内容正文:
重难点04 利用导数研究不等式恒(能)成立问题(举一反三专项训练)
【全国通用】
【题型1 利用导数研究不等式恒成立问题】 3
【题型2 利用导数研究能成立问题】 5
【题型3 分离参数法解决不等式恒(能)成立问题】 9
【题型4 分类讨论法解决不等式恒(能)成立问题】 12
【题型5 构造函数法解决不等式恒(能)成立问题】 16
【题型6 与不等式恒(能)成立有关的证明问题】 19
【题型7 洛必达法则】 25
【题型8 导数中双变量恒(能)成立问题】 30
【题型9 导数中双函数恒(能)成立问题】 35
1、利用导数研究不等式恒(能)成立问题
导数中的不等式恒(能)成立问题是高考的常考考点,是高考的重点、热点问题,从近三年的高考情况来看,不等式的恒(能)成立问题经常与导数及其几何意义、函数、方程等相交汇,综合考查分析问题、解决问题的能力,一般作为选择题、解答题中的压轴题出现,试题难度较大,解题时要学会灵活求解.
考点1
不等式恒(能)成立问题
知识点1 不等式恒(能)成立问题的解题策略
1.不等式恒(能)成立问题的求解方法
解决不等式恒(能)成立问题主要有两种方法:
(1)分离参数法解决恒(能)成立问题
①分离变量:根据不等式的性质将参数分离出来,得到一个一端是参数,另一端是变量表达式的不等式,构造函数,直接把问题转化为函数的最值问题,进而解决问题.
②恒成立;
恒成立;
能成立;
能成立.
(2)分类讨论法解决恒(能)成立问题
分类讨论法解决恒(能)成立问题,首先要将恒成立问题转化为最值问题,此类问题关键是对参数进行分类讨论,在参数的每一段上求函数的最值,并判断是否满足题意,若不满足题意,只需找一个值或一段内的函数值不满足题意即可.
知识点2 双变量的恒(能)成立问题的解题策略
1.双变量的恒(能)成立问题的求解方法
“双变量”的恒(能)成立问题一定要正确理解其实质,深刻挖掘内含条件,进行等价变换,常见的等价变换有:
对于某一区间I,
(1).
(2).
(3).
考点2
洛必达法则
知识点3 洛必达法则
“洛必达法则”是高等数学中的一个重要定理,用分离参数法(避免分类讨论)解决成立或恒成立命题时,经常需要求在区间端点处的函数(最)值,若出现型或型可以考虑使用洛必达法则.
1.洛必达法则
法则1 若函数f(x)和g(x)满足下列条件:
(1)及;
(2)在点a的去心邻域内,f(x)与g(x)可导且g'(x)≠0;
(3),那么.
法则2 若函数f(x)和g(x)满足下列条件:
(1)及;
(2)在点a的去心邻域内,f(x)与g(x)可导且g'(x)≠0;
(3),那么.
2.用洛必达法则处理型函数的步骤:
(1)分离变量;
(2)出现型式子;
(3)运用洛必达法则求值.
3.用洛必达法则处理型函数的步骤:
(1)分离变量;
(2)出现型式子;
(3)运用洛必达法则求值.
【注意】:
1.将上面公式中的换成,洛必达法则也成立.
2.洛必达法则可处理型求极限问题.
3.在着手求极限前,首先要检查是否满足型定式,否则滥用洛必达法则会出错,当不满足三个前提条件时,就不能用洛必达法则,这时称洛必达法则不适用,应从另外途径求极限.
4.若条件符合,洛必达法则可连续多次使用,直到求出极限为止.
,如满足条件,可继续使用洛必达法则.
【题型1 利用导数研究不等式恒成立问题】
【例1】(2026·四川成都·三模)不等式恒成立,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解题思路】令,根据,结合的单调性,可得,进而得在上恒成立,求得的最小值即可.
【解答过程】由题意可得,.
令,则在上单调递增,
又,,
所以,所以,即在上恒成立.
令,则,
当时,,所以在上单调递减,
当时,,所以在上单调递增,
所以,所以.
故选:A.
【变式1-1】(2026·四川绵阳·二模)已知对任意,不等式恒成立,则实数的最大值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】D
【解题思路】记,由,可知只要时恒成立即可,从而将问题转化为在恒成立,
令,结合导数求出的最值即可求解.
【解答过程】原不等式等价于,记,
注意到,这说明只要时,则当时也有.
故下只考虑时的情况,要使,
只需在恒成立,
令,.
因为,故,经验证,满足题意.
故选:D.
【变式1-2】(2026·贵州贵阳·二模)已知函数,若对任意恒成立,则实数a的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解题思路】将题设不等式转化为在上恒成立,构造函数,利用其单调性可得,从而只需使,利用导数求出最值即得参数a的最小值.
【解答过程】因对任意恒成立,即在上恒成立
变形得在上恒成立,即在上恒成立,
设,则有 ,由,可知函数在上单调递增,
故得,即在上恒成立,
设,则,当时,,当时,,
则函数在上单调递增,在上单调递减,
故在时取得极大值,也是最大值为,
故得,即实数a的最小值为.
故选:B.
【变式1-3】(2026·江苏盐城·模拟预测)已知函数,若恒成立,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】由奇函数的定义可知为奇函数,结合导数可判断单调递增,进而原问题化为恒成立,即恒成立,令,借助导数可得最大值进而即得.
【解答过程】,,
故,单调递增.
又,所以恒成立,等价于,等价于恒成立,即恒成立.
令,则,
当时,,单调递减;当时,,单调递增.
所以当时,取得最大值,
故,
故选:D.
【题型2 利用导数研究能成立问题】
【例2】(2026·四川成都·一模)若存在使得不等式成立,则正实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解题思路】把问题转化为:存在,使得成立,再设,,分析函数单调性,求函数的最大值即可.
【解答过程】由 ,
设,,则,
因为,,所以,所以在上单调递增,
由 ,
问题转化为存在,使得成立,
设,,
则 ,
由 ;由 ,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,
所以,
所以.
故选:C.
【变式2-1】(2026·河北沧州·模拟预测)若方程在上有解,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解题思路】将方程整理成,利用同构思想,设,求导判断其单调性,推得,设,判断其单调性确定其最小值,即得参数的范围.
【解答过程】由得,即,
即.
设,则,
因为,所以在上单调递增,所以,即,
设,则,
当时,,则在上单调递减,当时,,则在上单调递增,
所以,所以.
故选:C.
【变式2-2】(2026·山东滨州·二模)已知函数,.
(1)若,求曲线在点处的切线方程;
(2)若存在,使,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【解题思路】(1)求导,根据导数的几何意义求解即可;
(2)求导,根据导数求得函数,结合题意可得成立,令,求导,根据导数计算即可求解.
【解答过程】(1)若,则,,
则,,
所以过点的切线方程为,即;
(2)函数的定义域为,
,
当时,,当时,,
所以函数在区间上单调递减,在区间上单调递增,
当时,函数有最小值,即,
若存在,使,则成立,
即,即,
令,
,
令,则,
当时,,当时,,
所以在区间上单调递减,在区间上单调递增,
所以当时,函数有最小值,即,
所以在区间恒成立,
所以函数在区间上单调递增,
因为,
所以当 时, 成立,故的取值范围为.
【变式2-3】(2026·甘肃白银·模拟预测)已知函数,且在 处取得极值.
(1)求m的值及的单调区间;
(2)若存在,使得,求实数a的取值范围.
【答案】(1),的递减区间为,递增区间为;
(2).
【解题思路】(1)对函数求导,由求参数,进而研究函数的单调区间;
(2)问题化为在上能成立,利用导数求的最大值,即可得范围.
【解答过程】(1)由题设,且,即,
所以,当 时,当时,
所以的递减区间为,递增区间为,即 处取得极小值,满足,
综上,,的递减区间为,递增区间为;
(2)由题设,即在上能成立,
令,则,
令,则,
当时,,即在上单调递增,
当时,,即在上单调递减,
由时,,
当时,, 在上单调递增,
当 时,, 在上单调递减,
所以,则.
【题型3 分离参数法解决不等式恒(能)成立问题】
【例3】(2026·陕西西安·模拟预测)已知函数,若对任意的恒成立,则实数的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】当时,分离参数可得,构造函数,,利用导数求出函数的最小值,从而可得出当时,恒成立,实数的最大值,再验证对任意的恒成立即可.
【解答过程】当时,,
令,,则,
令,则,
所以函数在上单调递增,
又,
所以当时,,当时,,
即当时,,当时,,
所以在上单调递减,在上单调递增,
所以,因此,
所以当时,恒成立,则实数的最大值为,
下面证明当时,对任意的恒成立,
当时,,则,
当时,,当时,,
所以函数在上单调递减,在上单调递增,
所以,
所以当时,对任意的恒成立,
所以的最大值为.
故选:D.
【变式3-1】(2026·江苏扬州·模拟预测)已知函数,其中.若存在,使成立,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解题思路】将条件不等式变形后分离参数,根据分离参数所得不等式构造函数,再利用导数求解出所构造函数的最小值,则的范围可知.
【解答过程】由题意可知,变形得,
令,则,
所以在上单调递增,所以,
所以存在使得,
令,故只需要让,
因为,令,
当时,,则单调递减,
当时,,则单调递增,
所以,
又,因此,所以在上单调递增,
故,故.
故选:C.
【变式3-2】(2026·上海虹口·三模)设.
(1)解不等式:;
(2)若恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【解题思路】(1)先求定义域和单调性,再根据单调性解不等式.
(2)先对不等式进行化简,然后分离参数,将问题转化为求函数的最值问题.
【解答过程】(1)的定义域为且在单调递增.
,,解得.
故不等式的解集为.
(2).
恒成立等价于恒成立,,.
令,.
令,则,在单调递减.
又,时,,即,在单调递增,时,,即,在单调递减.
,,即的取值范围是.
【变式3-3】(2026·陕西西安·模拟预测)已知函数.
(1)当时,讨论的单调性;
(2)若对任意的,恒成立,求m的取值范围.
【答案】(1)在上单调递减,在上单调递增
(2)
【解题思路】(1)对函数求导,分析导函数的符号,从而可判断函数的单调性;
(2)先对不等式进行变形分离参数,再构造函数借助导数找到函数的最小值,从而得到m的取值范围.
【解答过程】(1)当时,,则.
由,得,
所以当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
所以在上单调递减,在上单调递增.
(2)由,得.因,则得,
依题意,只需即可.
设函数,则,由,得,
所以当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
所以,即,
所以,即的取值范围为.
【题型4 分类讨论法解决不等式恒(能)成立问题】
【例4】(2026·陕西咸阳·模拟预测)已知函数,若在上恒成立,则实数m的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】先根据与0关系分三种情况讨论,其中当时,再根据的最小值与0的关系分和两种情况讨论,当时,把在上恒成立,转化成在上恒成立,借助导数,求出在上的最大值,且即可求出m的取值范围.
【解答过程】函数的定义域为,
①当时,,
当时,,不符合题意;
②当时,取,则,不符合题意;
③当时,设, ,
则,当且仅当时取等号.
(i)若,即,取,
,,不满足题意;
(ii)若,即,
若在上恒成立,则需在上恒成立,
又 ,
当时,;当时,,
所以在区间上单调递增,在区间上单调递减,
所以,
故,解得,所以.
综上可知,.
故选:D.
【变式4-1】(2026·湖北·模拟预测)已知函数,若存在实数,使得,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解题思路】对分类讨论,通过同构可将问题转化为,构造,利用导数求解最值即可.
【解答过程】当时,,合题意.
当时,即
,
为的增函数,,即,
由题意,只需,
记,
当在单调递减,在单调递增,
故,所以,
综上,的取值范围为,
故选:D.
【变式4-2】(2026·山东潍坊·三模)已知函数(且,,).
(1)若恒成立,求的取值范围;
(2)讨论零点的个数.
【答案】(1)
(2)若或,零点的个数为;若且,零点的个数为
【解题思路】(1)恒成立等价于恒成立,求导后,分及讨论函数单调性,结合计算即可得解;
(2)结合(1)中所得,分、与且讨论,结合函数单调性与零点的存在性定理可判断零点的个数,即可得零点的个数.
【解答过程】(1)由恒成立,即恒成立,
即恒成立,即恒成立,
令,则,
当时,恒成立,则恒成立,
故在上单调递减,又,
故当时,,不符合题意,故舍去;
当时,令,解得,
则当时,,当时,,
故在上单调递减,在上单调递增,
则,又,
故要使得恒成立,则有,即;
(2)函数零点的个数等价于函数零点的个数,
由(1)知,当时,在上单调递减,
且,故零点的个数为;
当时,在上单调递减,在上单调递增;
若,有且仅有,故零点的个数为;
若,则,由,则,
又时,,故存在,使得,
此时有两个零点、,故零点的个数为;
若,则,由,则,
又时,,故存在,使得,
此时有两个零点、,故零点的个数为;
综上所述:若或,零点的个数为;
若且,零点的个数为.
【变式4-3】(2026·浙江·模拟预测)已知函数(为自然对数的底数,)
(1)求在处的切线方程;
(2)求的最小值;
(3)若对任意,不等式恒成立,求实数的取值范围.(表示不超过实数的最大整数)
【答案】(1)
(2)
(3)
【解题思路】(1)求导求切点坐标,进而得到函数在该点的切线;
(2)求导分析函数单调性,得到函数最小值;
(3)针对取整函数分段讨论,利用各区间内的最小值,将恒成立问题转化为求的上界.
【解答过程】(1),
,
在处的切线方程是.
(2)由(1)知, ,
则在上,,单减;在上,,单增;
.
(3)当,,而,此时恒成立;
当,时,而,,此时不成立;
当,时,,此时恒成立 ;
时,,此时恒成立.
下证:时,恒成立.
令,
,
所以在上单调递增,
,
因为
所以,即,
综上.
【题型5 构造函数法解决不等式恒(能)成立问题】
【例5】(2026·广东广州·模拟预测)对,不等式恒成立,则最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解题思路】构造函数,利用导数求出,再构造函数,利用导数求出的最大值可得答案.
【解答过程】令,则,
当时,,
当时,,在上单调递增,
无最值,当 时,,此时不恒成立.
当时,令,得,
时,,在上在单调递增,
当时,,在上单调递减,
可得,
所以,,
令,则,
由得,单调递增,
由得,单调递减,
可得,所以最大值为.
综上所述,所以最大值为.
故选:C.
【变式5-1】(2026·河南·三模)已知关于的不等式对任意的恒成立,则的最小值为( )
A. B. C.1 D.
【答案】A
【解题思路】将问题转化为对任意的,,因为,令,,则问题转化为对任意的,恒成立,构造函数,,求导,利用导数分析的单调性,求出最大值即可求解.
【解答过程】对任意的恒成立,即对任意的,恒成立,
,
令,,,则对任意的,恒成立,
令,,
,
令,得,
当时,,单调递增,
当时,,单调递减,
所以,所以,所以的最小值为.
故选:A.
【变式5-2】(2026·四川遂宁·模拟预测)函数.
(1)当时,求函数在的单调区间;
(2)若存在,使得成立,求的取值范围.
【答案】(1)单调递减区间是,单调递增区间是
(2)
【解题思路】(1)求导后,判断导数正负即可得该函数单调区间;
(2)由题意可得在上有解,即可构造函数,结合导数得到该函数最小值即可得解.
【解答过程】(1)当时,,可得,
令,可得,
因为和在为单调递增函数,可得在单调递增,
所以,所以在单调递增,
又因为,
所以当时,,时,;
所以函数的单调递减区间是,单调递增区间是;
(2)由不等式,可得,
故当时,,
因为存在,使得成立,
即在上有解,
令,则有解,
构造函数,则,
当时,;当时,,
所以在递减,在递增,所以,即,
又因为函数在单调递增,
所以当时,可得,即,
所以实数的取值范围为.
【变式5-3】(2026·湖南永州·三模)已知函数,.
(1)求函数的极值;
(2)若,当时,恒成立,求实数的取值范围;
【答案】(1)当时,函数无极值;当时,函数的极大值为,无极小值.
(2)
【解题思路】(1)对函数求导,再分类讨论求解即可;
(2)将问题转化为当时,恒成立,进而构造函数恒成立,分与讨论求解即可;
【解答过程】(1),定义域为R,,
当时,恒成立,故函数在R单调递增,无极值;
当时,令得,
故当时,,函数单调递增,
当时,,函数单调递减,
所以,当时,函数取得极大值,无极小值.
综上,当时,函数无极值;当时,函数的极大值为,无极小值.
(2),
因为,当时,恒成立,
所以,当时,恒成立,
令,,,
,,
令,,
则在恒成立,即在单调递增,
故当,即时,,在单调递增,
在恒成立;
当,即时,当时,,
所以,存在,使得时,,单调递减,时,,单调递增,
故由可知,时,,与满足在恒成立矛盾;
综上,当时,在恒成立,即恒成立.
【题型6 与不等式恒(能)成立有关的证明问题】
【例6】(2026·安徽合肥·模拟预测)已知函数.
(1)若函数在区间上单调递增,求实数的取值范围;
(2)当时,求证:对恒成立.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解题思路】(1)由,构造,求导,确定最值即可求解;
(2)由,得到,构造函数,通过三次求导确定其单调性,即可求证.
【解答过程】(1)由题知,
设,
令,则,所以在上单调递增,
所以,故,所以在上单调递增,
所以;
(2)证明:设,
所以函数在区间单调递减,
,
所以,
设,
令
,
令
,
当,,,,
所以在区间上单调递减,在区间上单调递增,
在上为增函数,
在上为增函数,
,所以命题得证.
【变式6-1】(2026·北京·三模)已知函数,,.
(1)若在点处的切线平行于直线:,求的值;
(2)求的单调区间;
(3)当时,求证:对任意,恒有成立.
【答案】(1)
(2)函数的单调递增区间为:,,无单调递减区间;
(3)证明见解析
【解题思路】(1)求导得出即可求解;
(2)利用导数求解函数的单调区间,分和和进行讨论,其中当和时,需要令,研究的单调性,得出与的关系即可判断;
(3)把问题转化为:令,需要证明对任意成立,分两种情况来讨论,通过求导,证明出单调递增.
【解答过程】(1),
,
,
切线平行于直线:,
,解得:;
(2),
,
当时,显然,故在上单调递增;
令,,
当时,,故在上单调递增,
由于,故当时,,
,故在上单调递增;
故在上单调递增;
当时,令,,
当时,,故在上单调递减,
由于,故当时,,
,故在上单调递增;
故函数的单调递增区间为:,,无单调递减区间;
(3)证明:当时,需要证明:,恒有成立,
即,
化简得:,
即证:,
当时,,又,
,
当时,记,则,
记,则,
,,
所以当,单调递增,所以,
所以在单调递增,所以,
综上:对任意,恒有成立.
【变式6-2】(2026·江苏南通·模拟预测)已知函数,.
(1)求函数的极值;
(2)若函数为偶函数.
①求的值;
②证明:不等式恒成立.
【答案】(1)当时,无极值;当时,有极小值,无极大值.
(2)①;
②证明见解析
【解题思路】(1)对进行求导,分为和两种情况,结合极值的概念分别讨论即可;
(2)根据偶函数的定义列式求解,即可得到的值;先构造函数证明,利用放缩将不等式化为在恒成立,再构造函数证明即可.
【解答过程】(1),定义域为,
,
当时,,在上单调递增,无极值.
当时,令,解得,所以在上单调递减,
令,解得,所以在上单调递增,
则有极小值,无极大值.
综上,当时,无极值;当时,有极小值,无极大值.
(2)①,
因为为偶函数,则,即,
化简得,此式对均成立,则,即,
所以的值为.
②证明:可化为,
即证,
令,,
当时,,所以在上单调递减,
当时,,所以在上单调递增,
所以,即,当且仅当时,等号成立,
则,
只需证对恒成立,
令,,
令,,
因为,,当且仅当时,等号成立,故,所以,即在上单调递增,
则,则在上单调递增,
则,则对恒成立,
故不等式恒成立.
【变式6-3】(2026·天津·二模)已知函数,其中.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)求证:在上单调递增;
(3)求证:,且,.
【答案】(1)
(2)证明见解析;
(3)证明见解析
【解题思路】(1)根据导数的几何意义求解即可;
(2)利用导数研究函数的单调性即可;
(3)构造函数,利用导数研究函数的单调性,进而证明不等式.
【解答过程】(1)当时,
又
曲线在点处的切线方程为:
即.
(2)证明:
在恒成立,在上单调递增.
(3)证明:令,则原不等式等价于,
令,
则
令,
则,
,
由(2)知,
,
在恒成立,
又在恒成立,
在单调递减,
,
在单调递减,
,
即,
.
【题型7 洛必达法则】
【例7】(2026高三·全国·专题练习)已知函数在处取得极值,且曲线在点处的切线与直线垂直.
(1)求实数的值;
(2)若,不等式恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1);
(2).
【解题思路】(1)根据, 求得,再根据在处取得极值,求得a,b的关系,然后由曲线在点处的切线与直线垂直求解.
(2)将不等式恒成立,转化为恒成立,由时,恒成立;当时,恒成立,令,求得其最大值即可.
【解答过程】(1)解: ,
;
函数在处取得极值,
;
又曲线在点处的切线与直线垂直,
;
解得:;
(2)不等式恒成立可化为,
即;
当时,恒成立;当时,恒成立,
令,
则;
令,
则;
令,
则;
得在是减函数,
故,
进而,
可得:,故,所以在是减函数,
而要大于等于在上的最大值,
当时,没有意义,由洛必达法得,
.
【变式7-1】(2026·湖北十堰·模拟预测)已知函数.
(1)若是减函数,求的取值范围;
(2)当时,,求的最大值;
【答案】(1)
(2)1
【解题思路】(1)利用单调性与导数的关系把问题转化为恒成立问题,再分离参数,利用导数求出函数最大值,进而求出取值范围即可.
(2)利用分离参数法求出的取值范围,进而得到最大值即可.
【解答过程】(1)因为在上单调递减,
所以,即在上恒成立.
令,则.
令,则,当时,,单调递增;
当时,,单调递减;
所以的最大值为,所以的取值范围是.
(2)由题意得,
①当时,,不等式恒成立,;
②当时,分参得,
设,不等式变为,设,
所以,令,可得,
当时,恒成立,则在上单调递增,
而,则,即,
得到函数在上单调递增,所以,
又题意可知,令,则,
当时,,所以
,
令,由导数的定义得,
故=,所以,即的最大值是1.
【变式7-2】(25-26高二下·全国·期末)若不等式对于恒成立,求的取值范围.
【答案】.
【解题思路】由题设有在上恒成立,构造函数并利用导数研究单调性、洛必达法则求右侧的极限,即可得参数范围.
【解答过程】当时,原不等式等价于.
记,则.
记,则.
因为,,
所以在上单调递减,且,
所以在上单调递减,且.
因此在上单调递减,且,
故,因此在上单调递减.
由洛必达法则有,
即趋向于0时,趋向,即有.
故时,不等式对于恒成立.
【变式7-3】(2026·山西忻州·模拟预测)已知函数,.
(1)证明:;
(2)设,证明:在上单调递增;
(3)求实数的最大值,使得对任意,都有.
【答案】(1)证明见解析;
(2)证明见解析;
(3)
【解题思路】(1)求导证明导函数大于0,结合在0处的极限为0,得;
(2)多次构造辅助函数,利用导数判断相应函数的单调性,进而证明,在上单调递增;
(3)分离参数转化为恒成立,由(2)的结论,结合洛必达法则可得;或构造函数,利用导数分析其最小值,即可求得实数的最大值.
【解答过程】(1)证明:由得.
由基本不等式,,且当时等号不成立,所以.
所以函数是增函数.
又,因此对任意,.
(2)证明:设.则.
记,则,
设,则,
设,则.
当时,
因为是增函数,且,
所以,所以在上单调递增,
所以,所以在上单调递增,
所以,
所以在上单调递增,
所以,
所以当时,,所以在上单调递增.
(3)法一:要使对任意,都有,等价于对任意成立,
即对任意成立.由(2)知,在上单调递增,因此.
用洛必达法则计算极限得.因此.
法二:令函数,则.
令,则.
令,则.
时,;
时,.
因为是增函数,且,
当,即时,恒成立,
所以是增函数,且,
所以是增函数,且,
所以是增函数,且,
即使得对任意,都有.
当,即时,在上有解,记为,
所以在上单调递减,在上单调递增;
所以,且在上存在使得.
所以在上单调递减,在上单调递增;
所以,且在上存在使得.
所以在上单调递减,在上单调递增;
所以在处取得极小值,即最小值,最小值为.
即存在,使得,不合题意.
综上所述,,所以实数的最大值为.
【题型8 导数中双变量恒(能)成立问题】
【例8】(2026·重庆·三模)对,,不等式恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解题思路】双变量不等式恒成立,先对一个变量求导分析求最值,再对另一个变量分析,即可得到参数范围.
【解答过程】原不等式对,恒成立,移项整理得:
我们先将看成常量,把不等式看作关于的函数,
令,,
求导得:,
当时,
因为,,所以,
即在上单调递减,
又因为当时,,所以不可能恒成立,即被舍去;
当时,
由时,,则在上单调递减,
由时,,则在上单调递增,
所以,
要对,不等式恒成立,
则,解得,所以实数的取值范围是.
故选:A.
【变式8-1】(2026·河北·一模)已知函数,,若对任意的 恒成立,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解题思路】将原式转化为,以此构造函数,由题意得,参变分离后可得,由导数计算的最小值即可求解.
【解答过程】由题意得,即,
设,则在上单调递增,
即 上恒成立,
则恒成立,即,
设,则,令,则,
当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
所以,
所以.
故选:B.
【变式8-2】(2026·山西临汾·二模)已知函数的一个极值点是.
(1)讨论的单调性;
(2)设,,若存在,使得成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)当,函数在上单调递增,在和上单调递减;当,函数在上单调递增,在和上单调递减.
(2)
【解题思路】(1)求导,结合已知极值点得出关系,再利用导数分类讨论,分析函数单调性;
(2)结合(1)的结论利用单调性分析函数在区间内的最值,分析的单调性和最值,结合已知不等式构造不等式组求解.
【解答过程】(1)(),
,
函数的一个极值点是,
,即,则有,
则(),
当时,,函数在上单调递减,
此时函数没有极值点,不符合题意,所以,
(,),
①当时,令得或,列表如下:
2
-
0
+
0
-
减
增
减
满足是函数的极值点;
②当时,令得或,列表如下:
2
-
0
+
0
-
减
增
减
满足是函数的极值点;
综上:当,函数在上单调递增,
在和上单调递减;
当,函数在上单调递增,
在和上单调递减.
(2)由(1)知,,且,
在单调递增,在单调递减,
又 ,,
在上的最大值为,
最小值为,
又时函数在单调递增,
在上的最大值为,最小值为,
存在,使得成立,
即存在,使得成立,
则,
又,解得,
实数的取值范围为.
【变式8-3】(2026·四川成都·一模)已知,其中.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)求的最值;
(3)若对任意,不等式恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)最大值为,最小值为
(3)
【解题思路】(1)对进行求导,利用导数的几何意义求出切线的斜率,再根据点斜式求出切线方程;
(2)对进行求导,利用导数与函数单调性的关系求出的单调性,利用单调性即可求出最值;
(3)将不等式恒成立转化为,求出在的最小值和在的最大值,解不等式即可求出答案.
【解答过程】(1)当时,,,
,曲线在点处的切线斜率为,
则切线方程为,即,
所以曲线在点处的切线方程为.
(2)因为,
所以,
因为,所以,
令,解得,即,
此时,,所以在上单调递增,
令,解得,即,
此时,,所以在上单调递减,
所以,当时,取得最大值,最大值为,
当时,取得最小值,最小值为,
所以的最大值为,最小值为.
(3),
当,,
令,
因为,则,
则在上单调递增,
又因为时,,,
则,使得,即,可化为
当时,,即,则函数在上单调递减,
当时,,即,则函数在上单调递增,
则,
即.
由(2)知,当时,,
若对任意,不等式恒成立,
则,即,
令,,则函数在上单调递增,
又因为,所以的解集为,
所以实数的取值范围为.
【题型9 导数中双函数恒(能)成立问题】
【例9】(2026·吉林长春·模拟预测)已知函数,,若恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解题思路】把不等式恒成立问题转化为函数的最值问题,利用导数求解函数最值,进而得到参数的范围
【解答过程】由题意,即,
令,
求导得,
令,
故在单调递增,且,
令,解得(舍)或,
当时,单调递减;
当时,单调递增;
在处取得极小值(也是最小值):,
所以.
故选:A.
【变式9-1】(2026·甘肃武威·模拟预测)已知函数,,若,,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解题思路】先将函数不等式化成,指对同构令,再构造函数,利用导数分析单调性和最值可得.
【解答过程】由,得,即,即,
因为,令,,则,所以.
令,则,
所以当时,,单调递增;
当时,,单调递减,
所以,则.
故选:B.
【变式9-2】(2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测)已知函数,.
(1)若对于任意,都有,求实数a的取值范围;
(2)若函数有两个零点,,且,证明:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解题思路】(1)参变分离,通过求导计算新函数最小值,得到a的取值范围;
(2)构造对称函数把转化为落入增区间,替换等量函数值后借助单调性完成证明.
【解答过程】(1)由题,因为,所以,
令,则,当时解得,
即当时,,单调递减;
当时,,单调递增,
所以在取得最小值,则.
(2)证明:由题意,,令,则,即在单调递减,在单调递增,
由有两个零点得,设,
则有,
当时,,单调递减,则,
即,
因为,所以,
因为,所以,即都在的单增区间,
所以.
【变式9-3】(2026·湖北黄石·模拟预测)已知函数,,当时,
(1)求在处的切线方程;
(2)求证:;
(3)若恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1);
(2)证明见解析;
(3).
【解题思路】(1)利用导数来求切线方程即可;
(2)利用分析法来证明不等式,通过构造函数求导证明即可;
(3)利用不等式的放缩法,结合导数来判断单调性求最值即可.
【解答过程】(1)求导得:,
则,,
故在处的切线方程为,即.
(2)证明:①当时,要证明:,
只需要证明:,
令,则.
当时,,则在上是增函数,
即,则,
所以;
②当时,要证明:,
只需要证明:,即证明,
令,则.
当时,,则在单调递增,
所以,即,所以,
综上可知:;
(3)设
.
令,则,
令,则.
当时,,
可得是上的减函数,所以,
故在单调递减,所以,
即
当时,在上恒成立.
下面证明当时,在上不恒成立.
令,
.则
当时,,故在上是减函数,
所以.
当时,.
所以存在,使得,此时,.
即在不恒成立.
综上,实数的取值范围是.
一、单选题
1.(2026·山东日照·模拟预测)若关于的不等式恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解题思路】通过将不等式问题转化为函数问题,结合导数即可求解函数最值,进而得到的范围.
【解答过程】由得
因为,所以,
令,
则问题转化为求在上的最小值.
求导得
令,
因为,所以与同号.
又,所以在上单调递增.
当时,;又,所以存在唯一的,使得.
再看方程,
函数,,则,
则在上单调递增,且当时,,
当时,,所以该方程有唯一正根.
设这个正根为,则,
于是且,说明这个正是的唯一根.
因此,当时,,从而;
当时,,从而.
所以在处取得最小值.
由,得,又,
所以
所以.
要使对任意恒成立,必须且只需.
当时,取,原不等式等号成立,不满足严格大于.
故的取值范围为.
故选:A.
2.(2026·湖南株洲·三模)若存在,使得对恒成立,则实数b的范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解题思路】不等式可化为,结合时,,条件可转化为对恒成立,同构变形可得对恒成立,利用导数证明为增函数,条件可转化为对恒成立,利用导数求函数的最大值,由此可得结论.
【解答过程】不等式 ,
由已知存在,使得对恒成立,
当时,,,所以,
由已知存在,使得对恒成立,
所以对恒成立,
不等式 ,
所以对恒成立,
因为,故,
令,则,故在上单调递增,
因此对恒成立,即对恒成立,
令,求导得,
当时,,函数在上单调递增,
当时,,函数在上单调递减,
因此函数的最大值为,故.
故选:B.
3.(2026·浙江宁波·三模)已知函数,在定义域上恒有,求的取值范围( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解题思路】作差得,又,可得,作差得,再分,,结合参变分离求范围即可.
【解答过程】,
令,,解得,
在上单调递增,在上单调递减,
,即,则,
,
又时,,,即,,
时,,即,
令,,解得,
在上单调递减,在上单调递增,
,则,
综上,.
故选:A.
4.(2026·湖北黄冈·二模)已知时,关于x的不等式恒成立,则的最大值为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解题思路】设,利用导数分析函数的单调性、最值及零点(记为),由关于x的不等式恒成立,函数的零点恰好是的零点,结合韦达定理对化简,可得,构造函数,利用导数分析单调性,求得其最大值即可.
【解答过程】设,则.
令,得.
因为是增函数,
所以当时,,单调递增;
当时,,单调递减.
所以的最小值为.
因为,,且当时,,
所以有两个不同的零点,记为.
又关于x的不等式恒成立,所以恰为函数的零点.
即.
所以.
令,则.
当时,,单调递增;当时,,单调递减.
所以在处取得极大值,即最大值,最大值为.
即的最大值为
故选:C.
5.(2026·重庆江北·模拟预测)记函数的导函数为,已知,且对,都有.若不等式在上有解,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解题思路】引入函数,由导数确定单调性,题设不等式化为关于的不等式,然后由函数单调性变形,再分离参数,转化为求函数的最值.
【解答过程】设,,
则,
因为,所以,所以是减函数,
不等式即为,即为,
所以,由,则,
由题意不等式在上有解,所以.
故选:C.
6.(2026·江西·一模)若使得不等式对任意恒成立,则实数的最大值为( )
A.1 B. C.4 D.
【答案】C
【解题思路】令,将问题转化为使得不等式对任意恒成立,结合导数研究的单调性以及图像,数形结合求解.
【解答过程】令,其中,
则,当时,,
当时,,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,函数在上单调递减.
所以使得不等式对任意恒成立等价于使得不等式对任意恒成立.
令得,由图可知,
因此实数的最大值为4.
故选:C.
7.(2026·山东烟台·模拟预测)已知函数,,若,,有,则的最大值为( )
A.1 B. C. D.
【答案】C
【解题思路】转化条件得,则,令,利用导数求得的最大值可得解.
【解答过程】由题意,,,,
即,则,,
令,
,当时,,单调递增;
当时,,单调递减;
作函数的草图如下,
由图可知,当时,有唯一解,
故,且,,
∴,
设,,则,令,解得,
当时,,函数单调递增,
当时,,函数单调递减,
故,即的最大值为.
故选:C.
8.(2026·安徽合肥·三模)已知定义在上的函数满足对,有,且对,都有.设,若对,都有恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解题思路】由已知确定是增函数,从而得是增函数,利用单调性,不等式化为,再利用函数的单调性,不等式转化为,分离参数得,然后利用导数求得函数的最小值即得结论.
【解答过程】在中令得,所以,
因为函数满足,都有,
所以时,,所以是增函数,所以是增函数,
,
不等式即为,
所以,即,
设,显然它是增函数,不等式为,
所以,恒成立,,令,
则,恒成立,
令,则,
时,,是减函数,时,,是增函数,
所以,
所以.
故选:B.
二、多选题
9.(2026·江苏·二模)设函数,若存在唯一的整数,使得,则实数的取值可以为( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【解题思路】采用构造函数法,设,,则原问题转化为存在唯一的整数,使得,对求导可判断函数在处取到最小值,再结合两函数位置关系,建立不等式组,即可求解.
【解答过程】设,,
由题设可知存在唯一的整数,使得,
因为,故当时,,当时,,
所以函数在上单调递减,在上单调递增,
故,且,,
由图可知,即,解得,BC选项符合题意.
故选:BC.
10.(2026·海南三亚·一模)已知,,则下列结论正确的是( )
A.若在处取得极值,则
B.当时,函数的最小值为2
C.当时,函数有2个零点
D.若对任意,有恒成立,则的取值范围是
【答案】AB
【解题思路】利用导数讨论函数的单调性和极值,即可得判断AB;对于C:分析可得,结合单调性可得,即可判断C;对于D:举反例说明即可.
【解答过程】因为,则,
若,则,可知在定义域内单调递增,无极值;
若,令,解得;令,解得;
可知在内单调递减,在内单调递增,
则有极小值,无极大值,且的最小值为.
对于选项A:若在处取得极值,则且,
所以,故A正确;
对于选项B:当时,函数的最小值为,故B正确;
对于选项C:当时,则在内单调递减,在内单调递增,
可得,
因为在内单调递减,则,
可得,函数无零点,故C错误;
对于选项D:若对任意,有恒成立,
则,解得,
可知的取值范围不可能是,故D错误.
故选:AB.
11.(2026·湖南湘潭·一模)已知函数(参考数据:),下列说法正确的是( )
A.当时,的最小值为6
B.若恒成立,则的取值范围为
C.若有两个不同实数根,则
D.若恒成立,则的最大整数值为2
【答案】BCD
【解题思路】对于A,求导,分析函数的单调性,进而求解判断即可;对于B,转化问题为恒成立,令,设,,利用导数分析其单调性,进而求解判断即可;对于C,令,转化问题为有两个不同实数根,且,利用导数分析其单调性可得,,设,,利用导数分析其单调性可得,进而求解判断即可;对于D,令,转化问题为恒成立,设,利用导数分析其单调性,进而求解判断即可.
【解答过程】对于A,当时,,
则,
令,得,令,得,
则函数在上单调递增,在上单调递减,
所以,无最小值,故A错误;
对于B,由,则,即,
令,即,
设,,则,
令,得,令,得,
所以函数在上单调递减,在上单调递增,
则,即,故B正确;
对于C,由,,
令,则,,
则有两个不同实数根,
等价于有两个不同实数根,且,
而,令,得,令,得,
所以函数在上单调递减,在上单调递增,
因为时,,时,,
则,,
设,,
则,
当时,,则,
所以在上单调递减,则,
由,则,
则,
又,且在上单调递增,
所以,则,故C正确;
对于D,由,则,,
则,则,
令,则,
设,则,
因为,
由于,则,
所以,
且函数在上单调递增,
所以,使得,即,
则时,,函数在上单调递减,
时,,函数在上单调递增,
则,
因为函数在上单调递增,则,
则,
由恒成立,则,
则的最大整数值为2,故D正确.
故选:BCD.
三、填空题
12.(2026·云南·三模)已知函数,关于的不等式在上恒成立,则实数的取值范围为___________.
【答案】
【解题思路】将恒成立的不等式转化为,利用构造函数法,结合导数求得的取值范围.
【解答过程】由题知,原不等式在上恒成立⇔在上恒成立,
即在上恒成立,若设,
有,令,
有,
,易得,
所以在上递减;在上递增
故,
所以,即实数的取值范围为.
故答案为:.
13.(2026·重庆沙坪坝·模拟预测)若对任意,均有不等式成立,则实数的取值范围是___________.
【答案】
【解题思路】构造函数,利用函数的导数,研究函数的单调性,从而求得函数的最值,根据不等式恒成立求得实数的取值范围.
【解答过程】要使得对任意,均有不等式成立,即恒成立,
令函数,则导数,
当时,导数,则函数在上单调递增,
所以函数的最小值为,最大值,
需满足,∴,即;
当时,函数,当时,,满足条件;
当时,令,则,
所以函数在上单调递减,在上单调递增,
极小值为,端点值,,
所以令,所以,所以;
当时,在上单调递减,值域为,满足题意;
当时,函数在上单调递减,最小值,不满足题意.
综上所述:.
故答案为:.
14.(2026·河南驻马店·模拟预测)若对于,,使得不等式成立,则实数的最小值为___________.
【答案】
【解题思路】换元,化不等式为 ,令为不等式左侧表达式(即)的最小值,再求最大值即为最小值,分段讨论与 的最小值点.
【解答过程】对不等式左边整理得
令(),则,得在处取最小值,故,
不等式左边化为. 对()求最小值:
若:,单调递增,最小值为,
因此左边最小值为;
若:在处取最小值,
因此左边最小值为.
由题意可知,对任意都有成立,因此的最小值为的最大值.
对 ,,. 令得.
在上,在上,故最大值为;
对,,求导得,单调递减,且.
因此的最大值为,即的最小值为.
故答案为:.
四、解答题
15.(2026·广东东莞·三模)已知函数.
(1)曲线在点处的切线方程为,求实数a,b的值;
(2)当时,对于任意恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【解题思路】(1)根据切线方程为可得斜率为,以及经过点,即可求导得解,
(2)将问题转化为,构造函数,利用导数求解函数的单调性,即可求解.
【解答过程】(1),曲线在点处的切线方程为,
则,则
(2)当时,依题意有对于任意恒成立,则,
设,
设,
由得:,则在上单调递减,
且,则在上恒成立,即在上单调递减,
,则,则.
16.(2026·辽宁·模拟预测)已知函数,.
(1)求在内的单调性;
(2)若存在,使得,求实数的取值范围;
【答案】(1)在上单调递增,在上单调递减.
(2)
【解题思路】(1)利用函数导数与单调性分析求解即可;
(2)将问题转化为等式成立问题,构造新函数结合函数导数与单调性、函数导数与最值分析求解即可.
【解答过程】(1)因为,所以,
当时,,,单调递增,
当时,,,单调递减,
所以函数在上单调递增,在上单调递减.
(2)若存在,使得,
即存在,使得成立,
因为时,,故存在,使得,
令,其中,
则,
且不恒为零,故函数在上单调递减,
则,故,
所以实数的取值范围为:.
17.(2026·宁夏银川·模拟预测)已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)当时,若不等式恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)当时,函数在上单调递增;当时,函数在上单调递减,在上单调递增
(2)
【解题思路】(1)对求导,讨论的值确定导数的正负,讨论函数的单调性;(2)首先将不等式恒成立问题转化为恒成立, 令求最值.
【解答过程】(1)由题可知,
当时,,函数在上单调递增;
当时,若,,若,,
所以函数在上单调递减,在上单调递增.
(2)当时,不等式恒成立,
即对任意恒成立,
即对任意恒成立,
设,,
,
令,,,
所以在上单调递增.
由于,,
由零点存在定理,存在,使得,即,
所以当时,,,当时,,,
即在上单调递减,在上单调递增,
所以.
因为,所以,
令,,
,即在上单调递增,
所以,即,
所以,所以,
所以,即实数的取值范围为.
18.(2026·海南三亚·一模)已知函数(),.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若的图像在处的切线与的图像相切,求实数的值;
(3)当时,证明:对任意的,恒成立.
【答案】(1)当时,在上单调递增;当时,在上单调递增;在上单调递减;
(2);
(3)证明见解析
【解题思路】(1)求导后分和两种情况讨论求解即可;
(2)首先求得切线的方程为,设直线与函数相切于点,由题意可得且,求解即可;
(3)要证明原不等式在上恒成立,即证明恒成立,先证明,从而可得,再令,借助于放缩法即可得证明.
【解答过程】(1)因为,
所以,
当时,,在上单调递增;
当时,令,得,
当时,在上单调递增;
当时,在上单调递减;
综上,当时,在上单调递增;
当时,在上单调递增;在上单调递减;
(2)因为,
所以,,
所以,
所以切线的方程为,
设直线:与函数相切于点,
因为,
所以且,
解得,
所以;
(3)证明:当时,,
要证明对任意的,恒成立,
即证明,即,
令,则,
令,得,
所以当时,单调递减;当时,单调递增;
所以,
所以,即,
令,
则有,
又因为,
所以,
所以对任意的,恒成立.
19.(2026·贵州安顺·模拟预测)已知函数.
(1)若,求曲线在处的切线方程.
(2)当时,设为函数的导函数.
(i)讨论函数的单调性;
(ii)令,若对任意,不等式恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)(i)当时,在和上单调递增,在上单调递减;
当时,在上单调递增;
当时,在和上单调递增,在上单调递减.
(ii)
【解题思路】(1)根据导数的几何意义求解即可;
(2)(i)求导,分、、三种情况讨论函数的单调性即可;
(ii)转化问题为对任意恒成立,设,,先证明,当且仅当时等号成立,进而得到,进而求解即可.
【解答过程】(1)当时,,则.
即,而,
所以曲线在处的切线方程为,即.
(2)(i)当时,,
令,
则.
令,得或.
①当,即时,
若,则或;若,则.
所以在和上单调递增,在上单调递减.
②当,即时,恒成立,在上单调递增.
③当,即时,
若,则或;若,则.
所以在和上单调递增,在上单调递减.
综上所述,当时,在和上单调递增,在上单调递减;
当时,在上单调递增;
当时,在和上单调递增,在上单调递减.
(ii)由,得,
即对任意恒成立,
设,,
令,,设,则,
令,得,令,得,
所以函数在上单调递减,在上单调递增,
则,即,当且仅当时等号成立,
由于在上单调递增,
且时,,时,,
则存在唯一,使得,
所以,当且仅当时等号成立,
则,又,则实数的取值范围为.
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重难点04 利用导数研究不等式恒(能)成立问题(举一反三专项训练)
【全国通用】
【题型1 利用导数研究不等式恒成立问题】 3
【题型2 利用导数研究能成立问题】 4
【题型3 分离参数法解决不等式恒(能)成立问题】 4
【题型4 分类讨论法解决不等式恒(能)成立问题】 5
【题型5 构造函数法解决不等式恒(能)成立问题】 6
【题型6 与不等式恒(能)成立有关的证明问题】 7
【题型7 洛必达法则】 8
【题型8 导数中双变量恒(能)成立问题】 9
【题型9 导数中双函数恒(能)成立问题】 10
1、利用导数研究不等式恒(能)成立问题
导数中的不等式恒(能)成立问题是高考的常考考点,是高考的重点、热点问题,从近三年的高考情况来看,不等式的恒(能)成立问题经常与导数及其几何意义、函数、方程等相交汇,综合考查分析问题、解决问题的能力,一般作为选择题、解答题中的压轴题出现,试题难度较大,解题时要学会灵活求解.
考点1
不等式恒(能)成立问题
知识点1 不等式恒(能)成立问题的解题策略
1.不等式恒(能)成立问题的求解方法
解决不等式恒(能)成立问题主要有两种方法:
(1)分离参数法解决恒(能)成立问题
①分离变量:根据不等式的性质将参数分离出来,得到一个一端是参数,另一端是变量表达式的不等式,构造函数,直接把问题转化为函数的最值问题,进而解决问题.
②恒成立;
恒成立;
能成立;
能成立.
(2)分类讨论法解决恒(能)成立问题
分类讨论法解决恒(能)成立问题,首先要将恒成立问题转化为最值问题,此类问题关键是对参数进行分类讨论,在参数的每一段上求函数的最值,并判断是否满足题意,若不满足题意,只需找一个值或一段内的函数值不满足题意即可.
知识点2 双变量的恒(能)成立问题的解题策略
1.双变量的恒(能)成立问题的求解方法
“双变量”的恒(能)成立问题一定要正确理解其实质,深刻挖掘内含条件,进行等价变换,常见的等价变换有:
对于某一区间I,
(1).
(2).
(3).
考点2
洛必达法则
知识点3 洛必达法则
“洛必达法则”是高等数学中的一个重要定理,用分离参数法(避免分类讨论)解决成立或恒成立命题时,经常需要求在区间端点处的函数(最)值,若出现型或型可以考虑使用洛必达法则.
1.洛必达法则
法则1 若函数f(x)和g(x)满足下列条件:
(1)及;
(2)在点a的去心邻域内,f(x)与g(x)可导且g'(x)≠0;
(3),那么.
法则2 若函数f(x)和g(x)满足下列条件:
(1)及;
(2)在点a的去心邻域内,f(x)与g(x)可导且g'(x)≠0;
(3),那么.
2.用洛必达法则处理型函数的步骤:
(1)分离变量;
(2)出现型式子;
(3)运用洛必达法则求值.
3.用洛必达法则处理型函数的步骤:
(1)分离变量;
(2)出现型式子;
(3)运用洛必达法则求值.
【注意】:
1.将上面公式中的换成,洛必达法则也成立.
2.洛必达法则可处理型求极限问题.
3.在着手求极限前,首先要检查是否满足型定式,否则滥用洛必达法则会出错,当不满足三个前提条件时,就不能用洛必达法则,这时称洛必达法则不适用,应从另外途径求极限.
4.若条件符合,洛必达法则可连续多次使用,直到求出极限为止.
,如满足条件,可继续使用洛必达法则.
【题型1 利用导数研究不等式恒成立问题】
【例1】(2026·四川成都·三模)不等式恒成立,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【变式1-1】(2026·四川绵阳·二模)已知对任意,不等式恒成立,则实数的最大值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【变式1-2】(2026·贵州贵阳·二模)已知函数,若对任意恒成立,则实数a的最小值为( )
A. B. C. D.
【变式1-3】(2026·江苏盐城·模拟预测)已知函数,若恒成立,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【题型2 利用导数研究能成立问题】
【例2】(2026·四川成都·一模)若存在使得不等式成立,则正实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【变式2-1】(2026·河北沧州·模拟预测)若方程在上有解,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式2-2】(2026·山东滨州·二模)已知函数,.
(1)若,求曲线在点处的切线方程;
(2)若存在,使,求的取值范围.
【变式2-3】(2026·甘肃白银·模拟预测)已知函数,且在 处取得极值.
(1)求m的值及的单调区间;
(2)若存在,使得,求实数a的取值范围.
【题型3 分离参数法解决不等式恒(能)成立问题】
【例3】(2026·陕西西安·模拟预测)已知函数,若对任意的恒成立,则实数的最大值为( )
A. B. C. D.
【变式3-1】(2026·江苏扬州·模拟预测)已知函数,其中.若存在,使成立,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式3-2】(2026·上海虹口·三模)设.
(1)解不等式:;
(2)若恒成立,求实数的取值范围.
【变式3-3】(2026·陕西西安·模拟预测)已知函数.
(1)当时,讨论的单调性;
(2)若对任意的,恒成立,求m的取值范围.
【题型4 分类讨论法解决不等式恒(能)成立问题】
【例4】(2026·陕西咸阳·模拟预测)已知函数,若在上恒成立,则实数m的取值范围为( )
A. B. C. D.
【变式4-1】(2026·湖北·模拟预测)已知函数,若存在实数,使得,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【变式4-2】(2026·山东潍坊·三模)已知函数(且,,).
(1)若恒成立,求的取值范围;
(2)讨论零点的个数.
【变式4-3】(2026·浙江·模拟预测)已知函数(为自然对数的底数,)
(1)求在处的切线方程;
(2)求的最小值;
(3)若对任意,不等式恒成立,求实数的取值范围.(表示不超过实数的最大整数)
【题型5 构造函数法解决不等式恒(能)成立问题】
【例5】(2026·广东广州·模拟预测)对,不等式恒成立,则最大值为( )
A. B. C. D.
【变式5-1】(2026·河南·三模)已知关于的不等式对任意的恒成立,则的最小值为( )
A. B. C.1 D.
【变式5-2】(2026·四川遂宁·模拟预测)函数.
(1)当时,求函数在的单调区间;
(2)若存在,使得成立,求的取值范围.
【变式5-3】(2026·湖南永州·三模)已知函数,.
(1)求函数的极值;
(2)若,当时,恒成立,求实数的取值范围;
【题型6 与不等式恒(能)成立有关的证明问题】
【例6】(2026·安徽合肥·模拟预测)已知函数.
(1)若函数在区间上单调递增,求实数的取值范围;
(2)当时,求证:对恒成立.
【变式6-1】(2026·北京·三模)已知函数,,.
(1)若在点处的切线平行于直线:,求的值;
(2)求的单调区间;
(3)当时,求证:对任意,恒有成立.
【变式6-2】(2026·江苏南通·模拟预测)已知函数,.
(1)求函数的极值;
(2)若函数为偶函数.
①求的值;
②证明:不等式恒成立.
【变式6-3】(2026·天津·二模)已知函数,其中.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)求证:在上单调递增;
(3)求证:,且,.
【题型7 洛必达法则】
【例7】(2026高三·全国·专题练习)已知函数在处取得极值,且曲线在点处的切线与直线垂直.
(1)求实数的值;
(2)若,不等式恒成立,求实数的取值范围.
【变式7-1】(2026·湖北十堰·模拟预测)已知函数.
(1)若是减函数,求的取值范围;
(2)当时,,求的最大值;
【变式7-2】(25-26高二下·全国·期末)若不等式对于恒成立,求的取值范围.
【变式7-3】(2026·山西忻州·模拟预测)已知函数,.
(1)证明:;
(2)设,证明:在上单调递增;
(3)求实数的最大值,使得对任意,都有.
【题型8 导数中双变量恒(能)成立问题】
【例8】(2026·重庆·三模)对,,不等式恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式8-1】(2026·河北·一模)已知函数,,若对任意的 恒成立,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
【变式8-2】(2026·山西临汾·二模)已知函数的一个极值点是.
(1)讨论的单调性;
(2)设,,若存在,使得成立,求实数的取值范围.
【变式8-3】(2026·四川成都·一模)已知,其中.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)求的最值;
(3)若对任意,不等式恒成立,求实数的取值范围.
【题型9 导数中双函数恒(能)成立问题】
【例9】(2026·吉林长春·模拟预测)已知函数,,若恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式9-1】(2026·甘肃武威·模拟预测)已知函数,,若,,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【变式9-2】(2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测)已知函数,.
(1)若对于任意,都有,求实数a的取值范围;
(2)若函数有两个零点,,且,证明:.
【变式9-3】(2026·湖北黄石·模拟预测)已知函数,,当时,
(1)求在处的切线方程;
(2)求证:;
(3)若恒成立,求实数的取值范围.
一、单选题
1.(2026·山东日照·模拟预测)若关于的不等式恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
2.(2026·湖南株洲·三模)若存在,使得对恒成立,则实数b的范围为( )
A. B. C. D.
3.(2026·浙江宁波·三模)已知函数,在定义域上恒有,求的取值范围( )
A. B.
C. D.
4.(2026·湖北黄冈·二模)已知时,关于x的不等式恒成立,则的最大值为( )
A. B.
C. D.
5.(2026·重庆江北·模拟预测)记函数的导函数为,已知,且对,都有.若不等式在上有解,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
6.(2026·江西·一模)若使得不等式对任意恒成立,则实数的最大值为( )
A.1 B. C.4 D.
7.(2026·山东烟台·模拟预测)已知函数,,若,,有,则的最大值为( )
A.1 B. C. D.
8.(2026·安徽合肥·三模)已知定义在上的函数满足对,有,且对,都有.设,若对,都有恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
二、多选题
9.(2026·江苏·二模)设函数,若存在唯一的整数,使得,则实数的取值可以为( )
A. B. C. D.
10.(2026·海南三亚·一模)已知,,则下列结论正确的是( )
A.若在处取得极值,则
B.当时,函数的最小值为2
C.当时,函数有2个零点
D.若对任意,有恒成立,则的取值范围是
11.(2026·湖南湘潭·一模)已知函数(参考数据:),下列说法正确的是( )
A.当时,的最小值为6
B.若恒成立,则的取值范围为
C.若有两个不同实数根,则
D.若恒成立,则的最大整数值为2
三、填空题
12.(2026·云南·三模)已知函数,关于的不等式在上恒成立,则实数的取值范围为___________.
13.(2026·重庆沙坪坝·模拟预测)若对任意,均有不等式成立,则实数的取值范围是___________.
14.(2026·河南驻马店·模拟预测)若对于,,使得不等式成立,则实数的最小值为___________.
四、解答题
15.(2026·广东东莞·三模)已知函数.
(1)曲线在点处的切线方程为,求实数a,b的值;
(2)当时,对于任意恒成立,求实数的取值范围.
16.(2026·辽宁·模拟预测)已知函数,.
(1)求在内的单调性;
(2)若存在,使得,求实数的取值范围;
17.(2026·宁夏银川·模拟预测)已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)当时,若不等式恒成立,求实数的取值范围.
18.(2026·海南三亚·一模)已知函数(),.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若的图像在处的切线与的图像相切,求实数的值;
(3)当时,证明:对任意的,恒成立.
19.(2026·贵州安顺·模拟预测)已知函数.
(1)若,求曲线在处的切线方程.
(2)当时,设为函数的导函数.
(i)讨论函数的单调性;
(ii)令,若对任意,不等式恒成立,求实数的取值范围.
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