内容正文:
第3课时 利用导数证明不等式
突破考点 全析考法
专题限时训练
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考点一 证明由函数值构成的不等式
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方法总结
证明不等式的基本方法
(1)利用单调性:若f(x)在[a,b]上是增函数,则:①∀x∈[a,b],有f(a)≤f(x)≤f(b);②∀x1,x2∈[a,b],且x1<x2,有f(x1)<f(x2).对于减函数有类似结论.
(2)利用最值:若f(x)在某个范围D内有最大值M(或最小值m),则∀x∈D,有f(x)≤M(或f(x)≥m).
(3)构造法:如若证明f(x)<g(x),可构造函数F(x)=f(x)-g(x),证明F(x)<0.
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因为曲线y=f(x)与曲线y=g(x)的一个公共点是A(1,1),且在点A处的切线互相垂直,所以g(1)=1,且f′(1)·g′(1)=-1,所以g(1)=a+1-b=1,g′(1)=-a-1-b=1,解得a=-1,b=-1.
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考点二 证明由函数零点构成的不等式
[典例] (2022·济南高三模拟)已知函数f(x)=2ln x-(a+1)x2-2ax+1(a∈R).
(1)求函数f(x)的单调区间.
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方法总结
有关函数零点的不等式,常借助函数零点存在性定理,结合函数单调性、极值,确定零点所在范围,进一步向所证不等式转化.
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(2022·启东模拟)已知函数f(x)=aex-x,a∈R.若f(x)有两个不同的零点x1,x2.证明:x1+x2>2.
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所以g(x)在(-∞,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
由于x1,x2是方程g(x)=0的实根,不妨设0<x1<1<x2,
法一(对称化构造函数法):要证x1+x2>2,只要证x2>2-x1>1.
由于g(x)在(1,+∞)上单调递减,
故只要证g(x2)<g(2-x1),
由于g(x1)=g(x2)=0,故只要证g(x1)<g(2-x1).
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考点三 证明由极值点构成的不等式
[典例] 已知函数f(x)=(x+1)ln x+(a-3)x.
(1)若函数f(x)为增函数,求实数a的取值范围;
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(2)若函数f(x)有两个极值点x1,x2(x1<x2).求证:f(x1)+f(x2)+x1+x2>-2.
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方法总结
求解类似于x1+x2>a的问题的基本步骤
(1)求导确定f(x)的单调性,得到x1,x2的范围;
(2)构造函数F(x)=f(x)-f(a-x),求导后可得F(x)恒正或恒负;
(3)得到f(x1)与f(a-x1)的大小关系后,将f(x1)置换为f(x2);
(4)根据x2与a-x1所处的范围,结合f(x)的单调性,可得到x2与a-x1的大小关系,由此证得结论.
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(2)证明:若f(x)有两个零点x1,x2,则x1x2<1.
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