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18.不等式的恒(能)成立问题
1.(2023·全国甲卷21题)已知函数f(x)=a心-器,x∈(0,晋).
(1)当a=8时,讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)<sin2x,求a的取值范围.
解:(1)当a=8时,f(x)=8x-器(x∈(0,受)),
f(x)=8-a坠=8十一:
cosex
令=t,则te(1,+o),
令h(t)=-32+2t+8=-(3t+4)(t-2),
当t∈(1,2)时,h(t)>0;当t∈(2,+∞)时,h(t)<0.
故当x∈(0,)时,(x)>0,f(x)单调递增;
当x∈(,)时,f(x)<0,f(x)单调递减.
f(x)在区间(0,)上单调递增,在区间(母,变)上单调递减.
(2)令g6x)=f(x)-sin2=ax-器-sim2x,
则g()=a-+3ms-20os2x=a-8g+3s-46os2x+2=4(20t3+46os2r-2),
Cosx
Cos
Cos
令u=c0s2x,则u∈(0,1),令k(u)=2+4u-2,
则K()=2学2十4=如3色】
u3
当u∈(0,1)时,k'(u)<0,..k()在(0,1)上单调递减,
,k(1)=3,∴.当u∈(0,1)时,k(u)>3,k(u)的值域为(3,十∞).
①当a≤3时,g'(x)<0,∴g(x)在(0,变)上单调递减,
又g(0)=0,∴.当x∈(0,)时,g(x)<0,即f(x)<sin2x.
②当a>3时,3xo∈(0,号)使得g'(o)=0,
∴g(x)在(0,0)上单调递增,在(xo,受)上单调递减,
g(xo)>g(0)=0,∴f(x)<sin2x不成立.
综上所述,a的取值范围为(一∞,3].
2.(2024·新高考I卷18题)已知函数f(x)=ln产+ax十b(x-1)3,
(1)若b=0,且f(x)≥0,求a的最小值;
(2)证明:曲线y=f(x)是中心对称图形:
(3)若f(x)>一2当且仅当1<x<2,求b的取值范围.
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解:(1)b=0时,f(x)=ln产+ax,其中x∈(0,2),
则f(x)=xtx+a,x∈(0,2),
…x(2-x)≤(2s)2=1,当且仅当x=1时等号成立,
故f(x)mim=2十a,而(x)≥0成立,故a+2≥0,即a≥-2,
∴.a的最小值为一2.
(2)证明:法-x∈(0,2),f(2-x)+f(x)=n婆+a(2-x)+b(1-x)3+ln+ax
+b(x-1)3=2a,
∴f(x)关于(1,a)中心对称。
法二将f()向左平移-个单位长度→f(x十1)=ln费+a(x十1)+bx关于(0,a)中心对称,
∴f(x)关于(1,a)中心对称。
(3)f(x)>-2当且仅当1<x<2,
∴.f(1)=-2→a=-2,
f(x)=ln产-2x+b(x-1)3>-2对1<x<2恒成立,
-+安-2+6x-1)=2+36-1):=x-1)2[a+0],
令g()=x+36,
·必有g(1)=2十3b≥0→b≥-号(必要性),
否则b<-号,存在x∈(1,6)使f(x)<0,f(x)在(1,6)上单调递减,f(x)<f(1)=
-2,
当2-时,对∈1,2》,f)≥会-2-号6-1)=h6m),为6)--2-1D
2=2(-1)2[x2-1]>0,对Vx∈(1,2)恒成立,∴h()>h(1)=-2符合条件,综上
b的取值范围为[-号,十∞).
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