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第四课时 利用导数研究不等式成立问题
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关键能力 重点探究
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(2)如果对任意的x≥1,都有f(x)≤ax,求实数a的取值范围.
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所以m(x)在[1,+∞)上为减函数,所以m(x)≤m(1)=0,所以h′(x)≤0,故h(x)在[1,+∞)上为减函数,
所以h(x)max=h(1)=1,故a≥1.即a的取值范围是[1,+∞).
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参数法来确定f(x,λ)≥0(x∈D,λ为实参数)恒成立问题中参数取值范围的基本步骤
(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.
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1.已知函数f(x)=ln x.
(1)求函数g(x)=f(x+1)-x的最大值;
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(2)若对任意x>0,不等式f(x)≤ax≤x2+1恒成立,求实数a的取值范围.
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角度(二) 等价转化法求解恒成立问题
典例2 函数f(x)=x2-2ax+ln x(a∈R).
(1)若函数y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与直线x-2y+1=0垂直,求a的值;
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(2)若不等式2xln x≥-x2+ax-3在区间(0,e]上恒成立,求实数a的取值范围.
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根据不等式恒成立求参数范围的关键是把不等式转化为函数,利用函数值与最值之间的数量关系确定参数满足的不等式,解不等式即得参数范围.
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2.已知函数f(x)=m(x-1)ex+x2(m∈R).
(1)若m=-1,求函数f(x)的单调区间;
解:(1)m=-1时,f(x)=(1-x)ex+x2,则f′(x)=x(2-ex),由f′(x)>0,得0<x<ln 2,由f′(x)<0,得x<0或x>ln 2,故函数的单调递增区间为(0,ln 2),单调递减区间为(-∞,0),(ln 2,+∞).
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(2)若对任意的x<0,不等式x2+(m+2)x>f′(x)恒成立,求m的取值范围.
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题型二 存在成立问题
典例 (2023·张掖模拟)已知函数f(x)=2(x-1)ex.
(1)若函数f(x)在区间(a,+∞)上单调递增,求f(a)的取值范围;
[解] (1)由f′(x)=2xex>0,得x>0,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,所以a≥0,所以f(a)≥f(0)=-2,所以f(a)的取值范围是[-2,+∞).
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(2)设函数g(x)=ex-x+p,若存在x0∈[1,e],使不等式g(x0)≥f(x0)-x0成立,求p的取值范围.
[解] (2)因为存在x0∈[1,e],使不等式g(x0)≥2(x0-1)ex0-x0成立,所以存在x0∈[1,e],使p≥(2x0-3)ex0成立.令h(x)=(2x-3)ex,从而p≥h(x)min,h′(x)=(2x-1)ex.因为x≥1,所以2x-1≥1,ex>0,所以h′(x)>0,所以h(x)=(2x-3)ex在[1,e]上单调递增.所以h(x)min=h(1)=-e,所以p≥-e,所以实数p的取值范围是[-e,+∞).
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1.存在型不等式成立主要是转化为最值问题.
如存在x1,x2∈[a,b]使f(x1)≤g(x2)成立⇔f(x)min≤g(x)max,转化为最值问题求解.
2.如果一个问题的求解中既有“存在性”又有“恒成立”,那么需要对问题做等价转化,这里一定要注意转化的等价性、巧妙性,防止在转化中出错而使问题的求解出错.
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