第三章 3.6 同构问题 课件-2027届高三数学一轮复习
2026-06-05
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普通
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 课件 |
| 知识点 | 导数在研究函数中的作用 |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2027-2028 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | PPTX |
| 文件大小 | 11.42 MB |
| 发布时间 | 2026-06-05 |
| 更新时间 | 2026-06-05 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-05 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58217137.html |
| 价格 | 2.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中数学高考复习课件聚焦“同构法”专题,针对高考函数与导数中的指数对数混合问题,依据评价体系梳理双变量同构、指对同构(积型、商型、和差型)等核心考点,通过真题分析明确“构造函数单调性应用”占比达60%的高频考向,归纳三类常考题型。
课件亮点在于“题型归类+模型提炼+真题演练”,如以例3函数零点问题为载体,提炼xe^x、lnx/x等同构函数模型,培养学生数学思维与转化能力。设置跟踪训练与易错辨析,指导学生用数学语言表达构造过程,助力学生掌握压轴题解题技巧,教师可据此实现精准复习,提升备考效率。
内容正文:
同构问题
把一个等式或不等式通过变形,使左右两边结构、形式完全相同,构造函数,利用函数的单调性进行处理,找到这个函数模型的方法就是同构法.同构法主要解决含有指数、对数混合的等式或不等式问题.
重点解读
2
例1 若对0<x1<x2<a都有x2ln x1-x1ln x2<x1-x2成立,则a的最大值为
A. B.1 C.e D.2e
√
题型一 双变量地位同等同构
解析 若0<x1<x2<a,由x2ln x1-x1ln x2<x1-x2,
两边同时除以x1x2得-<-,
即+<+,
令f(x)=+(x>0),则f(x1)<f(x2),
则f(x)在(0,a)上单调递增,
又f'(x)=-,令f'(x)>0,得0<x<1,则f(x)在(0,1)上单调递增,
∴0<a≤1,∴a的最大值为1.
含有地位同等的两个变量x1,x2或x,y或a,b的等式或不等式,如果进行整理(即同构)后,等式或不等式两边具有结构的一致性,往往暗示应构造函数,应用函数单调性解决.
思维升华
跟踪训练1 若0<x1<x2<1,则下列不等式正确的是
A.x1ln x1<x2ln x2 B.x1ln x1>x2ln x2
C.x2ln x1<x1ln x2 D.x2ln x1>x1ln x2
√
解析 令f(x)=xln x,则f'(x)=1+ln x,
易知当0<x<1时,f(x)不单调,故x1ln x1与x2ln x2的大小不能确定,故选项A,B错误;
令g(x)=,则g'(x)=,
当0<x<1时,g'(x)=>0,
则g(x)在(0,1)上单调递增,
因为0<x1<x2<1,
所以g(x1)<g(x2),即<,即x2ln x1<x1ln x2,故选项C正确,选项D错误.
题型二 指对同构法的理解
指对同构的常用形式
(1)积型:aea≤bln b,一般有三种同构方式:
①同左构造形式:aea≤ln beln b,构造函数f(x)=xex;
②同右构造形式:ealn ea≤bln b,构造函数f(x)=xln x;
③取对构造形式:a+ln a≤ln b+ln(ln b)(a>0,b>1),构造函数f(x)=x+ln x.
(2)商型:≤,一般有三种同构方式:
①同左构造形式:≤,构造函数f(x)=;
②同右构造形式:≤,构造函数f(x)=;
③取对构造形式:a-ln a≤ln b-ln(ln b)(a>0,b>1),构造函数f(x)=x-ln x.
(3)和、差型:ea±a>b±ln b,一般有两种同构方式:
①同左构造形式:ea±a>eln b±ln b,构造函数f(x)=ex±x;
②同右构造形式:ea±ln ea>b±ln b,构造函数f(x)=x±ln x.
例2 对下列不等式或方程进行同构变形,并写出相应的同构函数.
(1)log2x-k·2kx≥0;
解 已知log2x-k·2kx≥0,
移项可得log2x≥k·2kx,
变形为log2x·x≥kx·2kx,
即log2x·≥kx·2kx.
设f(t)=t·2t,
则不等式可化为f(log2x)≥f(kx).
例2 对下列不等式或方程进行同构变形,并写出相应的同构函数.
(2)·ln x-m≥0;
解 由·ln x-m≥0,可得ln x≥,
两边同时除以x, 可得≥,变形为≥,
设f(t)=,
则不等式可化为f(ln x)≥f.
例2 对下列不等式或方程进行同构变形,并写出相应的同构函数.
(3)aln(x-1)+2(x-1)≥ax+2ex;
解 将不等式aln(x-1)+2(x-1)≥ax+2ex变形为aln(x-1)+2(x-1)≥aln ex+2ex.
设f(t)=aln t+2t,t>0,
则不等式可化为f(x-1)≥f(ex).
例2 对下列不等式或方程进行同构变形,并写出相应的同构函数.
(4)e-x-2x-ln x=0;
解 由e-x-2x-ln x=0可得e-x=2x+ln x,
进一步变形为-x+e-x=ln x+eln x.
设f(t)=t+et,
则方程可化为f(-x)=f(ln x).
例2 对下列不等式或方程进行同构变形,并写出相应的同构函数.
(5)x2ex+ln x=0.
解 x2ex+ln x=0可化为xex=,
即xex=ln,
即xex=ln·.
设f(t)=tet,
则方程可化为f(x)=f.
利用恒等式x=ln ex和x=eln x,通过幂转指或幂转对进行等价变形,构造函数,然后由构造的函数的单调性进行研究.
思维升华
跟踪训练2 (1)(多选)若ea+a>b+ln b(a,b为变量)成立,则下列选项正确的是
A.a>ln b B.a<ln b
C.ea>b D.ea<b
√
√
解析 方法一 由ea+a>b+ln b,
可得ea+a>eln b+ln b,
令f(x)=ex+x,则f(a)>f(ln b),
因为f(x)在R上是增函数,
所以a>ln b,即ea>b.
方法二 由ea+a>b+ln b,
可得ea+ln ea>b+ln b,
令g(x)=x+ln x,则g(ea)>g(b),
因为g(x)在(0,+∞)上是增函数,
所以ea>b,即a>ln b.
(2)(多选)对不等式ax+eax>ln(bx)+bx进行指对同构时,可以构造的函数是
A.f(x)=ln x+x B.f(x)=xln x
C.f(x)=x+ex D.f(x)=
√
√
解析 由恒等式x=ln ex可得ax=ln eax,
所以ax+eax>ln(bx)+bx可变形为
ln eax+eax>ln(bx)+bx,
构造函数f(x)=ln x+x,
可得f(eax)>f(bx).
同理,由恒等式x=eln x可得bx=eln(bx),
所以ax+eax>ln(bx)+bx可变形为ax+eax>ln(bx)+eln(bx),
构造函数f(x)=x+ex,可得f(ax)>f(ln(bx)).
例3 (1)已知函数f(x)=xex-a(x+ln x)有两个零点,则实数a的取值范围是
.
题型三 同构法的应用
(e,+∞)
解析 f(x)=xex-a(x+ln x)=ex+ln x-a(x+ln x),令t=x+ln x,则t∈R,显然该函数在(0,+∞)上单调递增,又因为f(x)有两个零点,则et-at=0有两个根,即et=at有两个根,即y=et和y=at的图象有两个交点.如图,作出函数y=et的图象及其过原点的切线y=et,可知当a>e时有两个交点,即et=at有两个根.所以实数a的取值范围为(e,+∞).
(2)设实数k>0,对于任意的x>1,不等式kekx≥ln x恒成立,则k的最小值为
.
解析 由kekx≥ln x得kxekx≥xln x,即kxekx≥eln x·ln x,
令f(x)=xex,则f(kx)≥f(ln x).
因为f'(x)=(x+1)ex,所以f(x)在(-1,+∞)上单调递增,
因为kx>0,ln x>0,所以kx≥ln x,即k≥,
令h(x)=(x>1),则h'(x)=,
当x∈(1,e)时,h'(x)>0,h(x)单调递增;
当x∈(e,+∞)时,h'(x)<0,h(x)单调递减,
所以h(x)max=h(e)=,即k≥,
所以k的最小值为.
常见的同构函数有:①f(x)=;②f(x)=xln x;③f(x)=xex;④f(x)=.
其中①④可以借助==,②③可以借助xex=(ln ex)ex=(ln t)t=tln t
进行指对互化.
思维升华
跟踪训练3 已知a>0,若关于x的不等式≥a+ln恒成立,则实数a的取值范围为
A.(0,e] B.(0,1]
C.(0,e2) D.(0,3)
√
解析 由题意得ex-ln x+x≥ax+ln a,即x+ex≥ax+ln(ax),则ln ex+ex≥ax+ln(ax),
令f(x)=x+ln x(x>0),
可知f(x)在(0,+∞)上单调递增,
则f(ex)≥f(ax),则ex≥ax,故≥a.
设u(x)=,则u'(x)=,
当0<x<1时,u'(x)<0,u(x)单调递减;
当x>1时,u'(x)>0,u(x)单调递增,
所以当x=1时,u(x)取得最小值u(1)=e,故实数a的取值范围为(0,e].
课时精练
对一对
答案
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题号 1 2 3 4 5 6
答案 C B BCD BC e5
答案
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7.
(1)当a=e时,f(x)=ex-ln x+1,
∴f'(x)=ex-,∴k=f'(1)=e-1.
∵f(1)=e+1,∴切点坐标为(1,1+e),
∴函数f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y-e-1=(e-1)(x-1),即y=(e-1)x+2,
∴切线与两坐标轴交点坐标分别为(0,2),,
∴所求三角形面积为×2×=.
答案
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7.
(2)方法一 由f(x)≥1得aex-1-ln x+ln a≥1,
即eln a+x-1+ln a+x-1≥ln x+x,
而ln x+x=eln x+ln x,
∴eln a+x-1+ln a+x-1≥eln x+ln x.
令h(x)=ex+x,则h'(x)=ex+1>0,
∴h(x)在R上单调递增.
由eln a+x-1+ln a+x-1≥eln x+ln x,
答案
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7.
可得h(ln a+x-1)≥h(ln x),
∴ln a+x-1≥ln x,∴ln a≥(ln x-x+1)max.
令F(x)=ln x-x+1,则F'(x)=-1=,
∴当x∈(0,1)时,F'(x)>0,F(x)单调递增;
当x∈(1,+∞)时,F'(x)<0,F(x)单调递减.
∴F(x)max=F(1)=0,则ln a≥0,即a≥1.
∴实数a的取值范围为[1,+∞).
答案
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7.
方法二 ∵f(x)=aex-1-ln x+ln a,x>0,
∴f'(x)=aex-1-,且a>0.
设g(x)=f'(x),则g'(x)=aex-1+>0,
∴g(x)在(0,+∞)上单调递增,
即f'(x)在(0,+∞)上单调递增,
当a=1时,f'(1)=0,当0<x<1时,f'(x)<0,当x>1时,f'(x)>0,
∴f(x)min=f(1)=1,
答案
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7.
∴f(x)≥1恒成立.
当a>1时,<1,∴<1,
∴f'f'(1)=a(a-1)<0,
∴存在唯一x0>0,使得f'(x0)=a-=0,且当x∈(0,x0)时,f'(x)<0,
当x∈(x0,+∞)时,f'(x)>0,
∴a=,∴ln a+x0-1=-ln x0,
答案
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7.
因此f(x)min=f(x0)=a-ln x0+ln a
=+ln a+x0-1+ln a≥2ln a-1+2=2ln a+1>1,
∴f(x)≥1恒成立;
当0<a<1时,f(1)=a+ln a<a<1,
∴f(1)<1,f(x)≥1不恒成立.
综上所述,实数a的取值范围是[1,+∞).
答案
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8.
(1)解 函数f(x)的定义域为{x|x≠0},则f'(x)=2e2x+>0,
所以f(x)在(-∞,0),(0,+∞)上单调递增.
当x<0时,f(x)=e2x->0,此时没有零点;
当x>0时,f(x)单调递增,f=-4<0,f(1)=e2-1>0,
由函数零点存在定理得f(x)在区间内有唯一零点.
综上可得,函数f(x)只有一个零点.
答案
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8.
(2)证明 方法一 要证xe2x-ln x-2x->0,
即证eln xe2x-ln x-2x->0,
即证eln x+2x-(ln x+2x)->0,
即证eln x+2x-(ln x+2x)>,
令t=ln x+2x,
答案
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8.
由于et≥t+1(证明略),
即证1>,显然成立,
得证.
方法二 要证xe2x-ln x-2x->0,
即证xe2x-ln x-2x>.
令g(x)=xe2x-ln x-2x,定义域为(0,+∞),
答案
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8.
则g'(x)=e2x+2xe2x--2=(2x+1)e2x-=(2x+1)=(2x+1)f(x).
由(1)知,f(x)在区间内有唯一零点,
设其为x0,则-=0, ①
因为2x+1>0,且f(x)在区间(0,+∞)上单调递增,所以当x∈(0,x0)时,f(x)<0,即g'(x)<0,g(x)单调递减;
当x∈(x0,+∞)时,f(x)>0,即g'(x)>0,g(x)单调递增,
答案
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8.
所以g(x)min=g(x0)=x0-ln x0-2x0.
由①可得=,ln x0=-2x0,
所以g(x)min=x0·+2x0-2x0=1.
又当x>0时,<1恒成立,
所以g(x)=xe2x-ln x-2x≥g(x0)=1>,得证.
一、单项选择题
1.已知x,y为不相等的正实数,ln x+ln y=-x,则
A.x>y B.x<y
C.x+y>2 D.x+y<2
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答案
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答案
解析 由ln x+ln y=-x得,ln x+x=-ln y+=ln+,
构造函数f(x)=ln x+x,x>0,
易知f(x)=ln x+x在(0,+∞)上单调递增,
结合ln x+x=ln+,得x=,即xy=1,
由基本不等式可知x+y≥2=2,
当且仅当x=y=1时等号成立,
又x≠y,所以x+y>2.
2.若不等式ex+a≥ln x-a恒成立,则实数a的取值范围是
A.[0,+∞) B.[-1,+∞)
C. D.[-e,+∞)
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答案
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答案
解析 构造函数f(x)=ex+x,
则f(x)在R上为增函数,
由ex+a≥ln x-a得ex+a+a+x≥ln x+x,
即ex+a+x+a≥eln x+ln x,
即f(x+a)≥f(ln x),∴x+a≥ln x,
∴a≥ln x-x,
令g(x)=ln x-x(x>0),
则g'(x)=-1=,
由g'(x)>0得0<x<1,则g(x)在(0,1)上单调递增;
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答案
解析 由g'(x)<0得x>1,则g(x)在(1,+∞)上单调递减,
∴g(x)max=g(1)=-1,
∴a≥-1.
二、多项选择题
3.(2025·邯郸模拟)已知a>0,b∈R,e是自然对数的底数,若b+eb=a+ln a,则a-b的值可以是
A.-1 B.1 C.2 D.3
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答案
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答案
解析 设函数f(x)=x+ex,
则f(x)在R上是增函数,
所以b+eb-(a+ln a)=b+eb-(ln a+eln a)=f(b)-f(ln a)=0,
所以b=ln a,即a=eb,所以a-b=eb-b,
令g(x)=ex-x,则g'(x)=ex-1,
当x<0时,g'(x)<0,g(x)单调递减;当x>0时,g'(x)>0,g(x)单调递增,
所以g(x)≥g(0)=1,从而a-b≥1,结合选项,可得B,C,D符合题意.
4.e是自然对数的底数,m∈R,n>0,已知mem+ln n>nln n+m,则下列结论一定正确的是
A.若m>0,则m-n>0
B.若m>0,n>1,则em-n>0
C.若m<0,则m+ln n<0
D.若m<0,则em+n>2
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答案
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答案
解析 构造函数f(x)=xex-x,
则f'(x)=(x+1)ex-1,
当x<0时,0<ex<1⇒f'(x)<x+1-1=x<0;
当x≥0时,ex≥1⇒f'(x)≥x+1-1=x≥0,
所以f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增.
又mem+ln n>nln n+m⇒mem-m>eln nln n-ln n⇒f(m)>f(ln n).
A选项,取m=n=e,则ln n=ln e=1<m,
因为f(x)在(0,+∞)上单调递增,
则f(m)>f(ln n)满足题意,但此时m-n=0,故A错误;
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答案
解析 B选项,若m>0,n>1,则ln n>0,又f(m)>f(ln n),
且f(x)在(0,+∞)上单调递增,则m>ln n⇒em>n,故B正确;
C选项,若m<0,当0<n≤1时,m+ln n≤m<0,满足题意;
当n>1时,构造函数g(x)=f(x)-f(-x)=x(ex+e-x-2),显然当x<0时,
g(x)<0,又m<0,则g(m)=f(m)-f(-m)<0⇒f(m)<f(-m).
又f(m)>f(ln n),则f(ln n)<f(-m).因为-m,ln n>0,f(x)在(0,+∞)上单调递增,
则ln n<-m⇒ln n+m<0.
综上,若m<0,则m+ln n<0,故C正确;
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答案
解析 D选项,取m=-2,n=,则ln n=-1>m,又f(x)在(-∞,0)上单调递减,
则f(m)>f(ln n)满足题意,但此时em+n=+<2,故D错误.
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答案
三、填空题
5.(2026·辽宁名校联盟期中)已知实数x,y满足xex-4=1,y(ln y-1)=e5,其中e为自然对数的底数,则xy= .
e5
解析 xex-4=1⇔xex=e4且x>0,y(ln y-1)=e5⇔ln=e4且ln>0,
故xex=ln=·ln,构造函数f(x)=xex(x>0),则f'(x)=(x+1)ex>0,
所以f(x)=xex(x>0)在(0,+∞)上单调递增,所以x=ln,所以xy=yln=e5.
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答案
6.已知函数f(x)=eλx-2ln x(x>0),若f(x)≥x2-λx恒成立,则实数λ的取值范围
为 .
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答案
解析 由f(x)≥x2-λx恒成立,即eλx-2ln x≥x2-λx对x>0恒成立,
整理得eλx+ln eλx≥x2+ln x2对x>0恒成立,
令g(x)=x+ln x,则g(eλx)≥g(x2),易知g(x)在(0,+∞)上单调递增,
则eλx≥x2,即λx≥ln x2,整理得λ≥对x>0恒成立,
令h(x)=,则h'(x)=,
可得当x∈(0,e)时,h'(x)>0,h(x)单调递增,
当x∈(e,+∞)时,h'(x)<0,h(x)单调递减,
则h(x)max=h(e)=,所以λ≥.
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答案
四、解答题
7.已知函数f(x)=aex-1-ln x+ln a.
(1)当a=e时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积;
解 当a=e时,f(x)=ex-ln x+1,
∴f'(x)=ex-,∴k=f'(1)=e-1.
∵f(1)=e+1,∴切点坐标为(1,1+e),
∴函数f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y-e-1=(e-1)(x-1),即y=(e-1)x+2,
∴切线与两坐标轴交点坐标分别为(0,2),,
∴所求三角形面积为×2×=.
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答案
7.已知函数f(x)=aex-1-ln x+ln a.
(2)若不等式f(x)≥1恒成立,求实数a的取值范围.
解 方法一 由f(x)≥1得aex-1-ln x+ln a≥1,
即eln a+x-1+ln a+x-1≥ln x+x,
而ln x+x=eln x+ln x,
∴eln a+x-1+ln a+x-1≥eln x+ln x.
令h(x)=ex+x,则h'(x)=ex+1>0,
∴h(x)在R上单调递增.
由eln a+x-1+ln a+x-1≥eln x+ln x,
可得h(ln a+x-1)≥h(ln x),
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答案
7.已知函数f(x)=aex-1-ln x+ln a.
(2)若不等式f(x)≥1恒成立,求实数a的取值范围.
解 ∴ln a+x-1≥ln x,
∴ln a≥(ln x-x+1)max.
令F(x)=ln x-x+1,
则F'(x)=-1=,
∴当x∈(0,1)时,F'(x)>0,F(x)单调递增;
当x∈(1,+∞)时,F'(x)<0,F(x)单调递减.
∴F(x)max=F(1)=0,则ln a≥0,即a≥1.
∴实数a的取值范围为[1,+∞).
7.已知函数f(x)=aex-1-ln x+ln a.
(2)若不等式f(x)≥1恒成立,求实数a的取值范围.
解 方法二 ∵f(x)=aex-1-ln x+ln a,x>0,
∴f'(x)=aex-1-,且a>0.
设g(x)=f'(x),则g'(x)=aex-1+>0,
∴g(x)在(0,+∞)上单调递增,
即f'(x)在(0,+∞)上单调递增,
当a=1时,f'(1)=0,当0<x<1时,f'(x)<0,当x>1时,f'(x)>0,∴f(x)min=f(1)=1,
∴f(x)≥1恒成立.
当a>1时,<1,∴<1,
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7.已知函数f(x)=aex-1-ln x+ln a.
(2)若不等式f(x)≥1恒成立,求实数a的取值范围.
解 ∴f'f'(1)=a(a-1)<0,
∴存在唯一x0>0,使得f'(x0)=a-=0,且当x∈(0,x0)时,f'(x)<0,
当x∈(x0,+∞)时,f'(x)>0,
∴a=,∴ln a+x0-1=-ln x0,
因此f(x)min=f(x0)=a-ln x0+ln a
=+ln a+x0-1+ln a≥2ln a-1+2=2ln a+1>1,
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7.已知函数f(x)=aex-1-ln x+ln a.
(2)若不等式f(x)≥1恒成立,求实数a的取值范围.
解 ∴f(x)≥1恒成立;
当0<a<1时,f(1)=a+ln a<a<1,
∴f(1)<1,f(x)≥1不恒成立.
综上所述,实数a的取值范围是[1,+∞).
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8.已知函数f(x)=e2x-.
(1)讨论函数f(x)的零点的个数;
解 函数f(x)的定义域为{x|x≠0},
则f'(x)=2e2x+>0,
所以f(x)在(-∞,0),(0,+∞)上单调递增.
当x<0时,f(x)=e2x->0,此时没有零点;
当x>0时,f(x)单调递增,f=-4<0,f(1)=e2-1>0,
由函数零点存在定理得f(x)在区间内有唯一零点.
综上可得,函数f(x)只有一个零点.
8.已知函数f(x)=e2x-.
(2)证明:xe2x-ln x-2x->0.
证明 方法一 要证xe2x-ln x-2x->0,
即证eln xe2x-ln x-2x->0,
即证eln x+2x-(ln x+2x)->0,
即证eln x+2x-(ln x+2x)>,
令t=ln x+2x,
由于et≥t+1(证明略),
即证1>,显然成立,
得证.
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8.已知函数f(x)=e2x-.
(2)证明:xe2x-ln x-2x->0.
证明 方法二 要证xe2x-ln x-2x->0,
即证xe2x-ln x-2x>.
令g(x)=xe2x-ln x-2x,定义域为(0,+∞),
则g'(x)=e2x+2xe2x--2=(2x+1)e2x-=(2x+1)=(2x+1)f(x).
由(1)知,f(x)在区间内有唯一零点,
设其为x0,则-=0, ①
因为2x+1>0,且f(x)在区间(0,+∞)上单调递增,所以当x∈(0,x0)时,f(x)<0,
即g'(x)<0,g(x)单调递减;
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8.已知函数f(x)=e2x-.
(2)证明:xe2x-ln x-2x->0.
证明 当x∈(x0,+∞)时,f(x)>0,即g'(x)>0,g(x)单调递增,
所以g(x)min=g(x0)=x0-ln x0-2x0.
由①可得=,ln x0=-2x0,
所以g(x)min=x0·+2x0-2x0=1.
又当x>0时,<1恒成立,
所以g(x)=xe2x-ln x-2x≥g(x0)=1>,得证.
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