内容正文:
培优点4 洛必达法则
专题一 函数与导数
例 已知函数f(x)=ex-1-x-ax2,当x≥0时,f(x)≥0恒成立,求实数a的取值范围.
解 当x=0时,f(x)=0,对任意实数a都有f(x)≥0;
令h(x)=xex-2ex+x+2(x>0),
则h′(x)=xex-ex+1,
记φ(x)=h′(x),则φ′(x)=xex>0,
∴h′(x)在(0,+∞)上为增函数,h′(x)>h′(0)=0,
∴h(x)在(0,+∞)上为增函数,h(x)>h(0)=0,
∴g′(x)>0,g(x)在(0,+∞)上为增函数.
能力
提升
对函数不等式恒成立求参数取值范围时,学生常采用分类讨论法、假设反证法,但很难对参数进行讨论.若采取参数与分离变量的方法,在求分离后函数的最值(值域)时会有些麻烦,如最值、极值在无意义点处,或趋于无穷.此时,利用洛必达法则.
跟踪演练
解 由题意,当x>0且x≠1时,
所以,当x>0时,h′(x)≥0,h(x)在(0,+∞)上单调递增,且h(1)=0,
因此,当x∈(0,1)时,h(x)<0,当x∈(1,+∞)时,h(x)>0;
即当x∈(0,1)时,g′(x)<0,
当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0;
所以g(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增.
即当x→1时,g(x)→0.
所以当x>0且x≠1时,g(x)>0,
所以k≤0.
故所求k的取值范围是(-∞,0].
洛必达法则:设函数f(x),g(x)满足:(1)f(x)=g(x)=0(或∞);(2)在U(a)内,f′(x)和g′(x)都存在,且g′(x)≠0;(3) =A(A可为实数,A也可以是±∞).则 = =A(可连续使用).
当x>0时,由f(x)≥0得,a≤,
设g(x)=,则g′(x)=,
由洛必达法则知 = = =,故a≤.
综上,实数a的取值范围是.
已知函数f(x)=+,当x>0且x≠1时,f(x)>+恒成立,求k的取值范围.
f(x)>+恒成立等价于k<+1-=+1,
记g(x)=+1,
则g′(x)==;
又记h(x)=ln x+,
则h′(x)=-=>0,
由洛必达法则有g(x)= +1= +1=0,
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