内容正文:
数学二轮复习
导数专题:同构思想的应用(解答题)
1. 分离双变量,同构
例1.已知函数f(x)=lnx﹣mx2﹣x.
(1)若是f(x)的一个极值点,求f(x)的最大值;
(2)若,x1≠x2,都有x2f(x1)﹣x1f(x2)>x1x2(x2﹣x1),求实数m的取值范围.
变式1:已知函数f(x)=.
(1)判断f(x)在(0,+∞)的单调性;
(2)若x>0,证明:(ex﹣1)ln(x+1)>x2.
二.双变量换元后同构
例3:已知函数f(x)=2a(lnx﹣x)+.
(1)若a=,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)若f(x)的两个极值点为x1,x2,且x2>e2x1,不等式f(x1)﹣f(x2)>b(x12﹣x22)恒成立,求实数b的取值范围.
三.指对互化同构
例2、已知函数.
(1)当时,求曲线在点(1,f(1))处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积;
(2)若,求的取值范围.
【变式2】恒成立(),求实数的取值范围.
跟踪练习:
1.设函数f(x)=lnx+,m∈R.
(Ⅰ)当m=e(e为自然对数的底数)时,求f(x)的极小值;
(Ⅱ)讨论函数g(x)=f′(x)﹣零点的个数;
(Ⅲ)若对任意b>a>0,<1恒成立,求m的取值范围.
2. 证明:的图象恒在的图象的下方。
3.已知函数.
(1)求证:;
(2)若,都,求k满足的取值范围.
4.已知.
(1)求的单调区间;
(2)当时(为自然对数的底数),若对于,不等式 恒成立,求实数的取值范围.
5.
已知函数,.
(I)当时,若曲线与直线相切,求k的值;
(II)当时,证明:;
(III)若对任意,不等式恒成立,求的取值范围.
6.(选作).已知函数,.
(1)若函数在处取极小值,求实数的值;
(2)设,若对任意,不等式恒成立,求实数的值.
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数学二轮复习
导数专题:同构思想的应用(解答题)
1. 分离双变量,同构
例1.已知函数f(x)=lnx﹣mx2﹣x.
(1)若是f(x)的一个极值点,求f(x)的最大值;
(2)若,x1≠x2,都有x2f(x1)﹣x1f(x2)>x1x2(x2﹣x1),求实数m的取值范围.
【解析】(1),
由题意得,即2﹣m﹣1=0,所以m=1,
所以=,
当时,f'(x)>0;当时,f'(x)<0,
所以f(x)在上单调递增,在上单调递减.
所以=.
(2)由题意得,x1≠x2都有x2f(x1)﹣x1f(x2)>x1x2(x2﹣x1)
,
令函数==,
当x1>x2时,g(x)在上单调递增,
所以在上恒成立,
即在上恒成立,
令,,则,
所以h(x)在上单调递减,故h(x)min=h(e)=0,
所以实数m的取值范围为(﹣∞,1].
同理,当x1<x2时,g(x)在上单调递减,
所以在上恒成立,
即在上恒成立,
令,,则,
所以h(x)在上单调递减,故.
所以实数m的取值范围为[2e2+1,+∞),
综上,实数m的取值范围为(﹣∞,1]∪[2e2+1,+∞).
变式1:已知函数f(x)=.
(1)判断f(x)在(0,+∞)的单调性;
(2)若x>0,证明:(ex﹣1)ln(x+1)>x2.
【解析】(1)由函数f(x)的定义域为(﹣1,0)∪(0,+∞)
∴f′(x)=,设g(x)=﹣ln(1+x),
∴g′(x)=﹣=<0,
∴g(x)在(0,+∞)为减函数,∴g(x)<g(0)=0,
∴f′(x)<0,∴f(x)在(0,+∞)为减函数;
(2)(ex﹣1)ln(x+1)>x2等价于>,
∵==,
∴原不等式等价于>,
由(1)知,f(x)=是(0,+∞)上的减函数,
∴要证原不等式成立,只需要证明当x>0时,x<ex﹣1,
令h(x)=ex﹣x﹣1,∴h′(x)=ex﹣1>0,
∴h(x)是(0,+∞)上的增函数,∴h(x)>h(0)=0,
即x<ex﹣1,∴f(x)>f(ex﹣1),
即>=>,
故(ex﹣1)ln(x+1)>x2.
二.双变量换元后同构
例3:已知函数f(x)=2a(lnx﹣x)+.
(1)若a=,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)若f(x)的两个极值点为x1,x2,且x2>e2x1,不等式f(x1)﹣f(x2)>b(x12﹣x22)恒成立,求实数b的取值范围.
【解析】(1)当时,,
.因为f'(1)=1,,
所以所求切线方程为,即2x﹣2y﹣3=0.
(2)因为,所以x1,x2是方程x2﹣2ax+2a=0的两个正根.
令g(x)=x2﹣2ax+2a,则,解得a>2.
因为x1+x2=x1x2=2a,
所以=.
由,可得.
因为x1x2>0,所以,即恒成立.
令,因为,所以t>e2,则,整理得.
令,t>e2,则.