内容正文:
第三课时 利用导数证明不等式
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一轮 数学
关键能力 · 重点探究
课时作业 · 巩固提升
题型一 转化为一个函数的最值(值域)证明不等式 互动探究
[例] (2021·全国乙卷)设函数f(x)=ln(a-x),已知x=0是函数y=xf(x)的极值点.
(1)求a;
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易知当x∈(-∞,1)时,p′(x)<0恒成立.
∴p(x)在(-∞,1)上为减函数.又p(0)=0,
∴当x∈(-∞,0)时,p(x)>0;
当x∈(0,1)时,p(x)<0,
∴函数y=xf(x)=xln(1-x)在(-∞,0)上为增函数,在(0,1)上为减函数,
∴当a=1时,x=0是函数y=xf(x)的极值点,∴a=1.
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只需证x+(1-x)ln(1-x)>0.
令h(x)=x+(1-x)ln(1-x),
则h′(x)=1-ln(1-x)-1=-ln(1-x),
∴当x∈(0,1)时,h′(x)>0,h(x)单调递增,
当x∈(-∞,0)时,h′(x)<0,h(x)单调递减,
∴当x∈(-∞,0)∪(0,1)时,h(x)>h(0)=0,
∴x+(1-x)ln(1-x)>0在(-∞,0)∪(0,1)上恒成立,
∴g(x)<1.
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技法点拨
解答与不等式相关的参数范围问题的两种方法
(1)分类讨论法:按照参数的取值分类讨论,利用导数,确定符合题意的参数范围.
(2)参变分离法:把参数与变量分离,构造新函数,利用导数研究单调性、最值等进而求解.
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题型二 转化为两个函数证明不等式 互动探究
[例] (2023·福州模拟)已知函数f(x)=eln x-ax(a∈R).
(1)讨论f(x)的单调性;
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(2)当a=e时,证明:xf(x)-ex+2ex≤0.
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技法点拨
若直接求导比较复杂或无从下手时,可将待证式进行变形,构造两个都便于求导的函数,从而找到可以传递的中间量,如最值,进而达到证明的目标.
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迁移应用
(2023·河南郑州三模)已知函数f(x)=xln x-ax+1.
(1)求函数f(x)的最小值;
解:(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=ln x+1-a.
令f′(x)=ln x+1-a=0,得x=ea-1,且当x∈(0,ea-1)时,f′(x)<0;当x∈(ea-1,+∞)时,f′(x)>0.
所以f(x)在x=ea-1处取得极小值亦即最小值f(ea-1)=(a-1)ea-1-aea-1+1=1-ea-1.
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(2)证明:当x>2时,f(x)<ex+(a-1)x-2a.
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技法点拨
在证明不等式的时候,若直接证明比较困难,则可将不等式中的部分项进行放大或缩小,然后证明放缩后的不等式成立,再根据不等式的传递性证明原不等式成立,这种方法就是放缩法.常用的放缩技巧有:(1)ex≥x+1;