内容正文:
技巧03 放缩法在数列、导数等解题中的技巧
目录
01 析·考情精解 2
02 构·知能框架 3
03 破·题型攻坚 3
考点一 数列放缩 3
必备知识
知识1数列放缩思路
知识2数列放缩公式
知识3经典放缩类型与适配场景
知识4标准解题四步法
命题预测
考向1先求和再放缩
考向2裂项放缩
考向3等比放缩
考向4数列的前n项和与函数
考点二 导数放缩 19
必备知识
知识1导数放缩思路
知识2导数放缩公式
知识3高考解题六步法
命题预测
考向1与ex有关的放缩.
考向2与lnx有关的放缩,
考向3与sinx,cosx,tanx有关的放缩
命题轨迹透视
近三年全国卷中,放缩法是导数、数列模块的核心考查技巧,属拉分考点且区分度高。导数放缩为解答题压轴必考点,常出现在最后1-2问,分值12-14分,命题降低纯构造难度,将放缩作为常规解题工具。数列放缩多在解答题中后段呈现,分值不低,得分率常低于40%。二者均侧重考查逻辑推理、数学运算等核心素养,突出模块融合,常考“数列+导数”“数列+不等式”综合题,通过把控放缩的尺度与方向设置解题门槛,成为筛选考生思维能力的重要载体。
考点一 数列放缩
知识1 数列放缩思路
从数列通项公式入手变形,向可求和数列靠拢(优先裂项相消数列、等比数列),通过放缩将复杂数列转化为易求和的简单数列,再通过求和推导不等式。
知识2 数列放缩公式
(1)裂项放缩:;;
(2)糖水不等式:若,,则;若,,则
(3)二项式放缩:;
(4)指数放缩:;
知识3 经典放缩类型与适配场景
放缩类型
核心公式
适配通项特征
求和方法
裂项放缩
;
分式型、根式型通项
裂项相消
等比放缩
;
指数型通项、递推数列
等比数列求和
糖水放缩
分式递推型通项
累加/累乘后求和
函数放缩
;
含对数/根式通项
累加后结合对数性质化简
知识4 标准解题四步法
1.判结构,定方向:观察通项形式(分式/指数/对数),确定放大/缩小方向
2.选模型,找依据:匹配上述放缩类型,明确放缩公式及理论依据
3.控尺度,防过度:若放缩过度,从第2/3项开始放缩(前几项单独计算),或优化放缩公式
4.求其和,证结论:对放缩后的数列求和,结合求和结果推导目标不等式
考向1先求和再放缩
1.(2025·四川广元·模拟预测)已知数列满足:是公差为6的等差数列,是公差为9的等差数列,且.
(1)证明:是等差数列;
(2)设是方程的根,数列的前项和为,证明:.
2.(2025·浙江宁波·二模)在各项均为正数的数列中,,且.
(1)求的通项公式;
(2)若,数列的前n项和为,证明:.
3.(2024·广西柳州·二模)设数列的前项和为,且;数列为等差数列,且.
(1)求数列的通项公式;
(2)若为数列的前项和,求证:.
4.(2025·广西来宾·一模)设数列的前项和为.若对任意的正整数,总存在正整数,使得,则称是“数列”.
(1)若,判断数列是否是“数列”;
(2)设是等差数列,其首项,公差,且是“数列”,
①求的值;
②设为数列的前项和,证明:
考向2裂项放缩
5.(2025·浙江嘉兴·一模)已知数列满足,()
(1)求数列的通项公式;
(2)设数列的前项和为,若不等式对任意的恒成立,求的取值范围;
(3)记,,数列的前项和为,求证:.
6.(2025·四川泸州·一模)已知数列是等差数列,记其前项和为,且,.
(1)求数列的通项公式;
(2)将数列与的所有项从小到大排列得到数列.
①求的前20项和;
②证明:.
7.(2025·山东滨州·模拟预测)已知各项均为正数的数列的前项和为.
(1)求证;数列是等差数列,并求的通项公式;
(2)若表示不超过的最大整数,如,求的值.
8.(2025·陕西安康·三模)已知数列满足,,
(1)求;
(2)若数列满足,,求证:.
考向3等比放缩
9.(2025·广东佛山·模拟预测)记为数列的前项和,已知,是公差为的等差数列.
(1)求的通项公式;
(2)证明:.
10.(2025·黑龙江伊春·三模)已知数列的首项为1,为数列的前n项和,,其中.
(1)若成等差数列,求的通项公式;
(2)设数列满足,且,数列的前n项和为,证明:.
11.(2025·云南普洱·一模)已知数列中,,其前项的和为,且当时,满足.
(1)求证:数列是等差数列;
(2)证明:.
12.(2025·河南三门峡·一模)已知函数,数列中,若,且.
(1)求证:数列是等比数列;
(2)设数列的前项和为,求证:.
考向4数列的前n项和与函数
13.(2024·广东惠州·二模)设数列的前项和为,,且满足,.
(1)求数列的通项公式;
(2)证明:对一切正整数,有.
14.(2024·河北保定·二模)已知公差不为0的等差数列满足:且,,成等比数列.
(1)求数列的通项公式和前项和;
(2)证明不等式且
15.(2024·黑龙江鸡西·模拟预测)数列的前项和为, 满足 且首项 .
(1)证明:数列为等比数列,并求出数列的通项公式;
(2)令讨论(为的导数)与 的大小关系.
16.(2025·黑龙江黑河·二模)已知函数在点处的切线与轴重合.
(1)求函数的单调区间与极值;
(2)已知正项数列满足,,,记数列的前项和为,求证:.
考点二 导数放缩
知识1 导数放缩思路
依托函数放缩结论(切线放缩为主),将复杂函数(含、、三角)放缩为简单函数(一次/二次/反比例函数),简化导数综合题的求导、最值求解过程,突破不等式证明、恒成立求参等难点。
知识2 导数放缩公式(指对三角为主,切线放缩是基础)
(1)对数放缩:;;
(2)指数放缩:;;
(3)三角放缩:;
(4)常用变式:;;
知识3 高考解题六步法
1.先定定义域:重点关注()、分式(分母≠0)、三角(定义域限制)
2.观察结构定模型:找、、三角等特征项,匹配对应放缩公式
3.确定放缩方向:证则放小,证则放大;优先用等号可验证的切线型放缩
4.构造辅助函数:放缩后构造简单函数,求导判断单调性
5.求最值证结论:求辅助函数的最值,推导原不等式成立
6.验证等号条件:明确等号成立的值,不同时取等则为严格不等
考向1与ex有关的放缩.
1.(2025·河北沧州·模拟预测)已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)判断函数的单调性并求其最值;
(3)若不等式对恒成立,求实数的取值范围.
2.(2024·湖南邵阳·模拟预测)设函数,.
(1)若,求a的值
(2)证明:.
3.(2024·湖南衡阳·模拟预测)已知函数.
(1)求函数图象在处的切线方程.
(2)证明:.
4.(2024·湖南张家界·模拟预测)已知,当时,若关于的方程有两个实数根,求证:.
考向2与lnx有关的放缩,
5.(2025·河南商丘·模拟预测)已知函数.
(1)求函数在处的切线方程;
(2)若在上恒成立,求实数的取值范围;
(3)若方程有两个实数根,且,求证:.
6.(2025·山西临汾·三模)已知函数f(x)=lnx-x+1.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)证明:当a≥1时,ax2+3x-lnx>0.
7.(2025·江苏淮安·模拟预测)已知函数.
(1)当时,求的单调区间.
(2),证明:.
8.(2025·甘肃平凉·一模)已知函数.
(Ⅰ)设是的极值点,求的值;
(Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,在定义域内恒成立,求的取值范围;
(Ⅲ)当时,证明:.
考向3与sinx,cosx,tanx有关的放缩
9.(2025·广东深圳·一模)已知函数.
(1)已知直线是曲线的切线,求实数a的值;
(2)求函数的单调区间;
(3)求证:恒成立.
10.(2025·河南驻马店·模拟预测)已知函数,.
(1)求证:;
(2)若,求的取值范围.
11.(2025·江西抚州·一模)已知函数,,.
(1)求的最大值;
(2)若对,总存在,使得成立,求实数的取值范围;
(3)证明不等式(其中是自然对数的底数).
12.(2025·湖南益阳·一模)已知函数.
(1)求函数的单调区间及最值;
(2)证明:,.
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技巧03 放缩法在数列、导数等解题中的技巧
目录
01 析·考情精解 2
02 构·知能框架 3
03 破·题型攻坚 3
考点一 数列放缩 3
必备知识
知识1数列放缩思路
知识2数列放缩公式
知识3经典放缩类型与适配场景
知识4标准解题四步法
命题预测
考向1先求和再放缩
考向2裂项放缩
考向3等比放缩
考向4数列的前n项和与函数
考点二 导数放缩 19
必备知识
知识1导数放缩思路
知识2导数放缩公式
知识3高考解题六步法
命题预测
考向1与ex有关的放缩.
考向2与lnx有关的放缩,
考向3与sinx,cosx,tanx有关的放缩
命题轨迹透视
近三年全国卷中,放缩法是导数、数列模块的核心考查技巧,属拉分考点且区分度高。导数放缩为解答题压轴必考点,常出现在最后1-2问,分值12-14分,命题降低纯构造难度,将放缩作为常规解题工具。数列放缩多在解答题中后段呈现,分值不低,得分率常低于40%。二者均侧重考查逻辑推理、数学运算等核心素养,突出模块融合,常考“数列+导数”“数列+不等式”综合题,通过把控放缩的尺度与方向设置解题门槛,成为筛选考生思维能力的重要载体。
考点一 数列放缩
知识1 数列放缩思路
从数列通项公式入手变形,向可求和数列靠拢(优先裂项相消数列、等比数列),通过放缩将复杂数列转化为易求和的简单数列,再通过求和推导不等式。
知识2 数列放缩公式
(1)裂项放缩:;;
(2)糖水不等式:若,,则;若,,则
(3)二项式放缩:;
(4)指数放缩:;
知识3 经典放缩类型与适配场景
放缩类型
核心公式
适配通项特征
求和方法
裂项放缩
;
分式型、根式型通项
裂项相消
等比放缩
;
指数型通项、递推数列
等比数列求和
糖水放缩
分式递推型通项
累加/累乘后求和
函数放缩
;
含对数/根式通项
累加后结合对数性质化简
知识4 标准解题四步法
1.判结构,定方向:观察通项形式(分式/指数/对数),确定放大/缩小方向
2.选模型,找依据:匹配上述放缩类型,明确放缩公式及理论依据
3.控尺度,防过度:若放缩过度,从第2/3项开始放缩(前几项单独计算),或优化放缩公式
4.求其和,证结论:对放缩后的数列求和,结合求和结果推导目标不等式
考向1先求和再放缩
1.(2025·四川广元·模拟预测)已知数列满足:是公差为6的等差数列,是公差为9的等差数列,且.
(1)证明:是等差数列;
(2)设是方程的根,数列的前项和为,证明:.
【答案】(1)证明见详解
(2)证明见详解
【分析】
【详解】(1)因为是公差为6的等差数列,则,
设,可得,,
又因为是公差为9的等差数列,
则,
可得,即,
且,解得,
即,,可得,
综上所述:,所以是等差数列.
(2)构建,则是函数的零点
因为,则在上单调递增,
且,可知有且仅有一个零点,
又因为,
可知数列是以首项,公比为的等比数列,
则,
又因为,可得,
所以.
2.(2025·浙江宁波·二模)在各项均为正数的数列中,,且.
(1)求的通项公式;
(2)若,数列的前n项和为,证明:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】
【详解】(1)因为各项为正数,,
所以上式两边同时除以,得,
令,则,即,解得(负值舍去),
所以,
又,
所以是以,的等比数列,
故.
(2)由(1)得,
所以,
因为,则,所以.
3.(2024·广西柳州·二模)设数列的前项和为,且;数列为等差数列,且.
(1)求数列的通项公式;
(2)若为数列的前项和,求证:.
【答案】(1);(2)见解析.
【分析】
【详解】(1)由,令,则,
又,所以,当时,由,
所以,即,
所以是以为首项,为公比的等比数列,于是.
(2)数列为等差数列,公差可得,
从而,
,
,
.
【点睛】本题考查等比数列通项公式、错位相减法求数列前项和,求和后要注意验证是否成立.
4.(2025·广西来宾·一模)设数列的前项和为.若对任意的正整数,总存在正整数,使得,则称是“数列”.
(1)若,判断数列是否是“数列”;
(2)设是等差数列,其首项,公差,且是“数列”,
①求的值;
②设为数列的前项和,证明:
【答案】(1)是“数列”
(2)①;②证明见解析
【分析】
【详解】(1)因为,
当时,,
当时,,
又,即也满足,
综上可得,
当时存在或使得(即或),
对于任意的正整数,总存在正整数,此时,
综上可得对于任意的正整数,总存在正整数,此时,
故是“数列”;
(2)①因为是等差数列,其首项,公差,设的前项和为,
故,,
对任意的正整数,总存在正整数,使得,
即,
当时,,此时只需,
当时,,解得,
又,故,又为正整数,故,此时;
当时,,
下面证明恒为正偶数,
当时,,满足要求,
假设当时,为正偶数,
则当时,,
由于和均为正偶数,故为正偶数,满足要求,
所以恒为正偶数,证毕,
所以.
②由①可得,所以,
所以
,
因为,
所以单调递减且,所以,
所以.
考向2裂项放缩
5.(2025·浙江嘉兴·一模)已知数列满足,()
(1)求数列的通项公式;
(2)设数列的前项和为,若不等式对任意的恒成立,求的取值范围;
(3)记,,数列的前项和为,求证:.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【分析】
【详解】(1)因为,
当时,,
两式作商,,
时,也符合上式,
.
(2)由(1)可知
不等式对恒成立,且,
.
令,在上单调递减,在上单调递增
,当时,,
当时,,
的取值范围为
(3)因为,
所以是递减数列,
所以,所以,
所以原不等式成立.
6.(2025·四川泸州·一模)已知数列是等差数列,记其前项和为,且,.
(1)求数列的通项公式;
(2)将数列与的所有项从小到大排列得到数列.
①求的前20项和;
②证明:.
【答案】(1)
(2)①;②证明见解析
【分析】
【详解】(1)设等差数列的公差为,
由,得,即,
由,取,得,即,
解得,,所以;
(2)①由(1)知,,所以,
因为,
所以,所以的前20项和为;
②证明:因为,所以,
所以当时,;
当时,
,
综上可得.
7.(2025·山东滨州·模拟预测)已知各项均为正数的数列的前项和为.
(1)求证;数列是等差数列,并求的通项公式;
(2)若表示不超过的最大整数,如,求的值.
【答案】(1)证明见解析,
(2)
【分析】
【详解】(1)因为,所以当时,,即,而,有,所以
所以数列是以为首项,公差为1的等差数列;
,则
当时,,又满足上式,
所以的通项公式为.
(2),当时,,
故,
当时,,所以对任意的,都有,
又,所以.所以.
8.(2025·陕西安康·三模)已知数列满足,,
(1)求;
(2)若数列满足,,求证:.
【答案】(1);(2)证明见解析.
【分析】
【详解】(1)由题意(),
∴,也适合.
所以();
(2)由已知,,,
当时,,
因此,
则
综上,.
【点睛】本题考查累乘法和累加法求数列的通项公式.本题还考查了用放缩法证明数列不等式.对一些特殊的递推公式,求通项公式的方法可能采用累乘法和累加法,如已知 ,可用累加法求通项公式,如已知,可用累乘法求通项公式.
考向3等比放缩
9.(2025·广东佛山·模拟预测)记为数列的前项和,已知,是公差为的等差数列.
(1)求的通项公式;
(2)证明:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】
【详解】(1),,即;
当且时,,
即,,又,
数列是以为首项,为公比的等比数列,
,则.
(2)由(1)得:,
,,
.
10.(2025·黑龙江伊春·三模)已知数列的首项为1,为数列的前n项和,,其中.
(1)若成等差数列,求的通项公式;
(2)设数列满足,且,数列的前n项和为,证明:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】
【详解】(1)解:由得,两式相减得,
由可得,故对所有都成立,
所以数列是首项为1,公比为q的等比数列,从而,
由成等差数列可得,化简得,
又,解得(舍去),
所以.
(2)由题意可知,
由可得,解得(舍去),
又,则,即,
则,
即.
11.(2025·云南普洱·一模)已知数列中,,其前项的和为,且当时,满足.
(1)求证:数列是等差数列;
(2)证明:.
【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析
【分析】(1)当n≥2时,Sn﹣Sn﹣1⇒Sn﹣Sn﹣1=Sn•Sn﹣1(n≥2),取倒数,可得1,利用等差数列的定义即可证得:数列{}是等差数列;
(2)利用进行放缩并裂项求和即可证明
【详解】(1)当时,,
,即
从而构成以1为首项,1为公差的等差数列.
(2)由(1)可知,,.
则当时.
故当时
又当时,满足题意,故.
法二:则当时,
那么
又当时,,当时,满足题意,
【点睛】本题考查数列递推式的应用,考查等差数列的判定,考查等价转化思想,突出裂项法、放缩法应用的考查,属于难题.
12.(2025·河南三门峡·一模)已知函数,数列中,若,且.
(1)求证:数列是等比数列;
(2)设数列的前项和为,求证:.
【答案】(1)见解析;(2)见解析
【分析】
【详解】(1)由函数,在数列中,若,得:,
上式两边都倒过来,可得:==﹣2,
∴﹣1=﹣2﹣1=﹣3=3(﹣1).∵﹣1=3.
∴数列是以3为首项,3为公比的等比数列.
(2)由(1),可知:=3n,∴an=,n∈N*.
∵当n∈N*时,不等式<成立.
∴Sn=a1+a2+…+an===﹣•<.
∴.
【点睛】本题主要考查数列与函数的综合应用,根据条件推出数列的递推公式,由递推公式推出通项公式与放缩法的应用是解决本题的两个关键点,属于中档题.
考向4数列的前n项和与函数
13.(2024·广东惠州·二模)设数列的前项和为,,且满足,.
(1)求数列的通项公式;
(2)证明:对一切正整数,有.
【答案】(1),;
(2)证明见解析.
【分析】
【详解】(1)当时,,,两式相减得:,
整理可得:,而,
所以是首项为2,公比为1的等比数列,故,即,.
(2),
.
.
14.(2024·河北保定·二模)已知公差不为0的等差数列满足:且,,成等比数列.
(1)求数列的通项公式和前项和;
(2)证明不等式且
【答案】(1)()
(2)证明见解析
【分析】
【详解】(1)解:设数列公差为,
因为,,成等比数列.
所以,即,
得,又,所以.
故 (),
(2)证明:由(1)得 ,
因为当时,.,
即.,
所以 ,
即.
15.(2024·黑龙江鸡西·模拟预测)数列的前项和为, 满足 且首项 .
(1)证明:数列为等比数列,并求出数列的通项公式;
(2)令讨论(为的导数)与 的大小关系.
【答案】(1)证明见解析,
(2)答案见解析
【分析】
【详解】(1)由已知可得时,,
两式相减得,即,
∴,
当时,,∴,
∵,∴,∴,
故有,∴,
∴数列是以2为首项,2为公比的等比数列,
∴,故.
(2)∵,∴,
∴
,
∴,
①-②得, ,
∴,
∴,
当时,,∴.
当时,,∴.
当时, ,∵,
∴ ,∴ ,
综上,当时,;
当时,;
当时,.
16.(2025·黑龙江黑河·二模)已知函数在点处的切线与轴重合.
(1)求函数的单调区间与极值;
(2)已知正项数列满足,,,记数列的前项和为,求证:.
【答案】(1)答案见详解
(2)证明见解析
【分析】
【详解】(1)因为,且,
由题意可得,即,可得,
可知的定义域为,且,
令,解得;令,解得;
可知在区间上单调递增,在区间上单调递减,
所以有极大值,无极小值.
(2)由(1)可得,当且仅当时取等号,
可得,当且仅当时取等号,
等价变形为,即,当且仅当时取等号,
代入题干中可得,
则,即,
当时,,即,
且符合上式,所以,,则,
由,令得,即,
所以.
考点二 导数放缩
知识1 导数放缩思路
依托函数放缩结论(切线放缩为主),将复杂函数(含、、三角)放缩为简单函数(一次/二次/反比例函数),简化导数综合题的求导、最值求解过程,突破不等式证明、恒成立求参等难点。
知识2 导数放缩公式(指对三角为主,切线放缩是基础)
(1)对数放缩:;;
(2)指数放缩:;;
(3)三角放缩:;
(4)常用变式:;;
知识3 高考解题六步法
1.先定定义域:重点关注()、分式(分母≠0)、三角(定义域限制)
2.观察结构定模型:找、、三角等特征项,匹配对应放缩公式
3.确定放缩方向:证则放小,证则放大;优先用等号可验证的切线型放缩
4.构造辅助函数:放缩后构造简单函数,求导判断单调性
5.求最值证结论:求辅助函数的最值,推导原不等式成立
6.验证等号条件:明确等号成立的值,不同时取等则为严格不等
考向1与ex有关的放缩.
1.(2025·河北沧州·模拟预测)已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)判断函数的单调性并求其最值;
(3)若不等式对恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)函数在区间上单调递减,在区间上单调递增;最小值是0,没有最大值
(3)
【分析】
【详解】(1)因为,,所以.
因为,,
所以曲线在点处的切线方程为.
(2)由(1)知,.
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.
所以当时,函数取得极小值,也是最小值.
因为,所以函数的最小值是0,没有最大值.
(3)设,
则,.
当时,在上恒成立,当且仅当时,等号成立,
所以函数在上单调递增,所以,满足题意.
当时,设函数,则,.
解得,解得.
当,即时,在上恒成立,
函数在上单调递增,所以,
即在上恒成立,所以函数在上单调递增,
所以,满足题意.
当,即时,函数在区间上单调递减,在区间上单调递增,
又,所以在上恒成立,即在上恒成立,
所以在区间上单调递减.
因为,所以在区间上恒成立,与已知矛盾,不合题意.
综上,实数的取值范围是.
2.(2024·湖南邵阳·模拟预测)设函数,.
(1)若,求a的值
(2)证明:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】
【详解】(1)设,则.
当时,在R上单调递增,且,当时,不符合题意,舍去.
当时,令,则;令,则.故在上单调递减,在上单调递增,
故.
若,则只需,设,
则,所以在上单调递增,在上单调递减,故,
因此,只有当时满足题意,即.
(2)由(1)知,,,当且仅当时,等号成立.
令,代入可得,即.
由(1)知,,即,故,
因此,即.
3.(2024·湖南衡阳·模拟预测)已知函数.
(1)求函数图象在处的切线方程.
(2)证明:.
【答案】(1);(2)证明见解析.
【分析】
【详解】(1)解:因为,
所以,
则.
因为,
所以所求切线方程为,
即.
(2)证明:设,则.
由,得;由,得.
所以在上单调递减,在上单调递增,
故,即,当且仅当时取等号.
因为,所以,
所以,所以.
当时,,
所以,
则,即.
4.(2024·湖南张家界·模拟预测)已知,当时,若关于的方程有两个实数根,求证:.
【答案】证明见解析
【详解】当时,,所以.
由;由.
所以在上单调递减,在上单调递增,
又,所以.
因为方程有两个不相等的实根,所以.
且,(,).
作函数在处的切线:
,,所以切线方程为,即.
设,
则,由;由.
所以在上单调递减,在上单调递增,且.
所以恒成立.
所以恒成立,所以.
再设.
则,由;由.
所以在上单调递减,在上单调递增,且,
所以恒成立,即恒成立,
所以.
所以.
考向2与lnx有关的放缩,
5.(2025·河南商丘·模拟预测)已知函数.
(1)求函数在处的切线方程;
(2)若在上恒成立,求实数的取值范围;
(3)若方程有两个实数根,且,求证:.
【答案】(1);
(2);
(3)证明见解析.
【分析】
【详解】(1)函数,则,
,
故函数在处的切线斜率为,切点坐标为,
所以切线方程为,即.
(2)依题意,恒成立,
则恒成立.
令,
则,
所以,当时,单调递减;
当时,单调递增.
所以,
所以.
(3)函数,定义域为,
,解得,解得.
函数在上递减,在上递增,
故.
所要证的不等式左边是割线放缩,这两条割线为函数的最低点与及的连线,即与.
设两割线与直线交点的横坐标分别为.
解方程可得,,
当时,,;
当时,,
令,,
解得,解得,
在上单调递减,在上单调递增,
而,所以,.
,
根据单调性,可得,
所以,不等式左侧证明完毕.
不等式右侧是切线放缩,这两条切线分别是和时的两条切线,
由(1)可知,曲线在处的切线方程为,
时,,
曲线在处的切线斜率为1,切点坐标为,切线方程为,
切线和与的交点分别为.
同理可得,
综上可知,.
6.(2025·山西临汾·三模)已知函数f(x)=lnx-x+1.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)证明:当a≥1时,ax2+3x-lnx>0.
【答案】(1)单调递增区间为,单调递减区间为;(2)证明见解析.
【分析】
【详解】(1)由题意,函数的定义域为,且,
当时,;当时,.所以在上单调递增,在上单调递减,即的单调递增区间为,单调递减区间为;
(2)证明:由(1)得在)上单调递增,在上单调递减,
所以,即,所以,
因为,所以则,
即,即.
7.(2025·江苏淮安·模拟预测)已知函数.
(1)当时,求的单调区间.
(2),证明:.
【答案】(1)的单调递增区间是,单调递减区间是
(2)证明见解析
【分析】
【详解】(1)当时,,定义域为,
,
由可得;由可得.
所以的单调递增区间是,单调递减区间是.
(2)设,则,
由可得;由可得,
所以在上单调递增,在上单调递减,
故,即,即①,
当且仅当时,等号成立.
要证,即,只需证.
因为,,所以,所以②,
当且仅当时,等号成立.
因为①②取得等号的条件不同,所以当时,.
8.(2025·甘肃平凉·一模)已知函数.
(Ⅰ)设是的极值点,求的值;
(Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,在定义域内恒成立,求的取值范围;
(Ⅲ)当时,证明:.
【答案】(Ⅰ)1(Ⅱ)2(Ⅲ)详见解析
【分析】(Ⅰ)对函数求导,由题意知,可求出的值,经检验m=1符合题意;(Ⅱ)求出函数的单调性,进而求出最小值,令即可得到答案;(Ⅲ)由题意,当m≤2,x∈(-m,+∞)时,,故只需证明当m=2时,,进而分析函数单调性,求得,即可.
【详解】解:(Ⅰ)∵,x=0是f(x)的极值点,∴,解得m=1.
经检验m=1符合题意.
(Ⅱ)由( Ι)可知,函数f(x)=ex-ln(x+1)+1,其定义域为(-1,+∞).
∵
设g(x)=ex(x+1)-1,则g′(x)=ex(x+1)+ex>0,所以g(x)在(-1,+∞)上为增函数,
又∵g(0)=0,所以当x>0时,g(x)>0,即f′(x)>0;当-1<x<0时,g(x)<0,f′(x)<0.
所以f(x)在(-1,0)上为减函数;在(0,+∞)上为增函数;因此,的最小值为
∵在定义域内恒成立,即
(Ⅲ)证明:要证,即.
设,即证
当m≤2,x∈(-m,+∞)时,,故只需证明当m=2时,.
当m=2时,函数在(-2,+∞)上为增函数,且.
故在(-2,+∞)上有唯一实数根,且∈(-1,0).
当时,,当时,,
从而当时,取得最小值.
由,得,即,故.
综上,当m≤2时, 即>m.
【点睛】本题考查了函数的求导,及函数的单调性的运用,属于难题.
考向3与sinx,cosx,tanx有关的放缩
9.(2025·广东深圳·一模)已知函数.
(1)已知直线是曲线的切线,求实数a的值;
(2)求函数的单调区间;
(3)求证:恒成立.
【答案】(1)
(2)在上单调递减,在上单调递增
(3)证明见解析
【分析】
【详解】(1),
,解得切点为,
.
(2),
当时,单调递减,
当时,,
单调递增,单调递递增.
综上所述,在上单调递减,在上单调递增.
(3)恒成立,
恒成立恒成立.
令,
则,
令,则单调递增,
又,当时,,即单调递减;
当时,,即单调递增;
恒成立.
【点睛】方法点睛:切点与切线的关系:在小问1中,利用导数求出曲线在给定直线为切线时的斜率,再通过求解切点的方法确定参数的值,这是典型的求切线与曲线关系的方法.
多次求导法:在小问2中,通过对函数进行多次求导,判断导数的符号变化来确定单调区间,是分析函数单调性的常用手段.
构造函数法求证不等式:在小问3中,通过将不等式转化为关于某变量的函数问题,利用构造函数并结合单调性分析来证明恒成立,是一种常用的不等式证明方法.
10.(2025·河南驻马店·模拟预测)已知函数,.
(1)求证:;
(2)若,求的取值范围.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】
【详解】(1)令,,
则,
令,,
则,
所以在上单调递增,则,即,
所以在上单调递增.
故,即.
(2)方法1:由(1)知,所以当时,
先证明:当时,,因为,,
导函数,故为减函数,则,
即当时,.
又当时,取,满足,
所以
综上,的取值范围是.
方法2:若,则.
下设,当时,.
因为当时,,所以当时,有
设,.则.所以在上单调递减,.则当时,的取值范围是,故.
必要性已得,下面讨论充分性.
当时,,
令,则
今,,则
所以在上单调递增,则,故.因此,
综上,的取值范围是.
【点睛】方法点睛:
(1)求导分析函数单调性时,可设导数中需要讨论正负的部分为新函数,再求导分析单调性与特殊值,从而确定正负区间,进而确定原函数的单调性;
(2)第二问可注意使用前问的结论,遇到三角函数时,注意运用三角函数公式化简,同时注意三角函数的值域进行不等式放缩.
11.(2025·江西抚州·一模)已知函数,,.
(1)求的最大值;
(2)若对,总存在,使得成立,求实数的取值范围;
(3)证明不等式(其中是自然对数的底数).
【答案】(1)0
(2)
(3)证明见解析
【分析】
【详解】(1),,,
当时,,当时,,
所以在上递增,在上递减,
所以当时,取得最大值,即.
(2)对,总存在使得成立,
等价于存在使得成立,
由(1)可知,问题转化为存在,使得,
,,当时,
①当时,若,,函数单调递减,,不符合题意;
②当时,,使得,
时,,函数单调递增;时,,函数单调递减,
即,则,使得,符合题意;
③当时,若,,函数单调递增,,
则,使得,符合题意;
综上可知,所求实数的取值范围是
(3)由(2)可得当时,若,,令,,有;
再由(1)可得:,则,
即,也即,∴,
.
则
所以.
【点睛】本题考查了利用导数求最值,根据函数不等式求参数范围,利用导数证明不等式,意在考查学生的计算能力和综合应用能力,分类讨论求单调区间进而求最值是解题的关键,利用不等式放缩证明不等式是本题的难点.
12.(2025·湖南益阳·一模)已知函数.
(1)求函数的单调区间及最值;
(2)证明:,.
【答案】(1)函数的单调递增区间是,单调递减区间是,函数的最小值是,无最大值;(2)证明见解析.
【详解】(1)解:,
当时,,
所以,单调递减;
当时,,
所以单调递增,
,
所以,
所以单调递增.
所以.
综上,函数的单调递增区间是,
单调递减区间是,
函数的最小值是,无最大值.
(2)证明:由第(1)问知,当时,,
取,,,,…,,,
有
故,
,
,
……
所以
.
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