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培优提分1隐零点问题
导函数的零点在很多时候是无法直接求解出来的,我们称之为“隐零点”,既能确定其存在,但又无法用显
性的代数进行表达,这类问题的解题思路是对函数的零点设而不求,通过整体代换和过渡,再结合题目条件解决
问题.
■考点析|层级突破研析热点释疑解惑
考点一不含参函数的隐零点问题
[例1](2022汕头三模)已知函数f(x)=x-2sinx
(1)求f(x)在(0,π)的极值;
(2)证明:函数g(x)=lnx-f(x)在(0,π)有且只有两个零点.
解:(1)由fx)=x-2snx,得f′(x)=1-2cosx,x∈(0,π),
令f′(x)=0,得x=π3.
当0xπ3时,Jf′(x)0,此时函数f(x)单调递减,
当π3<x<π时,f′(x)>0,此时函数f(x)单调递增,
所以函数f(x)的极小值为favs4acol(f(π3)=π3-3,无极大值。
(2)证明:g(x)=lnx-f(x)=|nx-x+2sinx,x∈(0,π),则g′(x)=1x-1+2cosx,
令φ(x)=1x+2cosx-1,则φ′(x)=-1x2-2sinx
当x∈(0,π)时,p′(x)=-1x2-2sinx0,则φ(x)在(0,π)上单调递减,
∵φav4a|co1(fπ3)=3πx=0,φavs4ac1fπ2)=2π-1<0,
所以存在x_0∈avs4alcol(f(π2),使得φ(x_a)=g′(x)=0
当x变化时,g(x),g′x)变化如下表:
而gavs4ac1(f(π3)=lnπ3-π3+3>0,g(π)=nπ-πn^2-π=2-π-0,
则g(x)>gavs4a1(f(π3)>0,又gaws4alc1(f(π)=|n-π6+1,
令h(x)=lnx-x+1,其中0<x<1,
则h′(x)=1x-1=1-xx>0,所以函数h(x)在(0,1)上单调递增,
则h(x)<h(1)=0,所以Ralvs4alcol(f(π6)=π6-π6+1-0,
由零点存在定理可知,函数g(x)在(0,π)上有两个零点.
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不含参函数的隐零点问题
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已知不含参函数x),导函数方程(x)=0的根存在,却无法求出,设方程广(x)=0的根为xa,则有:
①关系式f(x)=0成立;②注意确定x的合适范围.
[跟踪训练]
(2022·甘肃一模)已知函数fx)=x十2ax-(a-2)nx(a∈R),gx)=(亿一1)r-2x-e
(1)判断函数)的单调性:
(2)当a=1时,关于x的不等式x)十gx)≤一1恒成立,求实数b的取值范围,
解:(1)/x)的定义城为(0,+∞),求导得:(x)=1-2ax2-a-2x=x2+D2-a口x-2ax2
=0x+200x-a0x2,
若a≤0时,则f(x)>0,此时x)在(0,+∞)单调递增:
若a>0时,则当0a时f(x0,fr)在(0,a)单调递减,
当x>a时,f(xP0,x)在(a,十oo)单调递增。
(2)当a=1时,fx)十gx)=bx+lnx-xe,
由题意b≤e-n-1x在(0,十∞)上恒成立,
h(x)=e*-In xx-1x,'()=e-1-In xx2+1x2=x2ex+In xx2,
令x)=x2ex+lnx,则u'(x)=(r2+2x)e+1x>0,所以x)在(0,+∞)上递增,
又1)=e>0,iavs4 alco1(f(12)=e)4-ln2<0,所以x)在alvs4 alco10f(12),1)上有唯-零点o,
由(x)=0,得xoexo=一ln0x0,
当x∈(0,xo)时,x)0,即h'x)0,hw)单调递减:当x∈(x0,十o)时,x)>0即h'(x>0,hx)单调递
增,所以xo)为x)在定义域内的最小值。
h(x)min=h(xo)=exo-In x0x0-1x0.
令kx)=eavs4 alcol(f12)X<1),则方程re=一lnx等价于kx)=k-nx),
文易知x)单调递增,所以x=一lnx,即c=lx,
所以h(x)的最小值hxa)=exa一nx0x0-1x0=1x0--x0x0-1x0=1,
所以b≤1,即实数b的取值范围是(一0,1],
考点二含参函数的隐零点问题
[例2](2022鹰潭二模)已知函数fx)=2alnx-x+a,g)=avs4 alcol(a-f12)r2-12
(I)当a=1时,求曲线y=fx)在点(e,e)处的切线方程:
(2)若函数(x)=x)一gx)有两个不同的零点,求实数a的取值范围.
解:(1)当a=1时,fx)=2nx