内容正文:
高中数学 选择性必修 第二册 A版
赢在微点 轻松课堂 数学
第五章
一元函数的导数及其应用
专题 用导数的方法证明不等式、不等式恒成立问题
—— ——
合作探究·攻重难
细研深究 萃取知识精华
第五章 专题 用导数的方法证明不等式、不等式恒成立问题
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第五章 专题 用导数的方法证明不等式、不等式恒成立问题
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赢在字里行间
类型一 证明不等式
【例1】 已知函数f (x)=x2ex-1-x3-x2。
(1)讨论函数f (x)的单调性;
(2)设g(x)=x3-x2,求证:对任意实数x,都有f (x)≥g(x)。
解 (1)f '(x)=x(x+2)(ex-1-1)(x∈R),由f '(x)=0得x1=-2,x2=0,x3=1。当-2<x<0或x>1时,f '(x)>0;当x<-2或0<x<1时,f '(x)<0,所以函数f (x)在(-2,0)和(1,+∞)上单调递增,在(-∞,-2)和(0,1)上单调递减。
(2)证明:f (x)-g(x)=x2ex-1-x3=x2(ex-1-x)。设h(x)=ex-1-x,则h'(x)=ex-1-1,由h'(x)=0得x=1,则当x<1时,h'(x)<0,即函数h(x)在(-∞,1)上单调递减;当x>1时,h'(x)>0,即函数h(x)在(1,+∞)上单调递增。因此,当x=1时,h(x)取最小值h(1)=0。即对任意实数x都有h(x)≥0,又x2≥0,所以f (x)-g(x)≥0,故对任意实数x,恒有f (x)≥g(x)。
利用导数解决不等式问题的策略
利用导数解决不等式问题(如:证明不等式,比较大小等),其实质就是利用导数研究函数的单调性。而证明不等式(或比较大小)常与函数最值问题有关,因此,解决该类问题通常是构造一个函数,然后讨论这个函数的单调性,结合给定的区间和函数在该区间端点处的函数值求解问题。
要证不等式f (x)>g(x),则构造函数φ(x)=f (x)-g(x),只需证φ(x)>0即可,由此转化成求φ(x)最小值问题,借助导数解决。
【变式训练】 设函数f (x)=ln x-x+1。
(1)讨论f (x)的单调性;
(2)证明:当x∈(1,+∞)时,1<<x。
解 (1)依题意,f (x)的定义域为(0,+∞)。f '(x)=-1,令f '(x)=0,得x=1。所以当0<x<1时,
f '(x