7.极值点偏移之函数的选取.doc
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1、公众号:渝城高中数学会公众号:渝城高中数学会 608396916608396916高中数学资料分享高中数学资料分享 QQQQ 群:群:608396916608396916 欢迎大家关注公众号,获取最新消息!欢迎大家关注公众号,获取最新消息!WordWord 文档进文档进 QQQQ 群:群:608396916608396916 下载!下载! 1 1 7 7 极值点偏移极值点偏移之之函数的选取函数的选取 极值点偏移问题,其解题策略是将多元问题(无论含参数或不含参数)转化为一元问题,过程都需要构造 新函数. 那么,关于新函数的选取,不同的转化方法就会选取不同的函数.www-2-1-cnjy-com
2、例例 1 1:已知函数 exf xax有两个不同的零点 1 x, 2 x,其极值点为 0 x (1)求a的取值范围; (2)求证: 120 2xxx; (3)求证: 12 2xx; (4)求证: 12 1x x 解:(1) exfxa,若0a ,则 0fx, f x在R上单调递增, f x至多有一个零点,舍去;则必有0a ,得 f x在,lna上递减, 在ln , a 上递增,要使 f x有两个不同的零点,则须有ln0efaa (严格来讲, 还需补充两处变化趋势的说明: 当x 时, f x ; 当x 时, f x ) (3)由所证结论可以看出,这已不再是 f x的极值点偏移问题,谁的极值点会是
3、 1 呢?回到题设条件: 公众号:渝城高中数学会公众号:渝城高中数学会 608396916608396916高中数学资料分享高中数学资料分享 QQQQ 群:群:608396916608396916 欢迎大家关注公众号,获取最新消息!欢迎大家关注公众号,获取最新消息!WordWord 文档进文档进 QQQQ 群:群:608396916608396916 下载!下载! 2 2 (ii)构造函数 2G xg xgx,则 (4)(i)同上; 公众号:渝城高中数学会公众号:渝城高中数学会 608396916608396916高中数学资料分享高中数学资料分享 QQQQ 群:群:60839691660839
4、6916 欢迎大家关注公众号,获取最新消息!欢迎大家关注公众号,获取最新消息!WordWord 文档进文档进 QQQQ 群:群:608396916608396916 下载!下载! 3 3 (ii)构造函数 1 G xg xg x ,则 当01x时,10 x ,但因式 1 eex x x的符号不容易看出,引进辅助函数 1 eex x xx,则 11 e1 ex x x x ,当0,1x时, 0 x,得 x在0,1上递增,有 10 x,则 0G x , 得 G x在0,1上递增, 有 10G xG, 即 1 01g xgx x ;【来源: 21 世纪 教育 网】 (iii)将 1 x代入(ii)中
5、不等式得 12 1 1 g xg xg x ,又 2 1x , 1 1 1 x , g x在1,上递增, 故 2 1 1 x x , 12 1x x 点评:虽然做出来了,但判定因式 2 22 ee 2 xx x x 及 1 eex x x的正负时,均需要辅助函数的介入,费了一番 功夫,虽然 g x的极值点是 1,理论上可以用来做(3)、(4)两问,但实践发现略显麻烦,我们还没有 找到理想的函数21*cnjy*com 再次回到题设条件: 0eelnlnlnln x f xax axaxxxa,记函数 lnh xxx,则有 12 lnh xh xa接下来我们选取函数 h x再解(3)、(4)两问
6、(3) (i) 1 1h x x ,得 h x在0,1上递减,在1,上递增,有极小值 11h,又当0 x 时, h x ;当x 时, h x , 由 12 h xh x不妨设 12 01xx 公众号:渝城高中数学会公众号:渝城高中数学会 608396916608396916高中数学资料分享高中数学资料分享 QQQQ 群:群:608396916608396916 欢迎大家关注公众号,获取最新消息!欢迎大家关注公众号,获取最新消息!WordWord 文档进文档进 QQQQ 群:群:608396916608396916 下载!下载! 4 4 【点评】用函数 lnh xxx来做(3)、(4)两问,过程
7、若行云流水般,格外顺畅这说明在极值点 偏移问题中,若函数选取得当,可简化过程,降低难度 注 1:第(2)问也可借助第(4)问来证:将 11 lnlnxxa, 22 lnlnxxa相加得 12120 ln2ln2ln2xxx xaax 注 2:在第(ii)步中,我们为什么总是给定 1 x的范围?这是因为 1 x的范围0,1较 2 x的范围1,小, 公众号:渝城高中数学会公众号:渝城高中数学会 608396916608396916高中数学资料分享高中数学资料分享 QQQQ 群:群:608396916608396916 欢迎大家关注公众号,获取最新消息!欢迎大家关注公众号,获取最新消息!WordWo
8、rd 文档进文档进 QQQQ 群:群:608396916608396916 下载!下载! 5 5 以第(3)问为例,若给定1,x,因为所构造的函数为 2H xh xhx,这里0 x ,且 20 x,得02x,则当2x 时, H x无意义,被迫分为两类:【来源:21cnj*y.co*m】 若 2 2x ,则 122 2xxx,结论成立; 当1,2x时,类似于原解答 而给字0,1x,则不会遇到上述问题当然第(4)问中给定 1 x或 2 x的范围均可,请读者自己体会其中 差别 例 2:已知函数 1 ( )ln ()f xax aR x 有两个零点 1212 ,()x x xx, 求证: 1 12 2
9、31 a xxe . 只 要 证 : 1 12 12 3 2 a xx xxe 即证: 1 12 2 a xxe ,即证: 1 21 2 a xex ,由( )h x的单调性知,只需证: 1 121 ()()(2e) a h xh xhx , 同理构造函数 1 ( )( )(2),(0,1) a H xh xhex x ,利用单调性证明,下略. 公众号:渝城高中数学会公众号:渝城高中数学会 608396916608396916高中数学资料分享高中数学资料分享 QQQQ 群:群:608396916608396916 欢迎大家关注公众号,获取最新消息!欢迎大家关注公众号,获取最新消息!WordWo
10、rd 文档进文档进 QQQQ 群:群:608396916608396916 下载!下载! 6 6 例 3:已知( )lnf xxx的图像上有,A B两点,其横坐标为 12 01xx,且 12 ()()f xf x. (1)证明: 12 2 1xx e ; (2)证明: 12 2 1xx e . 又构造函数: 1 ( )( )(1),(0) 2 g xf xfxx, 则 111 2 ( )lnln(1)2,( )0 1(1) x g xxxgx xxxx , 故( )g x在 1 (0, ) 2 上单调递增,由于0 x 时,( )g x , 且 1 ( )ln(1)0ge e , 故必存在 0
11、1 (0, )x e ,使得 0 ()0g x, 故( )g x在 0 (0,)x上单调递减,在 0 1 (, ) 2 x上单调递增, 又0 x 时,( )0g x ,且 1 ( )0 2 g, 故( )0g x 在 1 (0, ) 2 x上恒成立, 公众号:渝城高中数学会公众号:渝城高中数学会 608396916608396916高中数学资料分享高中数学资料分享 QQQQ 群:群:608396916608396916 欢迎大家关注公众号,获取最新消息!欢迎大家关注公众号,获取最新消息!WordWord 文档进文档进 QQQQ 群:群:608396916608396916 下载!下载! 7 7
12、 也即( )(1)f xfx在 1 (0, ) 2 x上恒成立, 令 1 xx,有 121 ()()(1)f xf xfx, 再由 21 1 ,1( ,1)xx e ,且( )f x在 1 ( ,1) e 上单调递增, 故 21 1xx ,即证: 12 1xx成立. 综上:即证 12 2 1xx e 成立. 从而( )(1)h tht对 1 (0, ) 2 t恒成立,同理得出: 12 1tt. 综上:即证 12 2 1tt e 成立,也即原不等式 12 2 1xx e 成立. 公众号:渝城高中数学会公众号:渝城高中数学会 608396916608396916高中数学资料分享高中数学资料分享 Q
13、QQQ 群:群:608396916608396916 欢迎大家关注公众号,获取最新消息!欢迎大家关注公众号,获取最新消息!WordWord 文档进文档进 QQQQ 群:群:608396916608396916 下载!下载! 8 8 例 4:已知函数 lnf xxmx mR (1)若曲线 yf x过点1, 1P,求曲线 yf x在点P处的切线方程; (2)求函数 f x在区间1,e上的最大值; (3)若函数 f x有两个不同的零点 1 x, 2 x,求证: 2 12 xxe 【答案】(1)1y ;(2)当 1 m e 时, max1f xme ,当 1 1m e 时, maxln1f xm ,
14、当1m时, maxf xm ;(3)证明见解析. 试题解析: (1)因为点1, 1P在曲线 yf x上,所以1m ,解得1m 因为 1 10fx x ,所以切线的斜率为 0, 所以切线方程为1y (2)因为 11 mx fxm xx , 当0m时,1,xe, 0fx , 所以函数 f x在1,e上单调递增,则 max 1f xf eme ; 当 1 e m ,即 1 0m e 时,1,xe, 0fx , 所以函数 f x在1,e上单调递增,则 max 1f xf eme ; 公众号:渝城高中数学会公众号:渝城高中数学会 608396916608396916高中数学资料分享高中数学资料分享 QQ
15、QQ 群:群:608396916608396916 欢迎大家关注公众号,获取最新消息!欢迎大家关注公众号,获取最新消息!WordWord 文档进文档进 QQQQ 群:群:608396916608396916 下载!下载! 9 9 当 1 1e m ,即 1 1m e 时, 函数 f x在 1 1, m 上单调递增,在 1 ,e m 上单调递减, 则 max 1 ln1f xfm m ; 当 1 01 m ,即1m时,1,xe, 0fx , 函数 f x在1,e上单调递减,则 max 1f xfm 综上,当 1 m e 时, max1f xme ; 当 1 1m e 时, maxln1f xm
16、; 当1m时, maxf xm 令 1 2 1 x x ,则1t ,于是 21 ln 1 t t t , 令 21 ln 1 t f tt t (1t ), 公众号:渝城高中数学会公众号:渝城高中数学会 608396916608396916高中数学资料分享高中数学资料分享 QQQQ 群:群:608396916608396916 欢迎大家关注公众号,获取最新消息!欢迎大家关注公众号,获取最新消息!WordWord 文档进文档进 QQQQ 群:群:608396916608396916 下载!下载! 10 10 则, 故函数 f t在1,上是增函数, 所以 10f tf,即 21 ln 1 t t
17、t 成立,所以原不等式成立 所以 10f tf,即 21 ln 1 t t t 成立,所以原不等式成立 【方法点晴】本题主要考查导数与切线的问题,考查导数与极值、最值的问题,考查构造函数法证明不等 式的方法.第一问涉及求函数的参数,只需代入点的坐标解方程即可,涉及切线问题利用导数和斜率的对应 关系易得.第二问求函数在某个区间上的最大值, 需要对m进行分类讨论, 分类的依据是导数的零点是否在 定义域内.第三问要证明不等式,先将其转化为同一个参数t,然后利用导数求其最小值来求.21 世纪教育网版权所有 公众号:渝城高中数学会公众号:渝城高中数学会 608396916608396916高中数学资料分
18、享高中数学资料分享 QQQQ 群:群:608396916608396916 欢迎大家关注公众号,获取最新消息!欢迎大家关注公众号,获取最新消息!WordWord 文档进文档进 QQQQ 群:群:608396916608396916 下载!下载! 11 11 例 5:已知函数 2 lnf xa xx. (1)当2a 时,求函数 yf x在 1 ,2 2 上的最大值; (2)令 g xf xax,若 yg x在区间0,3上为单调递增函数,求a的取值范围; (3)当2a 时,函数 h xf xmx的图象与x轴交于两点 12 ,0 ,0 ,A xB x且 12 0 xx,又 h x 是 h x的导函数
19、.若正常数, 满足条件1,.证明: 12 hxx0.21cnjy 【答案】(1) 1 (2) 9 2 a (3),理由见解析 用 分 离 参 数 2 2x a x1 在 0,3 上恒成立,即求2 2x x1 的最大值. (3)有两个实根,两式相减, 又 2 hx2xm x , 12 h xx 要 证 : 12 h xx0 , 只 需 证 : ,令可证. 试题解析:(1) 2 222x fx2x, xx 函数在,1是增函数,在1,2是减函数, 公众号:渝城高中数学会公众号:渝城高中数学会 608396916608396916高中数学资料分享高中数学资料分享 QQQQ 群:群:6083969166
20、08396916 欢迎大家关注公众号,获取最新消息!欢迎大家关注公众号,获取最新消息!WordWord 文档进文档进 QQQQ 群:群:608396916608396916 下载!下载! 12 12 所以 于是 12 121212 1212 2 lnxlnx2 h xx2 xxxx xxxx 21 1,2a1,2a 1 xx0. 且 要证: 12 h xx0 ,只需证: 只需证:(*) 令,(*)化为,只证即可 u t 在(0,1)上单调递增, 即 公众号:渝城高中数学会公众号:渝城高中数学会 608396916608396916高中数学资料分享高中数学资料分享 QQQQ 群:群:608396
21、916608396916 欢迎大家关注公众号,获取最新消息!欢迎大家关注公众号,获取最新消息!WordWord 文档进文档进 QQQQ 群:群:608396916608396916 下载!下载! 13 13 例 6:已知函数 ( )当时,求的单调区间和极值. ( )若对于任意,都有成立,求的取值范围 ; ( )若且证明: 【答案】详见解析;详见解析. 试题解析: 时,因为所以 函数的单调递增区间是,无单调递减区间,无极值; 当时,令解得, 当时,当 所以函数的单调递减区间是,单调递增区间是, 公众号:渝城高中数学会公众号:渝城高中数学会 608396916608396916高中数学资料分享高中
22、数学资料分享 QQQQ 群:群:608396916608396916 欢迎大家关注公众号,获取最新消息!欢迎大家关注公众号,获取最新消息!WordWord 文档进文档进 QQQQ 群:群:608396916608396916 下载!下载! 14 14 在区间上的极小值为无极大值 由题意, 即问题转化为对于恒成立 即对于恒成立, 令,则 令,则 所以在区间上单调递增,故故 所以在区间上单调递增,函数 要使对于恒成立,只要, 又即证 构造函数 即 公众号:渝城高中数学会公众号:渝城高中数学会 608396916608396916高中数学资料分享高中数学资料分享 QQQQ 群:群:608396916
23、608396916 欢迎大家关注公众号,获取最新消息!欢迎大家关注公众号,获取最新消息!WordWord 文档进文档进 QQQQ 群:群:608396916608396916 下载!下载! 15 15 因为,所以即 所以函数在区间上单调递增,故 而故 所以即所以成立 点睛: 本题考查函数的单调性极值及恒成立问题, 涉及函数不等式的证明, 综合性强, 难度大, 属于难题 处 理导数大题时,注意分层得分的原则,力争第一二问答对,第三问争取能写点,一般涉及求函数单调性及 极值时,比较容易入手,求导后注意分类讨论,对于恒成立问题一般要分离参数,然后利用函数导数求函 数的最大值或最小值,对于含有不等式的
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