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第5讲导数的综合应用
在高考压轴题中,函数与方程、不等式的交汇是考查的热点,常以指数
考情
函数、对数函数、三角函数为载体考查函数的零点(方程的根)、比较大
分析
小、不等式证明、不等式恒成立与能成立问题,
第1课时
导数与不等式的综合问题
核心考点·重难突破
[对应学生用书P14]
考点一利用导数证明不等式
与e,lnx有关的常用不等式的结论
(I)由x)=e图象上任一点(m,m)的切线方程为y一em=er一m,得c≥ex+1)
mem,当且仅当x=m时,等号成立.当m=0时,有e≥x十1:当m=1时,有c>x
(2)由过函数x)=lnx图象上任一点(n,m)的切线方程为y一nn=lnx一m,得lnxr≤
lm一1十lnn,当且仅当x=n时,等号成立,当n=1时,有lnx≤x一1:当n=e时,有nx
≤lex.
角度1单变量不等式的证明
[例1](2021全国卷1)设函数x)=ln(a一x),已知x=0是函数y=x)的极值点.
(1)求a:
(2)设函数g)=x+f(x)x寸(),证明:gx)<1
解析(I)[xx]'=xx)十xfx)=x)十xf(.
当x=0时,y'k=0=0)=na=0,所以a=1
经检验符合题意」
(2)证明由fx)=ln(1-x),得x<1
当0<x<1时,fx)=ln(1-x)<0,x)<0:当x<0时,)=n(1-x)>0,xfx)<0
故即证x+fx)>x),十ln(1-x)-xln(1一x)>0
令1一x=(>0且t≠1),x=1一4,
即证1-t+lnt-(1-t)lnt>0
令h(0=1-1+lnt-(1-0n1,则h(0=-1+1-(-1)nt+y1-)=-1+1t+n
t-1-#=In t.
t∈(0,1)时,h'(0<0:
te(1,+∞)时,h'(0>0,
所以h(0在(0,1)上单调递减,在(1,十∞)上单调递增,故0>1)=0,得证.
[规律方法]
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证明单变量不等式的两种方法
(I)利用单调性证明单变量不等式:一般地,要证)>gx)在区问(a,b)上成立,需构造
辅助函数Fx)=fx)一gr),通过分析F)在端点处的函数值来证明不等式.若F()=0,只需
证明Fx)在(a,b)上单调递增即可;若Fb)=O,只需证明F(x)在(a,b)上单调递减即可:
(2)利用最值证明单变量不等式:利用最值证明单变量不等式的常见形式是x)>g).证
明技巧:先将不等式x)>gx)移项,即构造函数hx)=)一gx),转化为证不等式h
(>0,再次转化为证明x)m>0,因此,只需在所给的区间内,判断h(x)的符号,从而判
断其单调性,并求出函数)的最小值,即可得证。
角度2双变量不等式的证明
[例2](2020天津卷节选)已知函数)=x3+knx(k∈R),e)为)的导函数。
(1)当k=6时,求函数gx)=x)一f)+红的单调区间和极值.
(2)当k≥-3时,求证:对任意的,∈[1,+∞),且1>,有P(x1)十f(x2)2
f(x1)-f(x2)x1-x2
解析(1)当k=6时,x)=x3+6nx
依题意,g9=xr3-3x2+6nx+3,x∈(0,+∞)
从而可得g'(x)=3x2-6r+6m-3x2,
整理可得g'(x)=3(x-1)3(x十1)x2
令g'x)=0,解得x=1
当x变化时,g'(心),g()的变化情况如表:
(0,1)
(1,+∞)
g'(x)
0
+
8(x)
极小值
所以,函数g(x)的单调递减区间为(0,1),单调递增区间为(1,十∞):g)的极小值为g
(1)=1,无极大值.
(2)证明由fw)=x3+klnx,
得fx)=3x2+r
对任意的,x2∈[1,十∞),且x2,
令xlx2=(P1),
则一2)f)+f2)》一2(n)一x2)
22
=(x1-x2)12alvs4alcol(3x+\f(kkx2)-212lalvs4lallcol(x-x+k in fxIx2))
332
=x1-x2-3x1x2+3xx2+aWs4allcol(f(xIx2x1)-2k In xIx2
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=x2(3-32+3t-1)+kaws4alco1t-/f10-2n).①
令he=x-lx-2nx,x∈[1,+o)
当xo1时,h'x)=1+1x2-2x=aws4 alcol(1-1x)2>0,
由此可得hx)在[1,+o∞)单调递增,所以当r1时,0>