内容正文:
(2021·全国甲卷)(12分)已知a>0且a≠1,函数f(x)=(x>0).
(1)当a=2时,求f(x)的单调区间;
(2)若曲线y=f(x)与直线y=1有且仅有两个交点,求a的取值范围.
解题思路 (1)f(x)f′(x)―→函数f(x)的单调区间.
(2)曲线y=f(x)与直线y=1有且仅有两个交点=1有两个不同的解方程=有两个不同的解―→构造函数g(x)=函数g(x)的单调性―→g(x)max=g(e)=0<<―→a的取值范围.
规范答题 (1)当a=2时,f(x)=(x>0),
f′(x)=(x>0).(1分)
令f′(x)>0,则0<x<,此时函数f(x)单调递增.(3分)
令f′(x)<0,则x>,此时函数f(x)单调递减.(4分)
所以函数f(x)的单调递增区间为,单调递减区间为.(5分)
(2)曲线y=f(x)与直线y=1有且仅有两个交点,
可转化为方程=1(x>0)有两个不同的解,即方程=有两个不同的解.(6分)
设g(x)=(x>0),(7分)
则g′(x)=(x>0),(8分)
令g′(x)==0,解得x=e.
当0<x<e时,g′(x)>0,函数g(x)单调递增,
当x>e时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减,
故g(x)max=g(e)=,(9分)
且当x>e时,g(x)∈,(10分)
又g(1)=0,所以0<<,(11分)
所以a>1且a≠e,
即a的取值范围为(1,e)∪(e,+∞).(12分)
第(1)问评卷关键点:①是否正确对函数进行求导;②求函数单调性是否考虑函数的定义域,单调区间是否正确.
第(2)问评卷关键点:①是否有将方程=1(x>0)转化为=的过程;②是否有构造函数研究函数单调性的过程;③a的取值范围是否正确.
函数与导数综合问题的关键
(1)会求函数的极值点,先利用方程f′(x)=0的根,将函数的定义域分成若干个开区间,再列成表格,最后依表格内容即可写出函数的极值;
(2)证明不等式,常构造函数,并利用导数法判断新构造函数的单调性,从而可证明原不等式成立;
(3)不等式恒成立问题除了用分离参数法,还可以从分类讨论和判断函数的单调性入手,去求参数的取值范围.
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