛盾,所以,
综上,当时,.
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(3)设满足:①若,则;②当
时,.(ii)证明:在区间上单调递增.
第二步:证明在区间上单调递增.
定义法证明
取,且
则,
都有
只需,
构造,
即可证明
不妨令
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(3)设满足:①若,则;②当
时,.(ii)证明:在区间上单调递增.
解:取,且,令,所以,由条件①知.
又因为,所以,进而
,即,所以在区间上单调递增.
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根据函数在上的单调性与有界性,对原题进行变式与推广:
变式1:底数的一般化,把底数由2推广为实数
变式2:改变负半轴函数解析式,使函数在上有下界无上界
变式3:变式2的一般化
变式4:改变负半轴函数解析式,使函数在上有上界无下界,并改变其单调性
变式5:变式4的一般化
三、试题变式与推广
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三、试题变式与推广
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变式1(底数的一般化)
已知函数的定义域为,且当时,.对任意
,定义集合.
(1)若当时,,求;
(2)若是奇函数,,且,证明:;
(3)设满足:①若,则;②当时,.
(i)证明:;
(ii)证明:在区间上单调递增.
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三、试题变式与推广
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变式2(改变负半轴函数解析式,使函数在上有下界无上界)
已知函数的定义域为,且当时,.对任意,定义集合.
(1)若当时,,求;
(2)若是奇函数,,且,证明:;
(3)设满足:若,则.
(i)证明:当时,;
(ii)证明:在区间上单调递增.
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三、试题变式与推广
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变式3(变式2的一般化)
已知函数的定义域为,且当时,满足:①单调递增,②,③.对任意,定义集合
.设满足:若,则.
(i)证明:当时,;
(ii)证明:在区间上单调递增.
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三、试题变式与推广
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变式4(改变解析式,使函数在上有上界无下界,并改变其单调性)
已知函数的定义域为,且当时,.对任意,定义集合.
(1)若当时,,求;
(2)若是奇函数,,且,证明:;
(3)设满足:若,则.
(i)证明:当时,;
(ii)证明:对,若,则.
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三、试题变式与推广
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变式5(变式4的一般化)
已知函数的定义域为,且当时,满足:①单调递减,②,③.对任意,定义集合
.设满足:若,则.
(i)证明:当时,;
(ii)证明:对,若,则.
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四、试题评析
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本题以新定义集合为载体,整合集合概念、子集关系、分段函数不等式、函数奇偶性、单调性定义、反证法等核心知识,设置了有梯度的三个设问,层层递进.重点考查了数学抽象和逻辑推理数学核心素养.
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五、复习启示
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结合该试题的考查特征,我认为其对日常课堂教学和复习备考有两点启示.
强化语言转换训练.
回归定义和逻辑链条.减少套路化题型重复训练,引导学生从定义出发,训练“否定结论-寻找反例-构造变量-调用条件-导出矛盾”的完整推理链条.
谢谢倾听,请批评指正!
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