内容正文:
专题二 导数
专题 2.3 极值点偏移(二)
典例剖析
方法讲解
变式训练
专题二 导数
专题 2.3 极值点偏移
乘积型
典例剖析
方法讲解
变式训练
例题 1. 已知函数.
(1)若函数在定义域内为减函数,求实数a的取值范围;
(2)若函数有两个极值点,证明:.
换元后即证
转化为证明
由单调性转化为证明
由转化为证明
的极值点转化为的两个零点
构造,求导得到其单调性,结合特殊点的函数值证明
典例剖析
3
解析:(1)第一,的定义域为,,
由题意恒成立,即恒成立,
设,则,
当时,,单调递增,
当时,,单调递减,
∴在处取得极大值,也是最大值,,
故;
例题 1. 已知函数.
(1)若函数在定义域内为减函数,求实数a的取值范围;
(2)若函数有两个极值点,证明:.
典例剖析
4
解析:(2)第一,函数有两个极值点,由(1)可知,
设,则是的两个零点,
,当时,,当时,,
所以在上递增,在上递减,
所以,又因为,
所以,
第二,要证,只需证,只需证,
其中,即证,
即证,
例题 1. 已知函数.
(1)若函数在定义域内为减函数,求实数a的取值范围;
(2)若函数有两个极值点,证明:.
典例剖析
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解析:第三,由,设,
则,,则,
设 ,
,
由(1)知,故,
所以,即,在上递增,
,故成立,即;
例题 1. 已知函数.
(1)若函数在定义域内为减函数,求实数a的取值范围;
(2)若函数有两个极值点,证明:.
典例剖析
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例题 2. 已知函数,直线是曲线的一条切线.
(1)求的值,并讨论函数的单调性;
(2)若,其中,证明:.
转化为证或恒成立
构造函数
转化为证明
转化为比较与
转化为比较
典例剖析
7
解析:(1)设直线与曲线相切于点,
,
又,即,
设,则,在上单调递增,
又,有唯一零点,
,解得,
,
则当时,;当时,,
在上单调递减,在上单调递增.
例题 2. 已知函数,直线是曲线的一条切线.
(1)求的值,并讨论函数的单调性;
(2)若,其中,证明:.
典例剖析
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解析:(2)第一,由(1)知,
当时,;当时,,
,
第二,要证,只需证.在上单调递减,
只需证,又,
则只需证对任意恒成立.
例题 2. 已知函数,直线是曲线的一条切线.
(1)求的值,并讨论函数的单调性;
(2)若,其中,证明:.
典例剖析
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解析:第三,设,
则,
设,则,
在上单调递减,.
又当时,,
在上单调递增,
,即在时恒成立,
又.故原不等式得证.
例题 2. 已知函数,直线是曲线的一条切线.
(1)求的值,并讨论函数的单调性;
(2)若,其中,证明:.
典例剖析
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核心思想
处理极值点偏移问题中的类似于()的问题的基本步骤如下:
①求导确定的单调性,得到的范围;
②构造函数,求导后可得恒正或恒负;
③得到与的大小关系后,将置换为;
④根据与所处的范围,结合的单调性,可得到与的大小关系,由此证得结论.
方法讲解
练习 1. 已知函数.
(1)若,求的取值范围;
(2)证明:若有两个零点,则.
点拨:本题是乘积型极值点偏题,即将等价于,构造函数,证明,通过研究单调性化简问题为证明,构造函数,通过研究单调性得出在上单调递增,进而证明结论.
典例剖析
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解析:(1)的定义域为.
当时,;当时,.
所以在上单调递减,在上单调递增,
当时,取得最小值,最小值为.
由题设得,故的取值范围是.
(2)不妨设.
由(1)知,,于是.
由于在上单调递减,故等价于.
而,
故等价于,即,
练习 1. 已知函数.
(1)若,求的取值范围;
(2)证明:若有两个零点,则.
典例剖析
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解析:整理得.①
令,①式为,
又在上单调递增,
故①式等价于,即.
令,则,
所以当时,,故在上单调递增.
又,所以,即.
因此.
练习 1. 已知函数.
(1)若,求的取值范围;
(2)证明:若有两个零点,则.
典例剖析
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点拨:(1)求导后,根据正负即可得到的单调区间;
(2)①将问题转化为与在上有两个不同的交点,采用数形结合的方式可求得结果;
②由①可得,设,利用导数可求得,进而得到,即,根据的范围和单调性可得结论.
练习 2. 已知函数
(1)求函数单调区间;
(2)设函数,若是函数的两个零点,
①求的取值范围;
②求证:.
典例剖析
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解析:(1)定义域为,,
当时,;当时,;
的单调递增区间为;单调递减区间为.
(2)①若是的两个不同零点,
则与在上有两个不同交点;
由(1)知:,又,
在的图象如图所示,
由图象可知:,
,即的取值范围为.
练习 2. 已知函数
(1)求函数单调区间;
(2)设函数,若是函数的两个零点,
①求的取值范围;
②求证:.
典例剖析
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解析:②不妨设,由①知:,
,,
在上单调递增,在上单调递减;
设,
则,
在上单调递减,,,
又,,又,;
,,在上单调递增,,则.
练习 2. 已知函数
(2)设函数,若是函数的两个零点,
①求的取值范围;
②求证:.
典例剖析
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专题二 导数
专题 2.3 极值点偏移
商型
典例剖析
方法讲解
变式训练
例题 1. 已知函数有两个相异零点、,且,求证:.
对函数求导并研究的单调性
结合函数有两个相异零点、
得极大值,即有,进而有,
应用作差法可得,而、即可证明结论.
典例剖析
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解析:第一,由题设,,
由,得,由,得,
在上单调递增,在上单调递减,
第二,在处取得极大值,且为最大值.
由有两个相异零点、,可得,即.
,
,
第三, ,即,则,
,,
.
例题 1. 已知函数有两个相异零点、,且,求证:.
典例剖析
20
例题 2. 已知函数().
(1)当时,讨论函数的单调性;
(2)若函数恰有两个极值点,(),且,求的最大值.
由条件可知,变形后两式相除得,设
换元后,由分别解出和
通过构造函数,利用导数证明函数的单调性,再解抽象不等式,从而求得的最大值
典例剖析
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解析:(1)函数的定义域为,,
当时,恒成立,在上单调递增;
当时,令,则,设,则,
易知,当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
∴,
∴,在上单调递增;
综上,当时,在上单调递增;
例题 2. 已知函数().
(1)当时,讨论函数的单调性;
(2)若函数恰有两个极值点,(),且,求的最大值.
典例剖析
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解析:(2)第一,依题意,,则
两式相除得,,设,
第二,则,,,
∴,,
∴,
例题 2. 已知函数().
(1)当时,讨论函数的单调性;
(2)若函数恰有两个极值点,(),且,求的最大值.
典例剖析
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解析:第三,设(),则,
设,则,
所以在单调递增,
则,
∴,则在单调递增,
又,且
∴,
∴,即的最大值为.
例题 2. 已知函数().
(1)当时,讨论函数的单调性;
(2)若函数恰有两个极值点,(),且,求的最大值.
典例剖析
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核心思想
换元构造函数证明不等式的关键:
把含双变量的不等式转化为仅含一个变量的等式或不等式进行求解,解题时引入变量构造函数.
方法讲解
练习 1. 已知函数.
(1)当时,求的单调区间;
(2)已知,,为函数的两个极值点,求的最大值.
点拨:(1)对求导,根据的符号求自变量的范围,进而确定的单调区间;
(2)由题设知,是的两个根,由根系关系可得,研究其单调性并求其取值范围,令并构造,利用导数研究单调性求最值即可.
典例剖析
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解析:(1)当时,,,
则,
令,可得或,令,可得,
所以在,上单调递增,在,上单调递减.
(2),由,为的两个极值点,
所以,是方程的两个根,可得,,
练习 1. 已知函数.
(1)当时,求的单调区间;
(2)已知,,为函数的两个极值点,求的最大值.
典例剖析
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解析:∴,
又,即、为增函数且大于0,为增函数且大于0,
所以为增函数,故,
令,则,
令,则,
所以在,上单调递减,故的最大值为(3).
练习 1. 已知函数.
(1)当时,求的单调区间;
(2)已知,,为函数的两个极值点,求的最大值.
典例剖析
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点拨: (1)求出的导函数,按a进行分类讨论以确定在区间上值的正负即可作答;
(2)由(1)借助韦达定理将进行变形,再构造函数并利用其单调性即可得解.
练习 2. 已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)已知,若存在两个极值点,且,求的取值范围.
典例剖析
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解析:(1)函数的定义域为,,
当时,,当且仅当即“=”,则,在上单调递减,
当时,方程有两个正根为,,
当或时,,
当时,,
于是得在、上单调递减,在上单调递增;
练习 2. 已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)已知,若存在两个极值点,且,求的取值范围.
典例剖析
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解析:(2)因存在两个极值点,且,由(1)知,即,则,
显然,对是递增的,从而有,
,
令,
练习 2. 已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)已知,若存在两个极值点,且,求的取值范围.
典例剖析
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解析: ,
令,
,
即在上单调递增,,则,
于是得在上单调递增,
从而得,即,
所以的取值范围.
练习 2. 已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)已知,若存在两个极值点,且,求的取值范围.
典例剖析
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