内容正文:
第八节 极值点偏移问题
重点解读
极值点偏移的定义:对于函数y=f(x)在区间(a,b)内只有一个极值点x0,方程f(x)=m的解分别为x1,x2,且a<x1<x2<b.(1)当=x0时,f(x)的极值点没有偏移.(2)当≠x0时,f(x)的极值点发生偏移.①若>x0,则函数y=f(x)在区间(x1,x2)上极值点x0左偏,简称极值点x0左偏;②若<x0,则函数y=f(x)在区间(x1,x2)上极值点x0右偏,简称极值点x0右偏.
对称构造法
(师生共研过关)
已知函数f(x)=xe2-x.
(1)求f(x)的极值;
(2)若a>1,b>1,a<b,f(a)+f(b)=4,证明:a+b<4.
解题技法
对称构造法主要用来解决与x1和x2之和(积)相关的不等式的证明问题.其解题步骤如下:
(1)定极值点,即利用导函数符号的变化判断函数的单调性,进而确定函数的极值点x0;
(2)构造函数,即对x1+x2>2x0型结论,构造函数F(x)=f(x)-f(2x0-x)(下面以此为例)或F(x)=f(x0+x)-f(x0-x).对x1x2>型结论,构造函数F(x)=f(x)-f();
(3)判断单调性,即利用导数讨论F(x)的单调性;
(4)比较大小,即判断函数F(x)在某段区间上的正负,并得出f(x)与f(2x0-x)的大小关系;
(5)转化,即利用函数f(x)的单调性,将f(x)与f(2x0-x)的大小关系转化为x与2x0-x之间的关系,进而得到所证或所求.
已知函数f(x)=xln x-x+1,若方程f(x)=b有两个不相等的实数根x1,x2,求证:x1x2<1.
换元法
(师生共研过关)
已知函数f(x)=xln x-mx2-x,m∈R.若f(x)有两个极值点x1,x2,求证:ln x1+ln x2>2.
解题技法
换元的目的是消参、减元,就是根据已知条件首先建立极值点之间的关系,然后利用两个极值点之比(差)作为变量,从而实现消参、减元的目的.设法用比值或差值表示两个极值点,继而将所求解问题转化为关于t的函数问题.
已知函数f(x)=x2-x+aln x.若函数f(x)有两个极值点x1,x2,证明:f(x1)+f(x2)>--.
提示:完成课后作业 第三章 第八节
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第八节极值点偏移问题
【考点·分类突破】
技法1
【例1】解:(1)因为f(x)=xe2-x,
所以f(x)=(1-x)e2-x,
由P(x)>0,解得x<1,由P(x)<0,解得x>l,
所以f(x)在(-,1)上单调递增,在(1,十∞)上单调递减,
因此f(x)在x=1处取得极大值e,无极小值.
(2)证明:由(1)可知,f(x)在(1,+∞)上单调递减,f(2)=2,因为a>1,b
>1,a<b,f(a)+f(b)=4,
所以不妨设1<a<2<b.
要证a十b<4,只要证b<4-a,
而b>2,2<4-a<3,
所以只要证f(b)>f(4-a),
即证4-f(a)>f(4-a),即证f(a)+f(4-a)<4.
令F(x)=f(x)+f(4-x),1<x<2,
则F'(x)=f(x)一P(4-x)
=(1-x)e2-x-e-2(x-3),
令h(x)=(1-x)e2-x-e-2(x-3),1<x<2,
则'(x)=e2-x(x-2)-e-2(x-2)
=(x-2)(e2-x-e-2).
因为1<x<2,所以x-2<0,e2-x-e-2>0,
所以h'(x)<0,
即h(x)在(1,2)上单调递减,
则h(x)>h(2)=0,
即F'(x)>0,
所以F(x)在(1,2)上单调递增,
所以F(x)<F(2)=2f(2)=4,
即当1<x<2时,f(x)+f(4-x)<4,
所以原命题成立
跟踪训练
证明:f(x)=lnx,当x>1时,f(x)>0,当0<x<1时,(x)<0,
所以f(x)在(1,十∞)上单调递增,在(0,1)上单调递减.
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不妨设<2,则0<<1<,
要证灯<1,只需证1<龙<安
因为f(x)在(1,十∞)上单调递增,所以只需证f()<f(房).
因为f(:)=∫(),所以只需证f()<f(安)·
设F(x)=f(x)-f(是)(0<x<1),则F'(x)=nx-克nx=装lnx>0,
所以F(x)在(0,1)上单调递增,
所以F(x)<F(1)=0,所以f(x)-f()<0,
即f()≤f(安)成立,所以<1
技法2
【例2】证明:函数f(x)的定义域为(0,十∞)
若f(x)有两个极值点1,2,即函数f(x)有两个变号零点,
又(x)=lnx一mx,所以1,龙是方程P(x)=0的两个不同的实根,即
(1n1-mx1=0,
①
(lhx2-mx2=0,②
由①十②得m=
In xitn xa
1x2,
Inxg-In x1
由②-①得m=1,
从丙可得
X1+x2
于是n+lnx2=
mhx-。
21
不妨设0<n<,1=爱,则f>1
因此h十ln=+t
t-1
,t>1.
要证n+n>2,即证+血世>2(t>1),即当t>1时,有nt>21
t-1
+1
设函数h0=n12料,则州(0=幸
2t+1-2(t-1)k-12
(t+1
=tt+12,
当t>1时,h'(t)>0,所以h(t)在(1,+∞)上单调递增.
又h(1)=0,因此当t>1时,h(t)>0.
于是当>1时,有n心2,所以n十h>2底立
跟踪训练
证明:由题意得,f(x)=x一1十是=2a(x>0).
因为函数∫(x)有两个极值点,:
所以方程x2一x十a=0在(0,十∞)上有两个不同的实数根,2,
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X1+X2=1>0,
则1xk2=a>0,且△=1-4a>0,
所以0<a<
由题意得∫()+∫(x2)》
=经-灯十alh灯+x经-龙+aln2
=克(x经+x3)-(+a)+aln(2)
=克(+)2-2-(a+拉)+aln(2)
=克-a-l+alna=alna-a-克
令h(a)=alna-a-克(0<a<),,
则h'(a)=na<0,
所以h(a)在(0,)上单调递减,
所以h(a)>h字)=-竖-星,
所以f)+f)>-竖-,
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