内容正文:
高考复习顶层设计(大一轮)
核心微讲 数学文科
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必 <m></m> 考 <m></m> 部 <m></m> 分
第二章 函数、导数及其应用
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第十二节 核心专题突破
第2课时 导数与不等式恒成立
关键能力 突破
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关键能力 突破
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恒成立问题与有解问题是高中数学的重要知识,其中不等式的恒成立问题经常与导数及其几何意义、函数、方程等相交汇,综合考查学生分析问题、解决问题的能力。一般作为压轴题出现,试题难度略大。
利用导数研究恒成立与有解问题
常用的方法有:一种先利用综合法,结合导函数的零点之间的大小关系的决定条件,确定分类讨论的标准,分类后,判断不同区间函数的单调性,得到最值,构造不等式求解;另外一种,直接通过导函数的式子,看出导函数值正负的分类标准,通常导函数为二次函数或者一次函数。
类型一 分离参数法
【例1】 (2023·石家庄模拟)已知函数f(x)=axex-(a+1)(2x-1)。
(1)若a=1,求函数f(x)的图象在点(0,f(0))处的切线方程;
(2)当x>0时,函数f(x)≥0恒成立,求实数a的取值范围。
解 (1)若a=1,则f(x)=xex-2(2x-1),f'(x)=xex+ex-4,所以f'(0)=-3,f(0)=2,
所以所求切线的方程为3x+y-2=0。
(2)由f(1)≥0,得a≥>0,
则f(x)≥0对任意的x>0恒成立可转化为对任意的x>0恒成立。
设函数F(x)=(x>0),则F'(x)=-。
当0<x<1时,F'(x)>0;当x>1时,F'(x)<0,
所以函数F(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,所以F(x)max=F(1)=。
于是,解得a≥。
故实数a的取值范围是。
利用分离参数法确定不等式f(x,λ)≥0(x∈D,λ为参数)恒成立问题中参数范围的步骤:
1.将参数与变量分离,化为f1(λ)≥f2(x)或f1(λ)≤f2(x)的形式。
2.求f2(x)在x∈D时的最大值或最小值。
3.解不等式f1(λ)≥f2(x)max或f1(λ)≤f2(x)min,得到λ的取值范围。
【变式训练】 已知函数f(x)=aln x++bx,且曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为2x-y+1=0。
(1)求实数a,b的值及函数f(x)的单调区间;
(2)若关于x的不等式f(x)-2≥x+恒成立,求实数m的取值范围。
解 (1)由f(x)=aln x+ +bx(x>0),得f'(x)=+b=,
因为曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为2x-y+1=0,
所以有f'(1)=2,f(1)=3,即解得
所以f'(x)==(x>0),
由f'(x)>0,得x>,所以函数f(x)的单调递增区间是;
由f'(x)<0,得0<x<,所以函数f(x)的单调递减区间为。
(2)不等式f(x)-2≥x+恒成立,
即xf(x)-2x-x2≥m(x>0)恒成立,
等价于当x∈(0,+∞)时,m≤xln x+x2-2x+1恒成立。
令g(x)=xln x+x2-2x+1(x>0),则m≤g(x)min,g'(x)=ln x+x-1,
当x∈(0,1)时,g'(x)<0,g(x)单调递减;
当x∈(1,+∞)时,g'(x)>0,g(