内容正文:
导数
一、求函数单调区间(含参)
1.
已知函数.
(1)若在点处的切线与直线平行,求在点处的切线方程;
(2)求函数的单调区间.
2.
已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论函数的单调性.
3.
已知函数.
(1)当时,求的单调区间
(2)讨论的单调性;
4.
已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)求函数的单调递增区间.
5.
已知函数,其中.
(1)当时,若直线是曲线的一条切线,求的值;
(2)讨论的单调性;
二、求函数极值
6.
已知函数 .
(1)求证:曲线在点 处的切线总与直线平行;
(2)函数在区间上存在极值点,
(i)求的取值范围;
(ii)求在区间上的零点个数.
7.
已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)求的单调性和极值.
8.
已知函数.
(1)若,求的图象在处的切线方程;
(2)若恰有两个极值点,求的取值范围.
9.
已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)求在上的极值.
10.
已知函数,曲线在处的切线方程平行于轴.
(1)求的值;
(2)求函数的极值.
三、求函数最值
11.
已知函数
(1)当时,求的单调区间与极值;
(2)当时,求的最小值.
12.
已知函数,
(1)若是奇函数,求实数的值,并求在此条件下满足的实数的取值范围;
(2)若的定义域是.
(i)求的单调递增区间;
(ii)记在定义域上的最小值是,求的解析式.
13.
已知,函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论函数的单调性;
(3)当时,求函数在区间上的最小值.
14.
已知函数;
(1)若,求函数的单调区间;
(2)当时,求函数在上的最大值.
四、利用导数证明不等式
15.
已知函数,
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若有最大值,求证:.
16.
已知函数.
(1)若,求函数的单调区间;
(2)若恒成立,求a的取值范围;
(3)证明:,.
17.
设函数,.
(1)若存在大于0的零点,求a的取值范围;
(2)设点在曲线的任意一点的切线上,证明:.
18.
已知函数,设.
(1)求证:是上的单调递减函数;
(2)求证:当时,.
19.
已知函数,.
(1)讨论的单调性;
(2)证明:若,则存在唯一的极小值,且.
20.
已知.
(1)令,求的最小值;
(2)求证:当时,.
五、导数中的恒成立问题
21.
已知,,.
(1)讨论函数的单调性;
(2)求证:当时,;
(3)若在时恒成立,求实数的取值范围.
22.
已知函数.
(1)求函数在处的切线方程;
(2)若恒成立,求实数的取值范围.
23.
已知函数.
(1)讨论的单调区间和极值.
(2)若,不等式的解集为,求的取值范围.
24.
已知函数.
(1)若,求曲线在处的切线方程;
(2)讨论的单调性;
(3)若,恒成立,求的取值范围.
25.
已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)若在内的最大值为2,求的值;
(3)若,求的取值范围.
六、导数中的能成问题
26.
已知函数.
(1)求的单调区间;
(2)若对于任意,总存在,使得,求的取值范围.
27.
已知函数,,.
(1)求函数在区间上的最小值;
(2)若存在,使得成立,求实数的取值范围;
(3)对于任意的,总存在,使得成立,求实数的取值范围.
28.
已知函数.
(1)若时,求曲线在处切线的斜率;
(2)求的单调区间;
(3)设,若对任意,均存在,使得,求的取值范围.
29.
已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论的单调性;
(3)设,函数,对于,,使得,求实数的取值范围.
30.
已知函数,其中.
(1)求在处的切线方程;
(2)求函数的极值;
(3)若关于的不等式在上有解,求实数的取值范围.
七、利用导数研究函数零点
31.
已知函数.
(1)若曲线在处的切线与在处的切线的倾斜角互补,求的值;
(2)已知有三个不同的零点.求的取值范围.
32.
已知函数.
(1)判断在区间的单调性;
(2)证明:当时,;
(3)证明:在上有且只有一个零点.
33.
已知函数.
(1)若,证明:当时,;
(2)若,求的最小值;
(3)讨论的零点个数.
34.
已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论函数的单调性;
(3)若函数有三个零点,求的取值范围.
35.
已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)求证:存在极大值点;
(3)求的零点个数.
八、利用导数研究双变量问题
36.
已知函数.
(1)求函数在上的最值及其零点个数;
(2)若对于任意的,均有,求的取值范围.
37.
已知函数,
(1)若在定义域内单调递增,求实数的取值范围;
(2)当时,若对任意,不等式恒成立,求实数的最小值;
(3)若存在两个不同的极值点,,且,求实数的取值范围.
38.
设函数
(1)分析的单调性和极值;
(2)设,若对任意的,都有成立,求实数m的取值范围;
(3)若,且满足时,证明:.
39.
已知函数,其中参数.
(1)求函数的单调区间;
(2)设函数,存在实数,使得不等式成立,求a的取值范围.
40.
设函数.
(1)当时,求函数的单调区间;
(2)若函数有两个极值点,且,求的最小值.
九、导数中的极值点偏移问题
41.
已知函数,.
(1)若对于任意,都有,求实数的取值范围;
(2)若函数有两个零点,求证:.
42.
已知函数.
(1)当时,求函数的零点个数.
(2)若关于的方程有两个不同实根,求实数的取值范围并证明.
43.
已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若函数有两个不同零点,求的取值范围,并证明.
44.
已知函数.
(1)若函数有两个零点,求的取值范围;
(2)设是函数的两个极值点,证明:.
45.
已知函数,直线与曲线相切.
(1)求实数的值;
(2)若曲线与直线有两个公共点,其横坐标分别为.
①求实数的取值范围;
②证明:.
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导数
一、求函数单调区间(含参)
1.
已知函数.
(1)若在点处的切线与直线平行,求在点处的切线方程;
(2)求函数的单调区间.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、利用导数求函数(含参)的单调区间
【分析】(1)由在点处的切线与直线平行,求出,再求出点处的斜率和坐标,利用点斜式得到切线方程.
(2)求出导函数,对参数进行分类讨论即可得到函数的单调区间.
【详解】(1)
由题意,,即,
所以,所以处的切点为
所以在点处的切线方程为,
(2)函数的定义域为,
当时,恒成立,
所以单调递增区间为,无单调减区间;
当时,令,解得,令,解得,
所以单调递增区间为,单调减区间为.
2.
已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论函数的单调性.
【答案】(1);
(2)答案见解析.
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、利用导数求函数(含参)的单调区间
【分析】(1)求出及,根据导数的几何意义即可求解;
(2),令,得或,对与的大小分类讨论,即可判断的单调性.
【详解】(1)时,,
则.
又,则,
故曲线在点处的切线方程为.
(2)函数的定义域为,
,
令,得或,
当,即时,,
故在上单调递增.
当,即时,
当时,,单调递增;
当时,,单调递减;
当时,,单调递增.
当,即时,
当时,,单调递增;
当时,,单调递减;
当时,,单调递增.
综上所述,当时,在上单调递增;
当,在和上单调递增,在上单调递减;
当时,在和上单调递增,在上单调递减.
3.
已知函数.
(1)当时,求的单调区间
(2)讨论的单调性;
【答案】(1)在单调递增,在单调递减;
(2)答案见解析.
【知识点】利用导数求函数的单调区间(不含参)、利用导数求函数(含参)的单调区间
【分析】(1)把代入,利用导数求出函数的单调区间.
(2)求出函数导数,再按分类讨论求解函数的单调性.
【详解】(1)当时,函数的定义域为,
求导得,
当时,;当时,,
所以函数在上单调递增,在上单调递减.
(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,
函数在上单调递增,在上单调递减,
所以当时,函数在上单调递增;
当时,函数在上单调递增,在上单调递减.
4.
已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)求函数的单调递增区间.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、利用导数求函数(含参)的单调区间
【分析】(1)求导得切线斜率,求得切点纵坐标,再根据点斜式得切线方程;
(2)求导得,讨论与的大小,解在定义域内的解集从而得函数单调增区间.
【详解】(1)当时,函数,
所以,
所以,
所以所求切线方程为,即;
(2)因为,其定义域为,
所以,
当时,由,解得或;
当时,恒成立且在时取等号;
当时,由,解得或.
综上,当时,函数的单调递增区间为;
当时,函数的单调递增区间为;
当时,函数的单调递增区间为.
5.
已知函数,其中.
(1)当时,若直线是曲线的一条切线,求的值;
(2)讨论的单调性;
【答案】(1)
(2)答案详见解析
【知识点】已知切线(斜率)求参数、利用导数求函数(含参)的单调区间
【分析】(1)利用导数的几何意义可得答案;
(2)利用导数含参讨论函数的单调性即可.
【详解】(1)当时,,
则,
当时,解得或(舍),
则,可得切点,
代入切线方程得,
解得.
(2)已知,
得;
当时,定义域为,
,
二次函数图象开口向上,且
令,在必有解,
当时,在上单调递减,
当时,在上单调递增;
时,定义域为,则恒成立,在上单调递减,
综上所述:当时,在上单调递减,在上单调递增;
当时,在上单调递减.
二、求函数极值
6.
已知函数 .
(1)求证:曲线在点 处的切线总与直线平行;
(2)函数在区间上存在极值点,
(i)求的取值范围;
(ii)求在区间上的零点个数.
【答案】(1)见解析
(2)(i);(ii)1个零点
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、根据极值求参数、函数单调性、极值与最值的综合应用、利用导数研究函数的零点
【分析】(1)先对函数求导,再求出和的值,根据导数的几何意义得到切线方程,进而证明切线与直线平行.
(2)(i)对函数求导,根据函数在区间上存在极值点,分析导数在该区间上的正负变化,确定的取值范围.
(ii)结合(i)问中的取值范围,分析函数在区间上的单调性,判断零点个数.
【详解】(1)由,得,
,
,
所以曲线在点处的切线的斜率为0,切线方程为,
所以曲线在点处的切线总与直线平行.
(2)(i)由(1)知,因为,
所以,令,
当时,,在区间上单调递增,且,
所以在区间上恒成立,即在区间上恒成立,
在区间上单调递增,无极值点.
当时,在区间上递减,令,得.
若,即时,在区间上恒成立,
即在区间上恒成立,在区间上单调递减,无极值点.
若,即时,
当时,,则,单调递增;
当时,,则,单调递减,
所以在处取得极大值,满足函数在区间上存在极值点.
综上,的取值范围是.
(ii)由(i)知当时,
在区间上单调递增,在区间上单调递减,且,
当时,函数的趋势由起决定作用的项决定,
因为,所以,
因此在区间上有且仅有1个零点.
7.
已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)求的单调性和极值.
【答案】(1);
(2)答案见解析.
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、求已知函数的极值、利用导数求函数(含参)的单调区间
【分析】(1)把代入,求出导数,再利用导数的几何意义求出切线方程.
(2)求出函数的导数,按分类探讨函数的单调区间及极值.
【详解】(1)当时,则,求导得,则,而,
所以曲线在点处的切线方程为,即.
(2)函数的定义域为,求导得,显然,
当时,,函数在上单调递增,无极值;
当时,由,得;由,得,
因此函数在上单调递增,在上单调递减,
在处取得极大值,无极小值,
所以当时,函数在上单调递增,无极值;
当时,函数在上单调递增,在上单调递减,极大值为,无极小值.
8.
已知函数.
(1)若,求的图象在处的切线方程;
(2)若恰有两个极值点,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、根据极值点求参数
【分析】(1)根据导数的几何意义求出得到切线斜率,再由点斜式写出直线方程;
(2)由题知有两个不相等的正实根,结合二次方程根的分布问题处理.
【详解】(1)当时,
,
则
则的图象在处的切线方程为,
即
(2)
令,由恰有两个极值点,
则有两个不同实数根,且
则有
解得
9.
已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)求在上的极值.
【答案】(1)
(2)极大值,有极小值1
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、求已知函数的极值
【分析】(1)由函数解析式求导数,从而求得切点坐标和切线斜率,由点斜式写出切线方程;
(2)令导数解得,然后通过列表即可求得函数的极大值与极小值.
【详解】(1),
所以,,,
所以曲线在点处的切线方程为;
(2),
令,则或.
如下表,
1
0
0
单调递增
极大值
单调递减
极小值
单调递增
所以,函数有极大值,有极小值1.
10.
已知函数,曲线在处的切线方程平行于轴.
(1)求的值;
(2)求函数的极值.
【答案】(1)
(2)极小值为,无极大值
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、已知切线(斜率)求参数、求已知函数的极值
【分析】(1)求导,得到函数在处的斜率,列方程求出的值;
(2)利用导数研究函数的单调性,进而求出极值.
【详解】(1)因为,
所以,
所以,
又因为曲线在处的切线方程平行于轴,
所以,即,解得;
(2)由(1)可知,所以,
要使该函数有意义,则,所以且,
所以函数定义域为
又,因为,
令,解得或(负值舍去),
所以,
所以当时,,,单调递减,
当时,,,单调递减,
当时,,,单调递增,
所以函数在处取得极小值,极小值为,
又极值点不能在区间端点处取得,所以该函数无极大值.
三、求函数最值
11.
已知函数
(1)当时,求的单调区间与极值;
(2)当时,求的最小值.
【答案】(1)单调递增区间为,单调递减区间为,,无极大值;
(2)答案见解析.
【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、函数单调性、极值与最值的综合应用、由导数求函数的最值(含参)
【分析】(1)研究导函数正负情况即可求解;
(2)利用导数工具分当、、、四种情况研究函数的单调性即可求解.
【详解】(1)当时,,定义域为,,
令,即,解得,可得,,的变化如下表所示,
0
-
0
+
↘
极小值
↗
所以的单调递增区间为,单调递减区间为,
所以,无极大值
(2)为增函数,
①当时,在上,函数单调递增,
此时;
②当时,令解得
若,即,在上,函数单调递增,
此时;
若,即,在上,,的变化如下表所示,
-
0
+
↘
极小值
↗
此时;
若,即,在上,函数单调递减,
此时;
综上所述,当时取得最小值,
当时,取得最小值,
当时取得最小值.
12.
已知函数,
(1)若是奇函数,求实数的值,并求在此条件下满足的实数的取值范围;
(2)若的定义域是.
(i)求的单调递增区间;
(ii)记在定义域上的最小值是,求的解析式.
【答案】(1)
(2)(i)和; (ii)
【知识点】由导数求函数的最值(含参)、利用导数求函数(含参)的单调区间、根据函数的单调性解不等式
【分析】(1)根据奇函数的定义求得,求导可得函数的单调性,列不等式可得结果.
(2)(i)通过导数可求的单调递增区间.
(ii)分析函数的极小值,与作比较可得结果.
【详解】(1)由题意得,定义域为,关于原点对称.
因为是奇函数,
所以恒成立,
所以,解得,
所以,
由得,或,由得,,
所以在上单调递增,在上单调递减.
因为,,
所以,即,解得或,
所以实数的取值范围为.
(2)(i)由题意得,,
由得或.
因为,所以由得,或,由得,,
所以的单调递增区间为和.
(ii)由(i)得,在,上单调递增,在上单调递减,
所以当时,的极小值为,且.
当,即时,,,
当,即时,,,
综上得,.
13.
已知,函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论函数的单调性;
(3)当时,求函数在区间上的最小值.
【答案】(1)
(2)答案见解析
(3)答案见解析
【知识点】由导数求函数的最值(含参)、利用导数求函数(含参)的单调区间、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】(1)求导,可得,,结合导数的几何意义,点斜式求切线方程;
(2)求导可得,分和两种情况,利用导数分析的单调性;
(3)分类讨论与区间的关系,根据单调性求函数最小值即可.
【详解】(1)当时,则,,
可得,,
即切点坐标为,切线斜率,
所以在处的切线方程为:.
即切线方程为.
(2)由题意可得:,
注意到,
①若,,则在上单调递减,
②若,令时,解得,
当,;当,;
所以在上单调递增,在上单调递减.
综上,时,在上单调递减;
时,在上单调递增,在上单调递减.
(3)由(2)知时,在上单调递增,在上单调递减,
①当时,即时,函数在区间上单调递增,
所以;
②当时,即时,函数在区间上单调递减,
在上单调递增,所以;
③当,即时,函数在区间上单调递减,
所以.
综上,时,,时,,
时,.
14.
已知函数;
(1)若,求函数的单调区间;
(2)当时,求函数在上的最大值.
【答案】(1)单调增区间为,单调减区间为.
(2)答案见解析.
【知识点】由导数求函数的最值(含参)、利用导数求函数的单调区间(不含参)
【分析】(1)代入得,求导得,分析其单调性即可;
(2)求导得,分和讨论即可.
【详解】(1)函数定义域为,
当时,,
则,
令,
令,
所以的单调增区间为,单调减区间为.
(2),
令解得
①当时,
当时,在区间上单调递增,
当时,在区间上单调递减.
.
②当时,
当时,,在区间单调递增.
.
综上所述,当时,,
当时,.
四、利用导数证明不等式
15.
已知函数,
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若有最大值,求证:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【知识点】由导数求函数的最值(含参)、利用导数证明不等式、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】(1)求出函数的导函数,根据导数的几何意义求出切线方程;
(2)求出函数导函数,分,两种情况讨论函数的单调性,即可得到函数的最大值,依题意即证,构造函数,利用导数说明函数的单调性,即可证明.
【详解】(1)当时,.,
则,,
故曲线在点处的切线方程是.
(2)函数的定义域为,
又,
当时,,故在上单调递增,无最大值;
当时,令,则,
所以时,,时,,
所以在上单调递增,在上单调递减.
故的最大值是,
要证,
令,,则,
所以当时,当时,
所以在上单调递增,在上单调递减,
又,则.即,得证.
16.
已知函数.
(1)若,求函数的单调区间;
(2)若恒成立,求a的取值范围;
(3)证明:,.
【答案】(1)函数的递增区间为,递减区间为;
(2);
(3)证明见解析.
【知识点】利用导数求函数的单调区间(不含参)、利用导数证明不等式、利用导数研究不等式恒成立问题
【分析】(1)直接利用函数的导数判断函数的单调区间;
(2)将不等式转化为恒成立,进而再构造函数,故只需求出的最大值,即可得所求值的范围;
(3)先证明不等式,再根据不等式进行放缩并累加求和即可证明不等式.
【详解】(1)因为函数,函数的定义域为,.
当时,,因为,所以,.
故函数在上单调递减,在上单调递增.
故函数的递增区间为,递减区间为.
(2)由,即,得在上恒成立;
令,.
由得,即,所以当,.
所以在上单调递增,在单调递减,所以.
所以,故a的取值范围为
(3)先证明不等式,令,.
所以在单调递减,所以,即不等式成立.
令,即,所以.
所以,,,.
上述n个式子相加得
.
故,成立.
17.
设函数,.
(1)若存在大于0的零点,求a的取值范围;
(2)设点在曲线的任意一点的切线上,证明:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【知识点】利用导数证明不等式、利用导数研究函数的零点
【分析】(1)由的单调性结合零点存在性定理确定,再构造函数,根据其单调性确定参数范围即可;
(2)设切点坐标,根据导数的几何意义得出切线方程,将问题化为证明,构造函数,求导判定其单调性与最值证明即可.
【详解】(1)易知函数在R上单调递增,且时,,
若存在大于0的零点,则,即.
令,易知函数在R上单调递增,
因为,所以要使,只需,
即的取值范围为.
(2)易知,设切点为,
则切线为,
由于是切线上一点,故,
要证,即证,
等价于证明,
设,则.
当时,,单调递减,当时,,单调递增.
又,故,
也即得证.
18.
已知函数,设.
(1)求证:是上的单调递减函数;
(2)求证:当时,.
【答案】(1)证明过程见解析
(2)证明过程见解析
【知识点】用导数判断或证明已知函数的单调性、利用导数证明不等式
【分析】(1)二次求导,得到在上单调递减,结合特殊点函数值,得到在上恒成立,故是上的单调递减函数;
(2)令,求导,分和两种情况,结合(1)中所求及三角函数有界性,放缩得到,综上,当时,.
【详解】(1),
,
令,
则在上恒成立,
所以在上单调递减,其中,
故在上恒成立,
故是上的单调递减函数;
(2)当时,令,
则,
由(1)可知是上的单调递减函数,故,
故在上恒成立,
故在上单调递减,
故,故,
当时,,
故,,
所以,
所以,,
综上,当时,.
19.
已知函数,.
(1)讨论的单调性;
(2)证明:若,则存在唯一的极小值,且.
【答案】(1)答案见解析
(2)证明见解析
【知识点】求已知函数的极值、函数单调性、极值与最值的综合应用、利用导数证明不等式、利用导数求函数(含参)的单调区间
【分析】(1)利用导数分和两种情况讨论导数正负得出函数的单调区间;
(2)由题设,,并用导数研究的单调性和极值,即可证.
【详解】(1)因为,其中,.
①当时,恒成立,的增区间为,无减区间;
②当时,令,得,
由可得;由可得.
此时,函数的减区间为,增区间为.
综上所述:当时,的增区间为,无减区间;
当时,函数的减区间为,增区间为.
(2)当时,,,
令,,则在上恒成立,
∴在上单调递增,
又∵,,则方程只有一解,设为,
∴存在唯一的,使得,即,
当时,,当时,,
∴在上单调递减,在上单调递增,
∴,
∵,∴,
∴,
即.
20.
已知.
(1)令,求的最小值;
(2)求证:当时,.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【知识点】由导数求函数的最值(不含参)、利用导数证明不等式
【分析】(1)根据条件得,利用导数直接求出的单调区间,即可求解;
(2)利用(1)中结果得在区间上单调递增,从而当时,,即可求解.
【详解】(1)因为,则,
所以,易知,,
当时,,当时,,
即在区间上单调递减,在区间上单调递增,
所以的最小值为.
(2)因为,则,
由(1)可知在恒成立,
所以在恒成立,
即在区间上单调递增,
所以当时,,
即,命题得证.
五、导数中的恒成立问题
21.
已知,,.
(1)讨论函数的单调性;
(2)求证:当时,;
(3)若在时恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)答案见解析;
(2)证明见解析;
(3)
【知识点】利用导数证明不等式、利用导数研究不等式恒成立问题、利用导数求函数(含参)的单调区间
【分析】(1)通过导数,结合分类讨论,即可判断单调性;
(2)通过不等式变形,构造函数,再求导即可判断单调性来进行证明;
(3)通过不等式变形,构造函数,再利用求导,结合端点值效应,必要性先行,再证明充分性,即可求解.
【详解】(1)由,
当时,,则在上单调递增;
当时,由可解得:,
由可解得:或,
则在区间上单调递增,在区间,上单调递减;
(2)当时,要证明,即证明,
即证明:,令,,
则
,
所以在上单调递增,
即,
所以原不等式得证;
(3)由可得:
,
因为,所以,即原不等式,
令,,,
又令,则,
又令,则,
先判断必要性:
因为,,,
要证明当,,
则必满足在及附近单调递减,则必有,
当时,
此时必存在区间,使得,即在上单调递增,
则,即在上单调递增,
则,即在上单调递增,
则,从而可判断原不等式不成立,
即是原不等式成立的必要条件;
再证明充分性:
当时,,
令,则,
所以在上单调递减,即,
即可得,
从而可得,即可证明原不等式成立.
所以实数的取值范围是.
22.
已知函数.
(1)求函数在处的切线方程;
(2)若恒成立,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)求导,根据导数的几何意义求解即可;
(2)令,根据导数求得最小值,结合题意即可求解.
【详解】(1)函数的导函数为,所以,
又,所以在处的切线方程为,即;
(2)函数的定义域为,
由恒成立,得恒成立,
设,则,
当时,,所以函数在区间上单调递减;
当时,,所以函数在区间上单调递增,
所以,所以,
故实数的取值范围是.
23.
已知函数.
(1)讨论的单调区间和极值.
(2)若,不等式的解集为,求的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(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、利用导数求函数(含参)的单调区间
【分析】(1)先求,根据导数的正负确定函数单调性,进而可得单调区间和极值.
(2)将不等式恒成立问题转化为结合函数单调性,即可求解.
【详解】(1)函数的定义域为,
,
(ⅰ)当时,,所以在上单调递增,无极值.
(ⅱ)当时,令,得,
令,得.
在上单调递减,在上单调递增,
在处取得极小值,
,
综上,当时,在上单调递增,无极值;
当时,在上单调递减,在上单调递增,
极小值为,无极大值.
(2)的定义域为,
在恒成立,
,由(1)知在单调递减,在单调递增,
,所以即.
①当时,不等式不成立,不符合题意;
②当时,设,则,所以在单调递减,
又,
等价于,
;
综上,的取值范围是.
24.
已知函数.
(1)若,求曲线在处的切线方程;
(2)讨论的单调性;
(3)若,恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)答案详见解析
(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、利用导数求函数(含参)的单调区间
【分析】(1)由题可得切线方程斜率与切线所过点,据此可得答案;
(2)分类讨论,两种情况下,的正负性可得单调区间;
(3)由题可得,结合单调性,可得,最后由单调性可得答案.
【详解】(1)若,则,.
又,所以,
故曲线在处的切线方程为,即;
(2)的定义域为,.
当时,,故在上单调递增;
当时,令,解得,
故在上单调递增,在上单调递减;
(3)由,可得,
即,
令,易知单调递增,
由,可得,
则,即.
设,则,当时,,单调递减,
当时,,单调递增,所以,
所以,因此的取值范围为.
25.
已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)若在内的最大值为2,求的值;
(3)若,求的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2);
(3).
【知识点】利用导数求函数(含参)的单调区间、利用导数研究不等式恒成立问题、已知函数最值求参数
【分析】(1)求导,分、、、四种情况讨论;
(2)结合第1问的单调性求出最值即可;
(3)利用参变分离求最值即可.
【详解】(1)求导得,
当时,,则,得,,得,
所以在上单调递增,在上单调递减;
当时,令,解得或,
当时,,则,得或,,得,
则在内单调递减,在和上单调递增;
当时,,,则在区间上单调递增;
当时,,则,得或,,得,
则在区间内单调递减,在和上单调递增,
综上,时,在上单调递增,在上单调递减;
时,在内单调递减,在和上单调递增;
时,在区间上单调递增;
时,在区间内单调递减,在和上单调递增.
(2)由(1)知,当时,在内单调递增,
则,解得与矛盾;
当时,在上单调递增,在上单调递减,
所以,即,
令则,
则在上单调递减,
又,故;
综上,.
(3)由可得,
即,
令,则,
则得;得,
则在上单调递减,在上单调递增,
则,则,
故,令,
则,令,解得,
则当时,,当时,,
则在上单调递增,在上单调递减,
则,所以,
故的取值范围为.
六、导数中的能成问题
26.
已知函数.
(1)求的单调区间;
(2)若对于任意,总存在,使得,求的取值范围.
【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)、利用导数研究能成立问题
【分析】(1)先求解出,然后根据的正负可求解出的单调区间;
(2)根据的单调性将问题转化为“在上有解” ,然后通过分离参数、构造函数以及换元法求解出与新函数最值的关系,由此可求的取值范围.
【详解】(1)函数的定义域为,
则,
令,可得或,令,可得或,
则的单调递增区间为和,单调递减区间为和
(2)由(1)知:在上单调递增,在上单调递减,
故当时,,
由已知:在上有解,
在上有解,在上有解,
,;
令,则,
在上单调递增,,
令,,则在上单调递增,
则,故.
的取值范围为.
27.
已知函数,,.
(1)求函数在区间上的最小值;
(2)若存在,使得成立,求实数的取值范围;
(3)对于任意的,总存在,使得成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】利用函数单调性求最值或值域、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)根据单调性可确定最小值点,由此可得最小值;
(2)将问题转化为,令,利用导数可求得的单调性,由此可求得,进而得到结果;
(3)将问题转化为,根据单调性可求得,分离变量可得,令,利用导数可求得单调性,进而求得最小值,由此可得取值范围.
【详解】(1)由题意知:;
与在上均为增函数,在上单调递增,
.
(2)当时,由得:,
若存在,使得成立,则;
令,则,
当时,,在上单调递增,,
,即实数的取值范围为.
(3)由得:,
若对于任意的,总存在,使得成立,则;
在上单调递增,,,,
当时,,;
令,则,
当时,;当时,;
在上单调递减,在上单调递增,,
,即实数的取值范围为.
28.
已知函数.
(1)若时,求曲线在处切线的斜率;
(2)求的单调区间;
(3)设,若对任意,均存在,使得,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)答案见解析
(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、利用导数研究能成立问题、利用导数求函数(含参)的单调区间
【分析】(1)根据导数几何意义直接求解即可;
(2)求导后,分别在和的情况下,根据的正负得到结论;
(3)将问题转化为,由二次函数性质可求得,采用参变分离的方式可得,利用导数可求得的最小值,进而得到结果.
【详解】(1)当时,,则,
,在处切线的斜率为.
(2)由题意知:的定义域为,,
①当时,,,,
在上单调递增;
②当时,令,解得:,
当时,;当时,;
在上单调递增,在上单调递减;
综上所述: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,单调递减区间为.
(3)对任意,均存在,使得,;
,当时,,
在上恒成立,即在上恒成立,;
令,则,
令,解得:,
当时,;当时,;
在上单调递减,在上单调递增,,
,即实数的取值范围为.
29.
已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论的单调性;
(3)设,函数,对于,,使得,求实数的取值范围.
【答案】(1);
(2)答案见解析;
(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、利用导数研究能成立问题、利用导数求函数(含参)的单调区间
【分析】(1)应用导数的几何意义求切线方程;
(2)对函数求导,应用分类讨论研究导数区间符号,进而确定单调区间;
(3)问题化为在,成立,利用导数分别求出两函数在给定区间内的最小值,即可得参数范围.
【详解】(1)当时,得,
则曲线在点处的切线斜率为且,
所以曲线在点处的切线方程为;
(2)由题设且,
当时在上单调递减;
当时,令,
当时在区间上单调递减,
当时在上单调递增,
综上,
当时,的减区间为,无增区间,
当时,的增区间为,减区间为;
(3)由题设,对于,,使得,
所以在,成立,
由(2)知,当时,则在上单调递增,则,
由,,则在上单调递增,则,
只需.
30.
已知函数,其中.
(1)求在处的切线方程;
(2)求函数的极值;
(3)若关于的不等式在上有解,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)极大值,极小值0
(3)
【知识点】利用导数研究能成立问题、求已知函数的极值、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】(1)求导,根据导数的几何意义求切线方程即可;
(2)求导,令,根据导数的符号确定函数单调性,进而得到极值即可;
(3)在上有解,即,令,则在上单调递增,令,在上单调递减,则,然后求解即可.
【详解】(1),
,
,且,
在处的切线方程为:.
(2)令,得或,
当和时,,则函数单调递增;
当时,,则函数单调递减,
为函数的极大值点,极大值为;
为函数的极小值点,极小值为.
(3)根据题意关于的不等式在上有解,
即在上有解,
设,,,,
由于,在上单调递增,,
在上单调递减,,
则,解得,
实数的取值范围为.
七、利用导数研究函数零点
31.
已知函数.
(1)若曲线在处的切线与在处的切线的倾斜角互补,求的值;
(2)已知有三个不同的零点.求的取值范围.
【答案】(1)
(2);
【知识点】已知切线(斜率)求参数、函数单调性、极值与最值的综合应用、利用导数研究函数的零点
【分析】(1)分段求出函数的导数,再利用导数的几何意义,结合已知列式求解.
(2)由函数零点的意义分离参数,构造函数,分类讨论,利用导数探讨函数性质即可;
【详解】(1)由题意得:函数,
求导得,
则,
因为曲线在处的切线与在处的切线的倾斜角互补,
则,即,所以.
(2)函数的定义域为,由,得,
令函数,则
求导得,
当或时,;当时,,
则函数在上单调递减,在上单调递增,
故在取得极大值,
当从大于0的方向趋近于0时,;当时,,
而,当时,恒有,
又有三个零点,则,
所以的取值范围为.
32.
已知函数.
(1)判断在区间的单调性;
(2)证明:当时,;
(3)证明:在上有且只有一个零点.
【答案】(1)在单调递增,在单调递减
(2)证明见解析
(3)证明见解析
【知识点】用导数判断或证明已知函数的单调性、利用导数证明不等式、利用导数研究函数的零点
【分析】(1)求导数,即可求得函数单调区间;
(2)构造函数,求导数,得到函数单调区间,从而求得函数最小值,即证明,再由三角函数有界性得,即可得证;
(3)由题意得,求导数,再令,求导数得到函数在区间上单调性,结合端点处函数值,由零点存在性原理得到存在零点,设零点得到函数的单调区间,由零点存在性原理得证.
【详解】(1)由题意可得,
当时,单调递减;
当时,单调递增;
所以在单调递增,在单调递减.
(2)令,,
在上单调递增,且,
当时,,单调递减;
当时,,单调递增;
所以,即,
因为,所以,
所以.
(3)依题得,,
,令,
则,
当时,且,且两项不同时为0,
所以,在上单调递减,
因为,,
由零点存在定理得,存在,使得,
所以当时,,单调递增;
当时,,单调递减;
因为,所以,
又因为,
由零点存在定理得,存在,使得,
因为在上单调递减,所以零点唯一,
又因为当时,单调递增,所以,在此区间无零点.
综上,在上有且只有一个零点.
33.
已知函数.
(1)若,证明:当时,;
(2)若,求的最小值;
(3)讨论的零点个数.
【答案】(1)证明过程见解析
(2)
(3)答案见解析
【知识点】由导数求函数的最值(不含参)、利用导数证明不等式、利用导数研究函数的零点
【分析】(1)利用导数的性质,结合函数的单调性进行运算证明即可;
(2)根据导数的性质,结合函数的单调性进行求解即可;
(3)根据参变量分离法,通过构造新函数,利用数形结合思想分类讨论进行求解即可.
【详解】(1),
因为,,
所以,因此,
所以当时,函数在上单调递减,
于是由,证毕;
(2)当时,,,
当时,,所以函数在时,单调递增,
当时,,,显然,
因此,所以函数在时,单调递减,
所以当时,函数有最小值;
(3)当时,,
所以此时该函数是实数集上的减函数,而,
所以此时函数有唯一零点;
,
设,
当时,,此时函数单调递减,
当时,,此时函数单调递增,且,
函数的图象和直线的图象如下图所示:
显然当时,直线和函数的图象有唯一交点;
函数在处的切线斜率为,
因此当时,直线和函数的图象有唯一交点;
因此当时,直线和函数的图象有两个交点,
当时,直线和函数的图象有两个交点,
综上所述:当时,函数有两个零点,
当时,函数有一个零点.
34.
已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论函数的单调性;
(3)若函数有三个零点,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)答案见解析
(3)
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、已知函数最值求参数、利用导数研究函数的零点、利用导数求函数(含参)的单调区间
【分析】(1)先求出导函数,再根据导数值得出切线斜率,最后由点斜式得出切线即可求解;
(2)先求出导函数,再分类讨论当,时,分导函数的正负得出单调区间;
(3)结合(2)知,再构造函数,再求导数得出最值再结合零点个数计算求参.
【详解】(1)当时,,
在点处的切线方程为:
(2)定义域为,
(i)当时,,令得,
所以在上单调递增,在上单调递减;
(ii)当时,则由得或,
当时,,所以在单调递增;
当时,,令得
所以在和上单调递增,在上单调递减;
当时,,令得
所以在和上单调递增,在上单调递减.
综上所述,
当时在上单调递增,在上单调递减;
当时在和上单调递增,在上单调递减;
当时在单调递增;
当时在和上单调递增,在上单调递减.
(3)由(2)知且,
,
记,则且,
当时,;当时
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以有,所以,等号成立当且仅当
故当时,由(2)知有且只有一个零点,舍去
当且时,,
要使得有三个零点,则,解得
所以的取值范围是
35.
已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)求证:存在极大值点;
(3)求的零点个数.
【答案】(1)
(2)证明见解析
(3)
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、函数单调性、极值与最值的综合应用、利用导数研究函数的零点
【分析】(1)借助导数的几何意义计算即可得;
(2)求导后结合零点存在性定理分析可得函数单调性,即可得其极值情况;
(3)结合函数单调性与零点存在性定理分析即可得.
【详解】(1),
则,又,
则曲线在点处的切线方程为,即;
(2),
令,则,
故在上单调递增,
又,,
故存在,使得,
当时,,当时,,
则当时,,当时,,
故在、上单调递增,在上单调递减,
故是的极大值点;
(3)由(2)得在、上单调递增,在上单调递减,
则,
又,
故在上有一零点,在上无零点,
故的零点个数为.
八、利用导数研究双变量问题
36.
已知函数.
(1)求函数在上的最值及其零点个数;
(2)若对于任意的,均有,求的取值范围.
【答案】(1)最大值为,最小值为,只有1个零点;
(2)
【知识点】利用导数研究双变量问题、利用导数研究函数的零点、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)利用导数计算函数的单调性计算最值,再根据零点存在性定理确定零点个数即可;
(2)构造函数,将问题化为函数定义域上单调递增,即恒成立,分离参数,再利用导数研究函数的单调性、最值计算即可.
【详解】(1)易知,
则定义域上恒成立,
所以在上单调递增,则,
即最大值为,最小值为,
又,根据零点存在定理和函数的单调性,则在上只有一个零点;
(2)设,则对于任意的,均有,
即在上单调递增,
所以在上恒成立,
即在上恒成立,
令,则,
令,则,即在上单调递增,
又,则在上单调递减,在上单调递增,
所以,故.
37.
已知函数,
(1)若在定义域内单调递增,求实数的取值范围;
(2)当时,若对任意,不等式恒成立,求实数的最小值;
(3)若存在两个不同的极值点,,且,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)1
(3)
【知识点】利用导数研究双变量问题、根据极值点求参数、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)在定义域内单调递增等价于恒成立,分离参数转化为最值问题求解;
(2)由,构造同构函数,利用的单调性求解;
(3)由极值点得双变量之间关系,将通过变量代换转化为关于的函数,利用导数判断单调性求其最值情况即可求解.
【详解】(1)由题的定义域为,在恒成立,且的解不连续,
则,
所以的取值范围是;
(2)当时,不等式可化为,变形为,
令,求导得,所以在上是增函数,
故,即,即,
所以对任意,不等式恒成立,即对任意恒成立,
令,则,
所以当时,,则单调递增;
当时,,则单调递减,
所以,即满足不等式的实数的取值范围为,
所以的最小值为1;
(3)因为存在两个不同的极值点,
所以由可得是方程的两根,
所以,且,,
所以,故,
又由可得,
而,
令,
则,
∵,∴,即,
则,所以在区间上单调递减,
所以有,即,
所以实数取值范围.
38.
设函数
(1)分析的单调性和极值;
(2)设,若对任意的,都有成立,求实数m的取值范围;
(3)若,且满足时,证明:.
【答案】(1)在单调递减,在单调递增,的极小值为,无极大值.
(2)
(3)证明见解析
【知识点】利用导数研究双变量问题、利用导数研究不等式恒成立问题、求已知函数的极值、利用导数求函数的单调区间(不含参)
【分析】(1)求导研究函数单调性,求出极值;
(2)构造函数,求导后注意到,进而得到,,再验证充分性;
(3)构造函数利用导函数研究其单调性,从而证明不等式.
【详解】(1)函数,则,
令,解得:,且当时,,时,,
因此:在单调递减,在单调递增,
故的极小值为,无极大值.
(2)对任意的,都有成立,
即对任意的,恒成立,
令,则,
注意到:,若要,必须要求,即,亦即,
另一方面:当时,因为单调递增,
则当时,恒成立,
所以在时单调递增,故;故实数的取值范围为:;
(3)记,则,
记,,,
当时,,为增函数,
当时,,为减函数,
所以,即,
所以函数在单调递减,
则为,注意到,不妨,
要证,只需证,即证:,
即证:,即证:,
记,
则,记,
则,所以在单调递增,所以,
即,所以在单调递减,所以,
所以,所以,得证.
39.
已知函数,其中参数.
(1)求函数的单调区间;
(2)设函数,存在实数,使得不等式成立,求a的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【知识点】利用导数研究双变量问题、利用导数求函数(含参)的单调区间、利用导数研究能成立问题
【分析】(1)求导,对分类讨论求解单调区间;
(2)不等式成立,转化为,然后求解函数的最大与最小值列出不等式求解.
【详解】(1),
(1)当时,,,的减区间是.
(2)当时,,的减区间是.
(3)当时,,,的增区间是,
,的减区间是.
综上,当时,减区间是;当时,增区间是,减区间是.
(2),,因为存在实数,使得不等式成立,
,
,,,,,单减,,,单增.
.
,,,.
40.
设函数.
(1)当时,求函数的单调区间;
(2)若函数有两个极值点,且,求的最小值.
【答案】(1)调递增区间为,;单调递减区间为
(2)
【知识点】利用导数研究双变量问题、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)求导后,根据的正负可确定单调区间;
(2)根据函数有两个极值点可得方程在上有两个不等实根,由此可得韦达定理的结论,将表示为关于的函数的形式,构造函数,利用导数求得即可.
【详解】(1)当时,,则定义域为,,
当时,;当时,;
的单调递增区间为,;单调递减区间为.
(2)定义域为,,
有两个极值点等价于在上有两个不等实根,
,,,,
;
设,
则,
在上单调递减,,
即,
的最小值为.
九、导数中的极值点偏移问题
41.
已知函数,.
(1)若对于任意,都有,求实数的取值范围;
(2)若函数有两个零点,求证:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【知识点】导数中的极值偏移问题、利用导数研究函数的零点、利用导数研究不等式恒成立问题
【分析】(1)通过转化构造函数,利用导数求出该函数的最小值即可;
(2)通过利用极值点偏移的知识,令,,利用导数相关知识转化为证明即可.
【详解】(1)结合题意:对于任意,都有,所以,
因为,所以只需,
,
当时,,在上单调递减;
当时,,在上单调递增.
所以只需;
(2)等价于,
设函数,,易知在区间上单调递增;上单调递减,
由知且,,
设函数,其中,
知,
知在区间上单调递增,即时,
即时,,
即,
又由已知由且,
有且,由在上单调递减,
所以,即.
42.
已知函数.
(1)当时,求函数的零点个数.
(2)若关于的方程有两个不同实根,求实数的取值范围并证明.
【答案】(1)有且仅有一个零点
(2),证明见解析
【知识点】利用导数证明不等式、利用导数研究函数的零点、导数中的极值偏移问题
【分析】(1)利用导函数与单调性的关系,以及零点的存在性定理求解;
(2)根据题意可得有两个不同实根,进而可得,两式相加得,两式相减得,从而有,进而要证,只需证,即证,
构造函数即可证明.
【详解】(1)当时,,
所以函数在上单调递增,
又因为,
所以函数有且仅有一个零点.
(2)方程有两个不同实根,等价于有两个不同实根,
得,令,则,
令,解得;令,解得;
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以当时,取得最大值,
由,得当时,;
当的大致图象如图所示,
所以当,即时,有两个不同实根;
证明:不妨设且
两式相加得,两式相减得,
所以,
要证,只需证,
即证,
设,令,
则,
所以函数在上单调递增,且,
所以,即,
所以,原命题得证.
【点睛】关键点点睛:本题第二问考查极值点偏移问题,常用解决策略是根据,两式相加相减,进而可得,进而要证,只需证,即证,从而将双变量转化为单变量,令,讨论该函数的单调性和最值即可证明.
43.
已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若函数有两个不同零点,求的取值范围,并证明.
【答案】(1);
(2),证明见解析.
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、利用导数证明不等式、利用导数研究函数的零点、导数中的极值偏移问题
【分析】(1)利用导数的几何意义计算即可;
(2)利用导数研究函数单调性及最值,分类讨论即可判定的取值范围,构造差函数证明即可.
【详解】(1)当时,,易知,
所以曲线在点处的切线方程为:;
(2)由已知可得,
①若,则,,
即在上单调递增,上单调递减,,
又时,,所以函数存在两个零点;
②若时,,显然不符合题意;
③若时,令,
当时,令或,令,
即在上单调递减,和上单调递增,
函数极小值为,函数极大值为,
此时函数至多有一个零点,不符合题意;
当时,,则单调递增,至多一个零点,不符合题意;
当时,令或,令,
即在上单调递减,和上单调递增,
函数极大值为,函数极小值为,
此时函数至多有一个零点,不符合题意;
综上所述,时函数有两个零点,则一正一负,
不妨令,设,
令,即在R上单调递增,
所以,,
故时,有,时,有,
即,所以,
则,
又因为在上单调递减,故,证毕.
【点睛】第二问关键是分类讨论,通过判断单调性及极值、最值研究函数的零点个数,证明可利用构造差函数,通过证明来判定极值点偏移问题.
44.
已知函数.
(1)若函数有两个零点,求的取值范围;
(2)设是函数的两个极值点,证明:.
【答案】(1)
(2)证明过程见解析.
【知识点】利用导数证明不等式、利用导数研究函数的零点、导数中的极值偏移问题
【分析】(1)根据函数零点定义,结合常变量分离法、构造函数法,结合导数的性质进行求解即可;
(2)根据所证明不等式的结构特征,构造新函数,结合导数的性质进行求解即可.
【详解】(1),
该方程有两个不等实根,由,
所以直线与函数的图象有两个不同交点,
由,
当时,单调递减,
当时,单调递增,因此,
当时,,当,,
如下图所示:
所以要想有两个不同交点,只需,即的取值范围为;
(2)因为是函数的两个极值点,
所以,由(1)可知:,不妨设,
要证明,只需证明,显然,
由(2)可知:当时,单调递增,所以只需证明,
而,所以证明即可,
即证明函数在时恒成立,
由,
显然当时,,因此函数单调递减,
所以当时,有,所以当时,恒成立,因此命题得以证明.
【点睛】关键点睛:常变量分离构造新函数,利用新函数的单调性求解证明是解题的关键.
45.
已知函数,直线与曲线相切.
(1)求实数的值;
(2)若曲线与直线有两个公共点,其横坐标分别为.
①求实数的取值范围;
②证明:.
【答案】(1)
(2)①;②证明见解析
【知识点】导数中的极值偏移问题、利用导数研究方程的根、已知切线(斜率)求参数
【分析】(1)利用导数的几何意义,即可求解;
(2)①问题转化为有2个实数根,转化为与有2个交点,利用导数分析函数,即可求解的取值范围;
②构造函数,,利用导数判断函数的单调性,再结合极值点偏移问题的解决方法,即可证明.
【详解】(1)设切点,,
得,,所以,代入直线方程得;
(2)①由(1)知,若曲线与直线有两个公共点,则等价于有2个实数根,,
设,则,
当时,,单调递增,
当时,,单调递减,
,当趋向于正无穷大时,趋向于0,当趋向于负无穷大时,趋向于负无穷大,
则;
②,即,等价于,
令,,
,
因为,所以,故,
所以在上单调递增,故,
不妨设,故,即,
由已知,所以,
由①知,当时,单调递增,
故,所以,
所以.
【点睛】极值点偏移问题中(极值点为),证明或的方法:
①构造,
②确定的单调性,
③结合特殊值得到或,再利用,得到与的大小关系,
④利用的单调性即可得到或.
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