内容正文:
热点难点微专题十 恒成立和存在性问题
函数中经常出现恒成立和存在性问题,它能够很好地考察函数、不等式等知识以及转化与化归等数学思想,因此备受命题者青睐,在高考中频频出现,也是高考中的一个难点问题.
例1 已知函数f(x)=ax2-lnx(a为常数).
(1) 当a=时,求f(x)的单调减区间;
(2) 若a<0,且对任意的x∈[1,e],f(x)≥(a-2)x恒成立,求实数a的取值范围.
点评:
例2 已知函数f(x)=mx-alnx-m,g(x)=,其中m,a均为实数.
(1) 求g(x)的极值;
(2) 设m=1,a<0,若对任意的x1,x2∈[3,4](x1≠x2),|f(x2)-f(x1)|<恒成立,求a的最小值.
点评:
例3 已知函数f(x)=mlnx-x(m∈R),g(x)=2cos2x+sinx+a.
(1) 求函数f(x)的单调区间;
(2) 当m=时,对于任意x1∈,总存在x2∈,使得f(x1)≤g(x2)成立,求实数a的取值范围.
点评:
【思维变式题组训练】
1. 已知函数(x+1)lnx-ax+a≥0在x∈[1,+∞)恒成立,求a的取值范围.
2. 已知e为自然对数的底数,函数f(x)=ex-ax2的图象恒在直线y=ax上方,求实数a的取值范围.
3. 已知函数f(x)=(a+1)lnx+ax2+1.
(1) 试讨论函数f(x)的单调性;
(2) 设a<-1,如果对任意x1,x2∈(0,+∞),|f(x1)-f(x2)|≥4|x1-x2|,求实数a的取值范围.
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函数中经常出现恒成立和存在性问题,它能够很好地考察函数、不等式等知识以及转化与化归等数学思想,因此备受命题者青睐,在高考中频频出现,也是高考中的一个难点问题.
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典 型 例 题
例1 已知函数f(x)=ax2-lnx(a为常数).
(1) 当a=eq \f(1,2)时,求f(x)的单调减区间;
(2) 若a<0,且对任意的x∈[1,e],f(x)≥(a-2)x恒成立,求实数a的取值范围.
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解析:(1) f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=2ax-eq \f(1,x)=eq \f(2ax2-1,x).当a=eq \f(1,2)时,f′(x)=eq \f(x2-1,x).
由f′(x)<0及x>0,解得0<x<1,所以函数f(x)的单调减区间为(0,1).
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(2) 解法一:设F(x)=f(x)-(a-2)x=ax2-lnx-(a-2)x.
因为对任意的x∈[1,e],f(x)≥(a-2)x恒成立,所以F(x)≥0恒成立.
F′(x)=2ax-eq \f(1,x)-(a-2)=eq \f(2ax2-a-2x-1,x)=eq \f(ax+12x-1,x).
因为a<0,令F′(x)=0,得x1=-eq \f(1,a),x2=eq \f(1,2)<1.
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① 当0<-eq \f(1,a)≤1,即a≤-1时,因为x∈(1,e)时,F′(x)<0,所以F(x)在(1,e)上单调递减.
因为对任意的x∈[1,e],F(x)≥0恒成立,所以x∈[1,e]时,F(x)min=F(e)≥0,
即ae2-1-(a-2)e≥0,得a≥eq \f(1-2e,e2-e).因为eq \f(1-2e,e2-e)>-1.所以此时a不存在.
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课后作业
② 当1<-eq \f(1,a)<e,即-1<a<-eq \f(1,e)时,因为x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,-\f(1,a)))时,F′(x)>0,x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,a),e))时,F′(x)<0,所以F(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,-\f(1,a)))上单调递增,在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,a),e))上单调递减.因为对任意的x∈[1,e],F(x)≥0恒