内容正文:
清单04 第五章 导数与不等式(含恒成立,能成立问题)
(5个考点梳理+7题型解读+提升训练)
清单01 分离参数法
用分离参数法解含参不等式恒成立问题,可以根据不等式的性质将参数分离出来,得到一个一端是参数,另一端是变量表达式的不等式;
步骤:
①分类参数(注意分类参数时自变量的取值范围是否影响不等式的方向)
②转化:若)对恒成立,则只需;若对恒成立,则只需.
③转化:,使得能成立;
,使得能成立.
④求最值.
清单02 分类讨论法
如果无法分离参数,可以考虑对参数或自变量进行分类讨论求解,如果是二次不等式恒成立的问题,可以考虑二次项系数与判别式的方法(,或,)求解.
清单03 等价转化法
①当遇到型的不等式恒成立问题时,一般采用作差法,构造“左减右”的函数或者“右减左”的函数,进而只需满足,或者,将比较法的思想融入函数中,转化为求解函数的最值的问题.
②当遇到型的不等式有解(能成立)问题时,一般采用作差法,构造“左减右”的函数或者“右减左”的函数,进而只需满足,或者,将比较法的思想融入函数中,转化为求解函数的最值的问题.
清单04 最值定位法
(1),,使得成立
(2),,使得成立
(3),,使得成立
(4),,使得成立
清单05 值域法解决双参问题
,,使得成立
①,求出的值域,记为
②求出的值域,记为
③则,求出参数取值范围.
【考点题型一】借助分离变量法解决恒成立问题()
【例1】(24-25高三上·安徽安庆·期末)已知函数,,为函数的导函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若任意,恒成立,求a的取值范围.
【变式1-1】.(24-25高二下·广西桂林·阶段练习)已知函数,a.
(1)若,求函数的极值与零点;
(2)若关于的不等式在上恒成立,求的取值范围.
【变式1-2】.(24-25高二下·河北保定·阶段练习)设函数,.
(1)求函数的单调区间;
(2)若关于的方程有三个不同实根,求实数的取值范围;
(3)已知当时,恒成立,求实数的取值范围.
【变式1-3】.(24-25高二下·河北保定·阶段练习)已知函数.
(1)当时,求的极值点个数
(2)当时,恒成立,求实数的最小值.
【变式1-4】.(24-25高二下·黑龙江大庆·开学考试)已知函数(为常数).
(1)求证:当时,;
(2)讨论函数的单调性;
(3)不等式在上恒成立,求实数的最小整数值.
【考点题型二】借助分离变量法解决能成立(有解)问题()
【例2】(24-25高二下·河北邯郸·阶段练习)已知函数.
(1)若在上单调递增,求的取值范围;
(2)若关于的不等式有解,求的取值范围.
【变式2-1】.(2024高三·全国·专题练习)已知函数.若有解,求的取值范围.
【变式2-2】.(24-25高二下·安徽滁州·阶段练习)已知函数.
(1)当在处的切线是时,求的单调区间与极值;
(2)若在上有解,求实数的取值范围.
【变式2-3】.(2023·陕西榆林·一模)已知函数.
(1)若,求的单调区间;
(2)若,且当时,,求的最大值.
【考点题型三】借助分类讨论法解决恒成立问题()
【例3】(24-25高二下·江苏·阶段练习)已知函数.
(1)求曲线在处的切线方程;
(2)求曲线的对称中心;
(3)若当时,恒有,求实数的取值范围.
【变式3-1】.(2025·黑龙江吉林·模拟预测)已知函数,.
(1)求曲线在处的切线方程;
(2)若当时,恒有,求实数的取值范围.
【变式3-2】.(2025·安徽蚌埠·二模)已知函数.
(1)若,求的极值;
(2)若对任意的恒成立,求的取值范围.
【变式3-3】.(24-25高三下·江苏南通·阶段练习)已知函数.
(1)求的单调区间;
(2)若对任意的恒有,求实数的取值范围.
【考点题型四】借助分类讨论法解决能成立(有解)问题()
【例4】(2025·新疆喀什·二模)已知函数
(1)当时,求的极值;
(2)若存在,使得,求的取值范围.
【变式4-1】.(23-24高二下·福建泉州·期中)已知函数,若不等式的解集中有且仅有一个整数,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式4-2】.(2025·辽宁·模拟预测)已知函数的图象的一条切线方程是.
(1)求;
(2)若关于的不等式有解,求的取值范围.
【考点题型五】最值定位法解决双参不等式问题()
【例5】(24-25高三上·福建龙岩·期中)已知函数.
(1)求的单调区间;
(2)设,若对任意,均存在,使得,求实数的取值范围.
【变式5-1】.(23-24高二下·甘肃张掖·阶段练习)已知函数为的导数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2),若对任意,均存在,使得,求实数的取值范围.
【变式5-2】.(2024·广西柳州·二模)已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)设(为自然对数的底数),当时,对任意,存在,使,求实数的取值范围.
【考点题型六】等价转化法解决问题()
【例6】(24-25高二下·广西南宁·阶段练习)设函数.
(1)若在定义域上单调,求参数的范围?
(2)若,判断与在处是否有公切线?若存在,则求出其公切线,若不存在,请说明理由.
(3)若当时,恒成立.求参数的范围.
【变式6-1】.(24-25高三上·浙江绍兴·期末)已知函数,.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若有极大值点,且时恒成立,求的取值范围.
【变式6-2】.(24-25高三上·天津河东·期末)已知函数与为函数的极值点.
(1)求的值;
(2)求在点处的切线方程;
(3)若恒成立,求实数的取值范围.
【变式6-3】.(2024高三·全国·专题练习)已知函数的一个极值点为.
(1)求函数的极小值;
(2)若函数,当时,,求实数m的取值范围.
【考点题型七】值域法解决双参等式问题()
【例7】(24-25高一上·广东茂名·阶段练习)已知.
(1)求的解析式;
(2)函数,若对任意,总存在,使成立,求的取值.
【变式7-1】.(23-24高一上·山东青岛·期中)已知函数为定义在上的奇函数.
(1)求实数b的值;
(2)当时,用单调性定义判断函数在区间上的单调性;
(3)当时,设,若对任意的,总存在,使得成立,求m的取值范围.
【变式7-2】.(23-24高一上·广东揭阳·期末)已知是定义在上的奇函数,其中、,且.
(1)求、的值;
(2)判断在上的单调性,并用单调性的定义证明;
(3)设,若对任意的,总存在,使得成立,求的取值范围.
【变式7-3】.(23-24高一上·江苏南京·阶段练习)已知函数,且不等式的解集为.
(1)求实数的值;
(2)解关于的不等式(其中为常数);
(3)已知,若存在,使得成立,求实数的取值范围.
提升训练
一、单选题
1.(24-25高三上·山东青岛·期末)已知,若不等式对任意恒成立,则的最大值是( )
A. B. C. D.
2.(24-25高二上·全国·课后作业)若关于的不等式恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
3.(24-25高三上·江西赣州·阶段练习)已知不等式在区间上恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
4.(24-25高二上·全国·课后作业)已知函数,若,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
5.(2024高三·全国·专题练习)函数,若存在,使有解,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
6.(23-24高二下·福建宁德·期末)已知,,若存在,,使得成立,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
7.(23-24高二上·河南焦作·期末)若存在,使得不等式成立,则实数k的取值范围为( )
A. B. C. D.
8.(23-24高二下·安徽黄山·期中)设函数,若存在区间,使在上的值域是,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
二、多选题
9.(23-24高二下·河北秦皇岛·阶段练习)已知函数,若,,则的取值可以是( )
A. B. C. D.
10.(23-24高二下·河南洛阳·期中)已知,则使恒成立的值可以是( )
A. B.2 C.4 D.5
三、填空题
11.(24-25高二下·全国·课后作业)设函数,若对于任意的,都有成立,则实数a的值为 .
12.(23-24高二下·天津南开·期中)已知函数,,,,使不等式成立,则的取值范围是 .
四、解答题
13.(23-24高三上·江西南昌·阶段练习)已知,函数,(是自然对数的底数).
(1)讨论函数极值点的个数;
(2)若对任意的恒成立,求实数的值;
(3)在第(2)小题的条件下,若存在,使得,求实数的取值范围.
14.(23-24高三上·贵州安顺·期末)已知函数
(1)求的单调增区间;
(2)方程在有解,求实数m的范围.
15.(24-25高三下·陕西咸阳·阶段练习)设函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若恒成立,求实数的取值范围.
16.(24-25高二上·广东深圳·期末)已知函数.
(1)求函数的单调区间和极值.
(2)若对恒成立,求实数的取值范围.
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清单04 第五章 导数与不等式(含恒成立,能成立问题)
(5个考点梳理+7题型解读+提升训练)
清单01 分离参数法
用分离参数法解含参不等式恒成立问题,可以根据不等式的性质将参数分离出来,得到一个一端是参数,另一端是变量表达式的不等式;
步骤:
①分类参数(注意分类参数时自变量的取值范围是否影响不等式的方向)
②转化:若)对恒成立,则只需;若对恒成立,则只需.
③转化:,使得能成立;
,使得能成立.
④求最值.
清单02 分类讨论法
如果无法分离参数,可以考虑对参数或自变量进行分类讨论求解,如果是二次不等式恒成立的问题,可以考虑二次项系数与判别式的方法(,或,)求解.
清单03 等价转化法
①当遇到型的不等式恒成立问题时,一般采用作差法,构造“左减右”的函数或者“右减左”的函数,进而只需满足,或者,将比较法的思想融入函数中,转化为求解函数的最值的问题.
②当遇到型的不等式有解(能成立)问题时,一般采用作差法,构造“左减右”的函数或者“右减左”的函数,进而只需满足,或者,将比较法的思想融入函数中,转化为求解函数的最值的问题.
清单04 最值定位法
(1),,使得成立
(2),,使得成立
(3),,使得成立
(4),,使得成立
清单05 值域法解决双参问题
,,使得成立
①,求出的值域,记为
②求出的值域,记为
③则,求出参数取值范围.
【考点题型一】借助分离变量法解决恒成立问题()
【例1】(24-25高三上·安徽安庆·期末)已知函数,,为函数的导函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若任意,恒成立,求a的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题、含参分类讨论求函数的单调区间
【分析】(1)先对参数进行分类讨论,再利用导数求解单调性即可.
(2)利用分离参数法得到,再利用导数得到,最后得到参数范围即可.
【详解】(1)因为,且定义域为,
所以,令,则,
当时,,函数在上单调递增;
当时,令,得到,令,得到,
故函数在上单调递减,在上单调递增;
综上:当时,在上单调递增;
当时在上单调递减,在上单调递增.
(2)由(1)得,
因为对于任意,恒成立,
所以恒成立,
化简得恒成立,故恒成立,
令,则恒成立,,
令,则,
得到在单调递增,即
故,在单调递增,而,
即,故.
【变式1-1】.(24-25高二下·广西桂林·阶段练习)已知函数,a.
(1)若,求函数的极值与零点;
(2)若关于的不等式在上恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)极小值点为,无极大值点;零点为
(2)
【知识点】求已知函数的极值、利用导数研究不等式恒成立问题、利用导数研究函数的零点
【分析】(1)由函数解析式明确定义域,求导,从而可得函数的单调性,根据极值与零点的定义,可得答案;
(2)由参数分离化简不等式,构造函数,利用导数求得函数的最值,可得答案.
【详解】(1)当时,函数的定义域为,
求导得.
当时,,当时,,
即在上单调递减,在上单调递增,
当时,函数取得极小值,无极大值;所以函数的极小值点是1.
又函数的极小值为,
由于只有一个极值点,所以又是的最小值,
所以函数只有一个零点1;
(2),恒有,
设函数,,求导得,
令,,求导得:,
即函数在上单调递增,
有,即函数在上单调递增,
则当时,,即,
所以的取值范围是.
【变式1-2】.(24-25高二下·河北保定·阶段练习)设函数,.
(1)求函数的单调区间;
(2)若关于的方程有三个不同实根,求实数的取值范围;
(3)已知当时,恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)在和单调递增,在单调递减
(2)
(3)
【知识点】利用导数求函数的单调区间(不含参)、利用导数研究不等式恒成立问题、根据函数零点的个数求参数范围
【分析】(1)利用导数研究函数的单调性即可;
(2)根据(1)画出的图象,数形结合即可求解;
(3)利用分离参数的方法求解恒成立问题即可.
【详解】(1)的定义域为R,,
今得或,令得,
在和单调递增,在单调递减.
(2)由(1)可知为的极大值点,为的极小值点,
的图象如图所示,
由图可知,若关于的方程有三个不同实根,则
(3)时,恒成立,
即在恒成立,
今,则,
等价于
,且开口向上,
在单调递增.
【变式1-3】.(24-25高二下·河北保定·阶段练习)已知函数.
(1)当时,求的极值点个数
(2)当时,恒成立,求实数的最小值.
【答案】(1)极值点个数为
(2)
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题、求已知函数的极值点、由导数求函数的最值(不含参)
【分析】(1)求出函数的导函数,即可得到函数的单调性,从而得解;
(2)参变分离可得在上恒成立,令,利用导数说明函数的单调性,求出函数的最大值,即可得解.
【详解】(1)当时,,定义域为,
.
令,则,
当时,,当时,,
所以在上单调递增,在上单调递减,
则,即,
所以在上单调递减,
故的极值点个数为.
(2)当时,,不等式可化为在上恒成立,
令,则,
由(1)可知,,即(当且仅当时取等号),则,
当时,,当时,,
所以在上单调递增,在上单调递减,
则,所以,
故实数的最小值为.
【变式1-4】.(24-25高二下·黑龙江大庆·开学考试)已知函数(为常数).
(1)求证:当时,;
(2)讨论函数的单调性;
(3)不等式在上恒成立,求实数的最小整数值.
【答案】(1)证明见解析;
(2)答案见解析;
(3)2.
【知识点】利用导数证明不等式、含参分类讨论求函数的单调区间、利用导数研究不等式恒成立问题
【分析】(1)把代入,利用导数求出最小值即可证得不等式.
(2)求出导数,再分类讨论求出单调区间.
(3)等价转化不等式,构造函数并用导数求出最大值即可.
【详解】(1)当时,,求导得,
当时,;当时,,
函数在上单调递减,在上单调递增,
所以.
(2)函数的定义域为,求导得
当时,,函数在上单调递增;
当时,由,得;由,得,
函数在上单调递减,在上单调递增;
所以当时,函数的单调递增区间是;
当时,函数的单调递减区间是,单调递增区间是.
(3)不等式,
依题意,,恒成立,令,
求导得,当时,;当时,,
函数在上单调递增,在上单调递减,,则,
所以实数的最小整数值是.
【考点题型二】借助分离变量法解决能成立(有解)问题()
【例2】(24-25高二下·河北邯郸·阶段练习)已知函数.
(1)若在上单调递增,求的取值范围;
(2)若关于的不等式有解,求的取值范围.
【答案】(1)
(2).
【知识点】由函数在区间上的单调性求参数、利用导数研究能成立问题
【分析】(1)由在上恒成立,得到,即可求解;
(2)参变分离得到,构造函数,求导确定最大值即可;
【详解】(1)由题可知在上恒成立,所以.
因为,所以,
则,所以的取值范围为.
(2)由,可得.
令,则,
令,可得,令,可得,
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以
所以,故的取值范围为.
【变式2-1】.(2024高三·全国·专题练习)已知函数.若有解,求的取值范围.
【答案】
【知识点】利用导数研究能成立问题、由导数求函数的最值(不含参)
【分析】参变分离可得,设,利用导数求出其最小值后可得的取值范围.
【详解】等价于,设,
则,
当时,,故在为减函数,
当时,,故在为增函数,
故,故.
【变式2-2】.(24-25高二下·安徽滁州·阶段练习)已知函数.
(1)当在处的切线是时,求的单调区间与极值;
(2)若在上有解,求实数的取值范围.
【答案】(1)减区间,增区间,极小值,无极大值.
(2)
【知识点】已知切线(斜率)求参数、利用导数研究能成立问题
【分析】(1)根据切线求得,利用导数求得的单调区间与极值.
(2)由不等式分离参数,然后利用构造函数法,结合导数来求得的取值范围.
【详解】(1),
若在处的切线是,
则,
则,
所以在区间上单调递减;
在区间上单调递增,
所以在处取得极小值,无极大值.
(2)依题意,①在上有解,
①可化为,
设,
,
由(1)知,当且仅当时函数值为,
所以在区间单调递减;
在区间单调递增;
所以,
所以的取值范围是.
【变式2-3】.(2023·陕西榆林·一模)已知函数.
(1)若,求的单调区间;
(2)若,且当时,,求的最大值.
【答案】(1)单调递减区间为和,单调递增区间为
(2)2
【知识点】含参分类讨论求函数的单调区间、利用导数研究能成立问题
【分析】(1)得出函数定义域,求导得出导数大于小于零即可得出答案;
(2)当时,,等价于当时,,令函数,求导得出,无法确定单调性,则再令函数,求导得出,即在上单调递增,根据,设,,则当时,单调递减,当时,单调递增,则,即可得出答案.
【详解】(1)的定义域为,
,
由,得或,
若,则,当时,,
当时,,
故的单调递减区间为和,单调递增区间为.
(2)因为,所以等价于,
令函数,则,
令函数,则,
则在上单调递增.
因为,
所以,即,
所以当时,单调递减,当时,单调递增,
所以.
故的最大值为2.
【考点题型三】借助分类讨论法解决恒成立问题()
【例3】(24-25高二下·江苏·阶段练习)已知函数.
(1)求曲线在处的切线方程;
(2)求曲线的对称中心;
(3)若当时,恒有,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】判断或证明函数的对称性、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、利用导数研究不等式恒成立问题、含参分类讨论求函数的单调区间
【分析】(1)由导数的意义结合点斜式方程可求;
(2)先确定定义域关于对称,再由可得;
(3)构造函数令,然后将问题转化为在上恒成立,利用导数分析其单调性,分和两种情况讨论;
【详解】(1)
切线方程为.
(2)的定义域为,
其定义域关于对称,
则,
所以曲线的对称中心是.
(3)令在上恒成立,
注意到
在上为增函数,
.
①当时,即在上为增函数
满足题意;
②当时,时,,
存在,使得时,
在上为减函数,
,与题意矛盾,
综上:.
【变式3-1】.(2025·黑龙江吉林·模拟预测)已知函数,.
(1)求曲线在处的切线方程;
(2)若当时,恒有,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、利用导数研究不等式恒成立问题
【分析】(1)利用导函数,求得,进而由点斜式方程可求得切线方程;
(2)令,求导,分,两种情况判断是否恒成立,可得结论.
【详解】(1)因为,所以切点为,
又,所以,
所以,
所以由点斜式方程得切线方程为,即;
(2)当 时,恒有 ,即对恒成立,
令,,
求导得,
因为,所以在上单调递减,
所以在上单调递增,所以,
当时,,函数单调递增,所以,
即,所以;
当时,,又时,,
所以存在,使,当,,
所以在上单调递减,所以,
所以,所以对不恒成立,
综上所述:当时,恒有,实数的取值范围为.
【变式3-2】.(2025·安徽蚌埠·二模)已知函数.
(1)若,求的极值;
(2)若对任意的恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)极大值为,无极小值.
(2).
【知识点】求已知函数的极值、利用导数研究不等式恒成立问题、用导数判断或证明已知函数的单调性、已知函数最值求参数
【分析】(1)先求出导函数,再根据导函数正负得出函数的单调性,进而求出函数极值即可;
(2)先把恒成立问题转化为,再构造函数根据导函数分类讨论分,,讨论单调性计算求参.
【详解】(1)若,则,所以,
令,解得,令,解得,令,解得,
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以的极大值为,无极小值.
(2)对任意的恒成立,即对任意的恒成立,
令,所以,
令,所以
,当时,,又,所以,
所以在上恒成立,
所以即在区间上单调递增,
所以,所以在区间上单调递增,
所以,符合题意;
当时,令,解得,
则即在区间上单调递减;
所以当时,,所以在区间上单调递减,
所以当时,,不符合题意;
当时,又,所以,所以即在区间上单调递减,
所以,所以在区间上单调递减,所以,不符合题意.
综上,的取值范围为.
【变式3-3】.(24-25高三下·江苏南通·阶段练习)已知函数.
(1)求的单调区间;
(2)若对任意的恒有,求实数的取值范围.
【答案】(1)在上单调递增,无减区间
(2)
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题、利用导数求函数的单调区间(不含参)
【分析】(1)先求函数的定义域,再利用导数求单调区间;
(2)由得,两边同时取自然对数有即,令,只需即可,最后利用导数根据的情况分类讨论即可求解.
【详解】(1)函数定义域为,
所以,
故函数在上单调递增,无递减区间;
(2)因为,即,
所以,即,
令,
所以,
当时,,所以成立;
当时,,显然成立;
当时,令,
当时,,在单调递增,
所以不满足题意;
【考点题型四】借助分类讨论法解决能成立(有解)问题()
【例4】(2025·新疆喀什·二模)已知函数
(1)当时,求的极值;
(2)若存在,使得,求的取值范围.
【答案】(1)极大值为,极小值为
(2)
【知识点】求已知函数的极值、利用导数研究能成立问题、由导数求函数的最值(含参)
【分析】(1)结合导数分析函数的单调性,进而求解极值;
(2)求导,分,,三种情况分析求解即可.
【详解】(1)当时,,
则,
令,得;令,得或,
所以函数在和上单调递增,在上单调递减,
则时,函数取得极大值,
时,函数取得极小值.
(2)由,,
则,
当时,,此时,函数在上单调递增,
则,即;
当时,,
则时,;时,,
则函数在上单调递减,在上单调递增,
则,即,与矛盾,不符合题意;
当时,,此时,函数在上单调递减,
则,即恒成立,符合题意.
综上所述,的取值范围为.
【变式4-1】.(23-24高二下·福建泉州·期中)已知函数,若不等式的解集中有且仅有一个整数,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】利用导数研究能成立问题、由导数求函数的最值(不含参)
【分析】利用导数求出函数的单调区间及极值,作出函数的大致图象,由仅有一个整数解,得只有一个整数解,再结合图象即可得解.
【详解】,
当时,,当时,,
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以,
又当时,,当时,且,
作出的函数图象如图所示:
由仅有一个整数解,
得只有一个整数解,
设,由图象可知:
当时,在上恒成立,不符合题意,
当时,若只有1个整数解,则此整数解必为1,
所以,即,解得.
故选:D.
综上:实数的取值范围是.
【变式4-2】.(2025·辽宁·模拟预测)已知函数的图象的一条切线方程是.
(1)求;
(2)若关于的不等式有解,求的取值范围.
【答案】(1);
(2).
【知识点】已知切线(斜率)求参数、利用导数研究能成立问题
【分析】(1)设切点,根据导数的几何意义求得,结合,构造,应用导数研究其零点,即可求参数值;
(2)问题化为有解,构造研究不等式能成立求参数范围.
【详解】(1)设的图象与直线切于点,则①,
,则,即,代入①式得.
令,则,
当时,,在上单调递减,
当时,,在上单调递增,
所以,当且仅当时取等号,
故,即.
(2)由题意得有解,即有解.
令,则,
若,则,则,符合题意;
若,即,则,不符合题意;
若,
当时,,在上单调递减,
当时,,在上单调递增,
所以,解得.
综上,的取值范围为.
【考点题型五】最值定位法解决双参不等式问题()
【例5】(24-25高三上·福建龙岩·期中)已知函数.
(1)求的单调区间;
(2)设,若对任意,均存在,使得,求实数的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题、含参分类讨论求函数的单调区间、利用导数研究能成立问题
【分析】(1)求导,根据导数分情况讨论导函数零点情况及函数单调性;
(2)根据题意可得,分别求最大值即可得不等式,解不等式即可求解.
【详解】(1)由,,
得.
令,解得.
当时,,
当时,单调递增;
当时,单调递减;
当时,单调递增.
当时,恒成立,在上单调递增.
当时,,
当时,单调递增;
当时,单调递减;
当时,单调递增.
综上所述,当时,的单调递增区间为和,单调递减区间为,;
当时,的单调递增区间为,无单调递减区间;
当时,的单调递增区间为和,单调递减区间为.
(2)因为对任意,均存在,使得,
所以,
当时,取得最大值,最大值为0.
由(1)得,当时,在]上单调递增,
即当时,取得最大值,
所以,解得,即.
当时,在上单调递增,在上单调递减,
当时,取得最大值.
设,
则,单调递增,
所以成立,所以无解.
综上所述,的取值范围为.
【变式5-1】.(23-24高二下·甘肃张掖·阶段练习)已知函数为的导数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2),若对任意,均存在,使得,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、由导数求函数的最值(不含参)、利用导数研究不等式恒成立问题、利用导数研究能成立问题
【分析】(1)先求出导函数,由得到切线斜率,再根据点坐标即可得到切线方程;
(2)转化问题为,结合二次函数性质可求得的最小值,构造,由的导函数判断的单调性,利用端点值和极值判断的正负,进而判断的单调性,求得,即可求解.
【详解】(1)由题意,所以0,
即切线的斜率,且,
所以曲线在点处的切线方程为.
(2)由题意知,
且的对称轴为直线,
所以当时,.
由(1),设,则,
所以,
当时,;
当时,,
所以在区间上单调递增,在区间上单调递减.
又,所以在区间上只有一个零点,
设为,且当时,;当时,,
所以在区间上单调递增,在区间上单调递减,
又,
所以当时,,
所以,即,
因此,实数的取值范围是.
【变式5-2】.(2024·广西柳州·二模)已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)设(为自然对数的底数),当时,对任意,存在,使,求实数的取值范围.
【答案】(1)分类讨论,答案见解析;
(2).
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题、含参分类讨论求函数的单调区间、由导数求函数的最值(不含参)、利用导数研究能成立问题
【分析】(1)求出函数的导数,再分类讨论求出函数的单调区间作答.
(2)利用(1)的结论求出在上的最大值,再利用给定条件,构建不等式并分离参数,构造函数,求出函数最大值作答.
【详解】(1)函数的定义域为,求导得,
而,当时,由得,由得,
因此函数在上单调递减,在上单调递增,
当时,由得,由得,
因此函数在上单调递减,在上单调递增.
(2)当时,由(1)知,函数在上单调递减,而,则,
任意,存在,使等价于,恒成立,
则有,成立,令,
则,当时,,当时,,
即有在上单调递增,在上单调递减,,
因此当时,最大值为,则,
所以实数的取值范围是.
【考点题型六】等价转化法解决问题()
【例6】(24-25高二下·广西南宁·阶段练习)设函数.
(1)若在定义域上单调,求参数的范围?
(2)若,判断与在处是否有公切线?若存在,则求出其公切线,若不存在,请说明理由.
(3)若当时,恒成立.求参数的范围.
【答案】(1)
(2)存在,切线方程为
(3)
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、利用导数研究不等式恒成立问题、由函数在区间上的单调性求参数
【分析】(1)根据函数单调性与导数的关系,转化为恒成立即可求解;
(2)由题设求出的值,再分别求出与在处的切点和切线的斜率即可判断求解.
(3)令,一方面由题意得成立的必要条件;再证的充分性,将看作以为主元的函数,时,由在上单调性,得为的最小值.设,再通过导数研究其单调性及最值证明在上恒成立即可.
【详解】(1)由得
因为在定义域上单调,所以恒成立.
∴解得
所以的范围是.
(2)由题意得
,,即.
与在处切线斜率相等,且切点为.
与在处有公切线,切线方程为,
即.
(3)令,则,
由题意时,恒成立
为成立的必要条件.
下面证明:为成立的充分条件.
把函数看作以变量为主元的函数,
于是设,
当时,可知在上单调递增,
所以有最小值为.
于是设,
下证在上恒成立.
. 则.
令
在上单调递增.
,使得.
于是即在上单调递减,在上单调递增.
.故.
于是有当时,单调递增;
时,单调递减.
因为,所以的最小值为0.
即恒成立.
综上原命题成立.
所以参数的范围为.
【变式6-1】.(24-25高三上·浙江绍兴·期末)已知函数,.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若有极大值点,且时恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题、含参分类讨论求函数的单调区间、根据极值点求参数
【分析】(1)对求导,按实数的取值分类讨论,利用函数单调性与导数符号的关系求单调性即可;
(2)先将函数代入利用参变分离得到,再构造新函数,利用导数研究函数的单调性求的最大值即可求得的取值范围.
【详解】(1)由题意可得当时,在上单调递增,
当时,,令解得,
若,当时,,单调递减,当时,,单调递增,
若,当时,,单调递增,当时,,单调递减;
综上所述,当时,在上单调递增,
当时,在单调递减,在单调递增,
当时,在单调递增,在单调递减.
(2)由(1)可得若有极大值点,则,,
此时,
当时,;当时,,故为的极大值点,
故符合.
当时恒成立,即恒成立,
即恒成立,
令,只需即可,
,
令,则恒成立,
故在上单调递减,,
所以恒成立,
所以当时,,单调递减,当时,,单调递增,
所以,
所以的取值范围为.
【点睛】本题考查导数研究函数的单调性、导数研究函数的极值,还考查了构造法、参变分离法、分类讨论等思想方法,属于较难题.
【变式6-2】.(24-25高三上·天津河东·期末)已知函数与为函数的极值点.
(1)求的值;
(2)求在点处的切线方程;
(3)若恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题、根据极值点求参数、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】(1)根据极值点与导数的关系,得,解得答案;
(2)根据导数的几何意义得出切线斜率,点斜式得切线方程;
(3)由参变分离得,利用导数求出函数的最小值,的答案.
【详解】(1)由题意可为,的定义域为
因为在处取得极值,所以,解,
当时,单调递增;当时,单调递减,
经检验,符合题意,
所以.
(2)
所以切线方程为.
.
(3)若恒成立,则,
由,
因为,所以,
令,则,
令,则,
所以在区间上单调递增,
因为,,
所以存在唯一,使得,
即,即
令,则,
所以函数在上单调递增,
因为,则,,由,
则,所以,
当时,,,单调递减,
当时,,单调递增,
所以,
则,
所以实数的取值范围为
【点睛】方法点睛:函数恒成立问题的求解方法:
(1)首先参变分离;
(2)利用导数求得分离后函数的最值;
(3)根据函数的最值得到参数范围.
【变式6-3】.(2024高三·全国·专题练习)已知函数的一个极值点为.
(1)求函数的极小值;
(2)若函数,当时,,求实数m的取值范围.
【答案】(1)极小值为
(2)
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题、根据极值点求参数、求已知函数的极值、利用导数证明不等式
【分析】(1)根据极值点的定义可得,解出a,验证即可;
(2)等价于在上恒成立.易知不等式成立;当、时,分离参数可得,利用导数求出的最值即可.
【详解】(1)
,解得,
则,
当或时,单调递增;
当时,单调道减,
故在处取得极小值,极小值为.
(2)当时,等价于
在上恒成立,
整理得,
当时,显然成立;
当时,,
令,
,
当时,单调递增,则,
故,即;
当时,,由上知,当时,单调递增;
当时,单调递减,则,
故,即.
综上可得,.
【考点题型七】值域法解决双参等式问题()
【例7】(24-25高一上·广东茂名·阶段练习)已知.
(1)求的解析式;
(2)函数,若对任意,总存在,使成立,求的取值.
【答案】(1)
(2)
【知识点】已知f(g(x))求解析式、利用函数单调性求最值或值域、求二次函数的值域或最值、复合函数的值域
【分析】(1)利用换元法求解即可;
(2)令,则代入化简,由对勾函数的性质可求出的值域,再利用换元法将化为,进而由二次函数的性质求出的值域,由题意可知的值域是值域的子集,列出不等式组,求解即可.
【详解】(1)令,得到,即,
所以;
(2)令,则,,,
所以,
由对勾函数的性质可得在上单调递减,在上单调递增,
当时,,当时,,当时,,
的值域为,
当时,,令,
则可化为,,
因为,在单调递增,所以,
即当时,,
因为对任意,总存在,使成立,
所以的值域是值域的子集,
则,解得.
【变式7-1】.(23-24高一上·山东青岛·期中)已知函数为定义在上的奇函数.
(1)求实数b的值;
(2)当时,用单调性定义判断函数在区间上的单调性;
(3)当时,设,若对任意的,总存在,使得成立,求m的取值范围.
【答案】(1)
(2)函数在区间上是减函数,证明见解析
(3)
【知识点】根据值域求参数的值或者范围、定义法判断或证明函数的单调性、由奇偶性求参数
【分析】(1)利用奇函数性质求解参数并检验;
(2)利用单调性的定义按照步骤证明即可;
(3)由题意函数在上的值域为函数在上的值域的子集,利用单调性求解的值域,分类讨论利用二次函数的单调性求解值域,然后列不等式求解即可.
【详解】(1)因为函数为定义在上的奇函数,所以.
经检验为奇函数,所以.
(2)由(1)可得,下面证明函数在区间上是减函数.
证明:任取,则有
.
再根据,可得,,,,
又,所以,即,
所以函数在区间上单调递减.
(3)若对任意的,总存在,使得成立,
则函数在上的值域为函数在上的值域的子集,
因为函数在上单调递减,则当时,,,
所以,记函数在区间内的值域为.
当时,在上单调递减,
则,,得在区间内的值域为.
因为,所以对任意的,总存在,使得成立.
当时,为开口向下的二次函数,对称轴,
所以在上单调递减,则,,
所以在区间内的值域为,
因为,所以,所以,所以,
当时,
(i)当时,,在上单调递减,且,
则,,
得在区间内的值域为,
因为,所以对任意的,总存在,使得成立.
(ii)当时,,在上单调递减,在上单调递增,
则,,
得在区间内的值域为,
所以,该不等式组无解;
(iii)当时,,在上单调递减,在上单调递增,
则,,
得在区间内的值域为,不符合题意.
综上,实数m的取值范围为.
【变式7-2】.(23-24高一上·广东揭阳·期末)已知是定义在上的奇函数,其中、,且.
(1)求、的值;
(2)判断在上的单调性,并用单调性的定义证明;
(3)设,若对任意的,总存在,使得成立,求的取值范围.
【答案】(1),
(2)在上为减函数,证明见解析
(3).
【知识点】根据值域求参数的值或者范围、定义法判断或证明函数的单调性、由奇偶性求参数
【分析】(1)利用奇函数的性质可得出,再结合可求得、的值,然后验证出函数为奇函数即可;
(2)判断出函数在上为减函数,然后任取、且,作差,因式分解后判断的符号,结合函数单调性的定义可证得结论成立;
(3)记在区间内的值域为,在区间内的值域为,将问题转化为时求实数的取值范围,利用单调性求出的值域,分,、、和四种情况讨论,结合单调性求出的值域,即可得到答案.
【详解】(1)解:因为函数是定义在上的奇函数,则,可得,
则,则,解得,所以,,下面验证函数为奇函数.
对任意的,,故函数的定义域为,
则,故函数为奇函数,合乎题意,
因此,,.
(2)解:函数在上单调递减,证明如下:
任取、且,即,则,,
则,
所以,,故函数在上单调递减.
(3)解:若对任意的,总存在,使得成立,
则函数在上的值域为函数在上的值域的子集,
因为函数在上单调递减,
则当时,,,
所以,记在区间内的值域为.
①当时,在上单调递减,
则,,得在区间内的值域为.
因为,所以对任意的,总存在,使得成立.
②当时,,在上单调递减,且,
则,,得在区间内的值域为,
因为,所以对任意的,总存在,使得成立.
③当时,,在上单调递减,在上单调递增,
则,得在区间内的值域为
,所以,该不等式组无解;
④当时,,在上单调递减,在上单调递增,
则,得在区间内的值域为,不符合题意.
⑤当时,在上的值域为,此时为值域的子集,
综上,实数的取值范围为.
【点睛】结论点睛:本题考查不等式的恒成立与有解问题,可按如下规则转化:
一般地,已知函数,,,.
(1)若,,有成立,则;
(2)若,,有成立,则;
(3)若,,有成立,则;
(4)若,,有成立,则的值域是的值域的子集.
【变式7-3】.(23-24高一上·江苏南京·阶段练习)已知函数,且不等式的解集为.
(1)求实数的值;
(2)解关于的不等式(其中为常数);
(3)已知,若存在,使得成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)答案见解析
(3)
【知识点】根据值域求参数的值或者范围、解含有参数的一元二次不等式、由一元二次不等式的解确定参数
【分析】(1)由题意判断出是方程的两根,即可求解;
(2)对a分类讨论,分别写出不等式的解集;
(3)设的值域为的值域为,判断出,列不等式组,求出m的范围.
【详解】(1)因为,所以可化为,即,
因为不等式的解集为,即是方程的两根,
将代入,得,故,
再由韦达定理得,故.
(2)可化为,即,
当时,解得,
当时,不等式为,无解;
当时,解得;
综上所述,
当时,不等式解集为;
当时,不等式解集为;
当时,不等式解集为.
(3)因为存在,存在,使得成立,
设的值域为的值域为,则,
由(1)得,对称轴为,
故在上单调递增,所以,
①当时,,不满足题意;
②当时,在上单调递增,所以,所以,解得:;
③当时,在上单调递减,所以,所以,解得:;
综上所述,.
【点睛】方法点睛:常见解不等式的类型:
(1)解一元二次不等式用图像法或因式分解法;
(2)分式不等式化为标准型后利用商的符号法则;
(3)高次不等式用穿针引线法;
(4)含参数的不等式需要分类讨论.
提升训练
一、单选题
1.(24-25高三上·山东青岛·期末)已知,若不等式对任意恒成立,则的最大值是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题
【分析】先证明若原不等式恒成立,则必有,再证明当时,原不等式恒成立,即可得到的最大值是.
【详解】①若,则当时,有,从而原不等式对不成立,不满足条件;
这表明若原不等式恒成立,则必有;
②当时,原不等式等价于,下面证明该不等式恒成立:
设,则对有,对有.
从而在上递减,在上递增,故.
这就意味着,即.
从而此时原不等式恒成立,满足条件.
综合①②两个方面可知,的最大值是.
故选:B.
2.(24-25高二上·全国·课后作业)若关于的不等式恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】由导数求函数的最值(不含参)、利用导数研究不等式恒成立问题
【分析】设,利用导数求出函数的最小值,由,即可求出的取值范围.
【详解】设,则恒成立,,
,
所以,当时,;当时,,
在上单调递减,在上单调递增,
,解得,
即实数的取值范围为.
故选:B.
3.(24-25高三上·江西赣州·阶段练习)已知不等式在区间上恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题
【分析】首先根据条件证明,然后在的情况下证明不等式恒成立,即可得到的取值范围是.
【详解】设,则对有,对有.
从而在上递减,在上递增,所以,故.
①一方面,在条件中令,即得.
假设,则,从而,矛盾.
所以一定有.
②另一方面,若:
首先有.
以及.
将两个不等式相加,就得到,从而.
由于,故,所以对任意,有.
而对任意的,显然也有,所以,从而时条件一定满足.
综合①②两个方面,可知的取值范围是.
故选:B.
4.(24-25高二上·全国·课后作业)已知函数,若,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题
【分析】由题意可得,构造函数,借助导数研究其单调性即可得解.
【详解】等价于,
令,则,
当时,单调递减;
当时,单调递增.
所以,
所以只需,即.
故选:B.
5.(2024高三·全国·专题练习)函数,若存在,使有解,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】由导数求函数的最值(不含参)、利用导数研究能成立问题
【分析】构造函数,利用导数求最值,进而得的取值范围.
【详解】若存在,使得有解,即.
设,,则.
令,解得,
当时,,单调递增;
当时,,单调递减,所以.
故的取值范围为.
故选:A
6.(23-24高二下·福建宁德·期末)已知,,若存在,,使得成立,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】利用导数研究能成立问题、由导数求函数的最值(不含参)
【分析】原命题等价于,再求和解不等式即得解.
【详解】,使得成立,则,
由题得,
当时,,当时,,
所以函数在(-∞,0)单调递增,在(0,+∞)单调递减,
所以,
由题得,
∴
故选:B.
7.(23-24高二上·河南焦作·期末)若存在,使得不等式成立,则实数k的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】一元二次不等式在某区间上有解问题、利用导数研究能成立问题、利用导数求函数的单调区间(不含参)
【分析】根据题意和一元二次不等式能成立可得对于,成立,
令,利用导数讨论函数的单调性,即可求出.
【详解】存在,不等式成立,
则,能成立,
即对于,成立,
令,,
则,令,
所以当,单调递增,
当,单调递减,
又,所以,
所以.
故选:C
8.(23-24高二下·安徽黄山·期中)设函数,若存在区间,使在上的值域是,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】利用导数研究方程的根、利用导数研究能成立问题
【分析】利用导数判断函数在区间上递增,根据题意问题等价于方程在上至少有两个不等正根,分离参数得,令,函数的图象与直线的图象至少有两个不同的公共点,再利用导数研究函数的单调性、极值即可求解.
【详解】解:,
设,则,
当时,,递增,当时,,递减,
故,故在区间上递增,
又∵,故在上单调递增.
∴在上的值域为.
又∵上的值域是,故,,
存在区间满足题意,等价于方程在上至少有两个不等正根,
分离参数得,令,
则题意等价于函数的图象与直线的图象至少有两个不同的公共点.
,得,
由得,当得,
得在递减,在递增,
又∵当时,,趋近于时,趋近于.
∴题意等价于,
∵,,,
故选:B.
二、多选题
9.(23-24高二下·河北秦皇岛·阶段练习)已知函数,若,,则的取值可以是( )
A. B. C. D.
【答案】BD
【知识点】由导数求函数的最值(不含参)、利用导数研究不等式恒成立问题
【分析】由得到,在定义域范围内利用函数导数性质进行讨论分析即可.
【详解】由,且函数定义域为,
所以有,即,
①当时,有恒成立,故;
②当时,,所以,
令,则,又,
所以,所以在上单调递减,
且,所以;
③当时,,所以,
由,则,又
令,
所以在上单调递减,在上单调递增,
所以,所以.
故.
故选:BD.
10.(23-24高二下·河南洛阳·期中)已知,则使恒成立的值可以是( )
A. B.2 C.4 D.5
【答案】ABC
【知识点】用导数判断或证明已知函数的单调性、利用导数研究不等式恒成立问题
【分析】由已知结合常见不等式,,对进行不等式放缩,求解出的范围即可求解.
【详解】设,则,
当时,,在上单调递增,
当时,,在上单调递减,
故,即,
设,
则当时在上单调递减,
当时,在上单调递增,
故当,故
因为,
所以,但显然等号无法同时取得,
所以,即,
又恒成立,
所以.
故选:ABC.
【点睛】结论点睛:常用的不等式:,,,,,.
三、填空题
11.(24-25高二下·全国·课后作业)设函数,若对于任意的,都有成立,则实数a的值为 .
【答案】4
【知识点】用导数判断或证明已知函数的单调性、利用导数研究不等式恒成立问题、由导数求函数的最值(含参)
【分析】由题意求导得函数的单调区间,进一步由,且列不等式组即可求解.
【详解】由题意得,,令,解得,.
①当时,,单调递增;
②当时,,单调递减;
③当时,,单调递增.
所以只需,且即可,
由,可得,
由,可得,
综上可得,.
故答案为:4.
12.(23-24高二下·天津南开·期中)已知函数,,,,使不等式成立,则的取值范围是 .
【答案】
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题、利用导数研究能成立问题
【分析】根据题意得,再利用导数求出最值,代入即可得解.
【详解】因为对,,使不等式成立,所以,
当时,,由,得,由,得,
所以在上单调递减,在上单调递增,
所以,
因为在上单调递减,所以,
所以,即.
故答案为:.
四、解答题
13.(23-24高三上·江西南昌·阶段练习)已知,函数,(是自然对数的底数).
(1)讨论函数极值点的个数;
(2)若对任意的恒成立,求实数的值;
(3)在第(2)小题的条件下,若存在,使得,求实数的取值范围.
【答案】(1)当时,极值点的个数为;当时,极值点的个数为
(2)
(3)
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题、利用导数研究能成立问题、求已知函数的极值点
【分析】(1)对和分类讨论,即可得到答案;
(2)先通过题设条件得到,然后证明满足条件即可;
(3)分和进行讨论,在相应情况下利用导数工具研究原条件是否成立即可.
【详解】(1)当时,由知单调递增,所以极值点的个数为;
当时,对有,对有,
所以在上递减,在上递增,所以恰有个极值点.
综上,当时,极值点的个数为;
当时,极值点的个数为;
(2)根据已知有,所以,故.
此时由(1)中得到的单调性,可知仅在处取得最小值.
假设,则,但,这导致矛盾,所以,即.
当时,由(1)中得到的单调性知在处取得最小值,所以,确实满足条件.
综上,的值为.
(3)此时,,根据(2)的结论,我们有.
设,则.
再设,则.
情况一:若,则对有,故在上递增,从而对有.
从而在上递增,这就意味着对都有.
从而对任意,都有,不满足条件;
情况二:若,令是两个正数和中较小的一个,则对有.
故在上递减,从而对有.
从而在上递减,这就意味着,所以存在使得,满足条件.
综合以上两种情况,可知的取值范围是.
【点睛】关键点点睛:本题的关键在于使用导数工具研究相应函数的单调性.
14.(23-24高三上·贵州安顺·期末)已知函数
(1)求的单调增区间;
(2)方程在有解,求实数m的范围.
【答案】(1)单调递增区间为,;
(2).
【知识点】利用导数研究能成立问题、由导数求函数的最值(不含参)、利用导数求函数的单调区间(不含参)
【分析】(1)求导,解不等式求出单调递增区间;
(2)先求出在区间上的最大值为4,最小值为1,从而得到答案.
【详解】(1)的定义域为R,
,
当时,;时,;
故单调增区间为,;
(2)由(1)知,函数在区间,上单调递增,
在区间上单调递减,
∵,,,,
∴,,
故函数在区间上的最大值为4,最小值为1,
∴,
∴.
15.(24-25高三下·陕西咸阳·阶段练习)设函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题、含参分类讨论求函数的单调区间
【分析】(1)求出函数的导数,讨论的范围确定导数正负可得出单调性;
(2)由已知得恒成立,令,利用导数求得的最小值即可.
【详解】(1)由,则
当时,恒成立,则在上单调递增;
当时,令,解得,
时,,则在上单调递增;
时,,则在上单调递减.
(2) 由题意恒成立,
因为,即得恒成立,即,,
记则,
令,得,令,得,即在上单调递减,
令可得,即在上单调递增,
所以,
所以,即实数的取值范围为.
16.(24-25高二上·广东深圳·期末)已知函数.
(1)求函数的单调区间和极值.
(2)若对恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【知识点】利用导数求函数的单调区间(不含参)、求已知函数的极值、利用导数研究不等式恒成立问题
【分析】(1)利用导数与函数单调性之间的关系可求得函数的增区间和减区间,即求得函数的极大值和极小值;
(2)利用导数求出函数在区间上的最小值,可得出,由此可解得实数的取值范围.
【详解】(1)因为,则,
令,可得或,列表如下:
增
极大值
减
极小值
增
所以,函数的增区间为、,减区间为,
函数的极大值为,极小值为.
(2)由(1)可知,函数在区间上单调递增,在上单调递减,在上单调递增,
且,
故当时,,
因为对恒成立,则,解得,
因此,实数的取值范围是.
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