内容正文:
导数类考题
第二部分 聚热点·题型突破
专题一 函数与导数、不等式
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第二部分 专题一 函数与导数、不等式
高考总复习 数学(新教材)
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第二部分 专题一 函数与导数、不等式
高考总复习 数学(新教材)
类题策略
函数与导数问题一般以函数为载体,以导数为工具,重点考查函数的一些性质,如含参函数的单调性、极值或最值的探求与讨论,复杂函数零点的讨论,函数不等式中参数范围的讨论,恒成立和能成立问题的讨论、不等式的证明等,是近几年高考试题的命题热点.对于这类综合问题,一般是先求导,再变形、分离或分解出基本函数,最后根据题意处理.
思维流程
[高考真题]
(2022·新高考Ⅰ卷)已知函数f(x)=ex-ax和g(x)=ax-ln x有相同的最小值.
(1)求a;
(2)证明:存在直线y=b,其与两条曲线y=f(x)和y=g(x)共有三个不同的交点,并且从左到右的三个交点的横坐标成等差数列.
[规范解答] (1)f(x)=ex-ax的定义域为R,而f′(x)=ex-a,
若a≤0,则f′(x)>0,此时f(x)无最小值,故a>0.①1分
当x<ln a时,f′(x)<0,故f(x)在(-∞,ln a)上为减函数,
当x>ln a时,f′(x)>0,故f(x)在(ln a,+∞)上为增函数,
故f(x)min=f(ln a)=a-aln a.②2分
g(x)=ax-ln x的定义域为(0,+∞),而g′(x)=a-eq \f(1,x)=eq \f(ax-1,x).
当0<x<eq \f(1,a)时,g′(x)<0,故g(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,a)))上为减函数,
当x>eq \f(1,a)时,g′(x)>0,故g(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,a),+∞))上为增函数,
故g(x)min=geq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,a)))=1-ln eq \f(1,a).3分
因为f(x)=ex-ax和g(x)=ax-ln x有相同的最小值,
故1-ln eq \f(1,a)=a-aln a,整理得到eq \f(a-1,1+a)=ln a,其中a>0,4分
设g(a)=eq \f(a-1,1+a)-ln a,a>0,③
则g′(a)=eq \f(2,1+a2)-eq \f(1,a)=eq \f(-a2-1,a1+a2)≤0,
故g(a)为(0,+∞)上的减函数,而g(1)=0,5分
故g(a)=0的唯一解为a=1,
综上,a=1.6分
(2)由(1)可得f(x)=ex-x和g(x)=x-ln x的最小值为1.7分
当b≤1时,由(1)知直线y=b与曲线y=f(x)、y=g(x)最多有两个不同的交点,则b>1.④8分
当直线y=b与曲线y=f(x)、y=g(x)共有三个不同的交点时,设三个交点的横坐标分别为x1,x2,x3,且x1<x2<x3,
则f(x1)=f(x2)=g(x2)=g(x3)=b,9分
∵f(x)=ex-x,g(x)=x-ln x=eln x-ln x=f(ln x),⑤
∴f(x1)=f(x2)=f(ln x2)=f(ln x3),10分
由于x2≠x1,x2≠ln x2,
∴x2=ln x3,x1=ln x2,
则f(ln x2)=-ln x2=x2-ln x2=x2-x1=b,
f(ln x3)=-ln x3=x3-ln x3=x3-x2=b,11分
上述两式相减得x1+x3=2x2,
即从左到右的三个交点的横坐标成等差数列.12分
关键步骤
①分类:讨论a的各种情况
②分解:分别求函数的最小值
③分解:构