内容正文:
恒成立与存在性
含参不等式恒成立、存在性与双变量量词
一、恒成立与存在性
恒成立求参数
一、什么叫恒成立。对给定区间里的每一个 ,不等式都成立,就说这个不等式在该区间上恒成立。关键词是「每一个」——只要有一个反例,恒成立就不成立。
二、两条转化路径。第一条是分离参数:把参数单独留在不等式的一边,另一边是关于 的函数,再求这个函数的最值;第二条是直接构造函数:把不等式整理成一边为零的形式,记另一边为 ,讨论它的单调性,求它的最小值。能分离就分离,分离之后问题变成求最值,路径最短。
三、标准动作分三步。第一步整理不等式,看参数能不能分离;第二步能分离就求另一边函数的最值,不能分离就整体构造函数;第三步把最值与参数比较,写出参数范围。若端点处的函数值容易算,先用端点卡一下范围,也能省不少事。判断能不能分离有一个简单标准:参数是不是以一次的形式出现。是的话分离最快;参数藏在指数或对数的内部时,分离做不了,只能整体构造函数、讨论单调性。
四、边界与易混。第一条,分离参数之后要确认那个函数的最值确实存在 ——开区间上函数可能一直单调下去,此时没有最值,必须回到整体讨论。第二条,恒成立取的是「最不利」的那一侧,而不等式不小于零恒成立要找的是最小值,方向别弄反。
例1(填空·★★★☆☆)
已知函数,若恒成立,则实数a的取值范围是______.
变式1-1(填空·★★★☆☆)
已知函数(,且),若恒成立,则的最小值为______.
例2(单选·★★★☆☆)
已知函数,若恒成立,则的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
变式2-1(单选·★★★☆☆)
函数,若恒成立,则的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
变式2-2(填空·★★★☆☆)
若函数,且恒成立,则实数 = ____________.
例3(解答·★★★☆☆)
已知函数.若关于的不等式恒成立,求实数的取值范围.
变式3-1(填空·★★★☆☆)
已知函数,若恒成立,则的取值范围是______.
例4(单选·★★★☆☆)
已知函数,若恒成立,则的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
变式4-1(单选·★★★☆☆)
已知函数,若对于任意的使得不等式成立,则实数的取值范围( )
A.
B.
C.
D.
变式4-2(单选·★★★☆☆)
函数,若对任意,都有,则a的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
变式4-3(单选·★★★☆☆)
已知函数,,若对区间内任意两个实数,都有恒成立,则实数的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
存在性与双变量量词
一、存在性与恒成立的区别。恒成立要求区间里每一个 都满足,存在性只要求「能找到至少一个 」。正因为要求更弱,两句话翻译成最值的说法正好相反:恒成立取最不利的那一侧,存在性取最有利的那一侧。
二、量词的搭配。题目里出现两个变量时,要看清楚每个变量前面跟的是「任意」还是「存在」。常见的有「任意一个对任意一个」「任意一个对存在一个」「存在一个对任意一个」三种,它们各自对应不同的最值比较方式。读题时先把「任意」与「存在」这两个词圈出来,再确认它们各自管的是哪一个变量 —— 这一步判断错,后面取得的最值方向就反了,整题都会错。
三、标准动作分两步。第一步把两个变量的作用域分开,看清楚哪一句管哪个变量;第二步按量词把问题翻译成最值之间的不等关系,再分别求出各自的最值。翻译完之后,剩下的就是求最值这类常规动作了。
四、边界与易混。存在性问题的答案往往是「某个范围」而不是一个点,求完最值后还要检查这个最值能不能真的取到 ——取不到的话,不等式可能永远只是接近而不成立。另外「存在唯一的 」比「存在 」多一层限制,翻译时除了不等式还要加上单调性带来的唯一性。
例5(填空·★★★☆☆)
设函数,,若,,使得,则实数的取值范围是______.
变式5-1(单选·★★★☆☆)
已知函数,为的导函数,若,使得,则实数的最小值为( )
A. 1
B. 2
C.
D.
例6(单选·★★★☆☆)
已知函数,,若对任意的,存在唯一的,使得,则实数的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
变式6-1(单选·★★★☆☆)
已知函数,若存在,对于任意都有,则实数的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
变式6-2(多选·★★★☆☆)
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.
例7(填空·★★★☆☆)
设函数,若方程在区间上有解,则实数的取值范围为______.
变式7-1(单选·★★★☆☆)
若存在正实数a,使得函数是定义在上的奇函数,则 = ( )
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
变式7-2(单选·★★★☆☆)
已知函数,,若曲线上存在点P,使得点P关于y轴的对称点在曲线上,则a的最大值为( )
A.
B.
C.
D. 1
变式7-3(单选·★★★☆☆)
设函数.若满足对任意的,都存在唯一实数使得,则实数的取值范围是
A.
B.
C.
D.
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恒成立与存在性
含参不等式恒成立、存在性与双变量量词
一、恒成立与存在性
恒成立求参数
一、什么叫恒成立。对给定区间里的每一个 ,不等式都成立,就说这个不等式在该区间上恒成立。关键词是「每一个」——只要有一个反例,恒成立就不成立。
二、两条转化路径。第一条是分离参数:把参数单独留在不等式的一边,另一边是关于 的函数,再求这个函数的最值;第二条是直接构造函数:把不等式整理成一边为零的形式,记另一边为 ,讨论它的单调性,求它的最小值。能分离就分离,分离之后问题变成求最值,路径最短。
三、标准动作分三步。第一步整理不等式,看参数能不能分离;第二步能分离就求另一边函数的最值,不能分离就整体构造函数;第三步把最值与参数比较,写出参数范围。若端点处的函数值容易算,先用端点卡一下范围,也能省不少事。判断能不能分离有一个简单标准:参数是不是以一次的形式出现。是的话分离最快;参数藏在指数或对数的内部时,分离做不了,只能整体构造函数、讨论单调性。
四、边界与易混。第一条,分离参数之后要确认那个函数的最值确实存在 ——开区间上函数可能一直单调下去,此时没有最值,必须回到整体讨论。第二条,恒成立取的是「最不利」的那一侧,而不等式不小于零恒成立要找的是最小值,方向别弄反。
例1(填空·★★★☆☆)
已知函数,若恒成立,则实数a的取值范围是______.
【切入点】函数含 ,定义域是 。恒成立题先看参数能不能分离:本题 以一次形式出现,可以单独留到一边,问题随即变成求另一个函数的最值。
【关键】不等式 即 。两边除以 (恒为正),得 。所以问题变成:求右边这个函数在 上的最大值。记 ,用商法则求导:分子的导数是 ,所以 。
【关键】分母恒正,所以符号由分子决定。代 试探:,说明 是导数的零点。再判断这个零点的唯一性。分子里的 递减、 也递减,两者之和 在 上单调递减,所以零点唯一。于是 时导数为正、 递增; 时导数为负、 递减。最大值在 处取到:。所以 ,即 的取值范围是 。
【易错】两边除以 不改变不等号方向,靠的是 ,这一步要交代。 的最大值 取得到,范围端点写闭;换作最值取不到的情形,端点就必须写开。
【答案】 的取值范围是 。
变式1-1(填空·★★★☆☆)
已知函数(,且),若恒成立,则的最小值为______.
【切入点】函数里同时出现幂函数与对数,定义域是 。对数的底数 也是待定参数,先换底成自然对数再处理;恒成立要的是最小值不小于 。
【关键】求导得 。令它等于零并整理:。左边为正(,),所以右边也必须为正,这就得到 ,即 。此时唯一驻点为 。函数在 左侧递减、右侧递增,所以最小值就在 处。为了少写几个负号,令 ,则 ,驻点满足 。把 代入最小值:。
【关键】记 ,条件变成 ,即 。而由 知 ,两个方向合起来只能取等号,所以 ,即 。于是 。记 (),求导得 。所以 时递减、 时递增,最小值 。所以 的最小值为 。
【易错】换底公式 隐含 且 ,别忘了。由 推 ,靠的是左边为正,这是分类的依据。最后用 卡出 时要把取等条件写清,否则只能算到「小于等于」为止。
【答案】 的最小值为 。
例2(单选·★★★☆☆)
已知函数,若恒成立,则的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】函数里 以 的形式出现,藏在指数内部,分离不出来,只能对原函数求导、讨论最小值。参数藏在指数里的题固定用「隐零点」套路:设导数零点 ,由导数为零把 用 表示,再把最小值化成只含 的式子。
【关键】求导得 。这个式子里一项递增、一项递增( 在 上递增),所以 单调递增。再看二阶导:,也印证了 递增。增函数至多有一个零点,记为 ,则 在 处取到最小值。由 得 。两边取对数:,所以 。把最小值算出来:。把 代进去:
【关键】。记 ()。求导得 ,所以 递减。代 得 。要让最小值不小于零,即 ,而 递减,所以需要 。再由 : 时 、,所以 。即 的取值范围是 。选 B。
【易错】由 取对数得 ,右边那个负号容易丢。最后反推 的范围要两段一起算:、,只估一段会把范围写小。
【答案】B
变式2-1(单选·★★★☆☆)
函数,若恒成立,则的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】式子里 与 各出现两次,先把含同一个参数的项归到一起、提公因式。整理后恒成立变成两个因式乘积非负,要求它们的零点重合。
【关键】。于是恒成立就是两个因式的乘积处处非负。 的零点是 , 的零点是 ()。两个一次型因式的零点若不相重,它们之间必然有一段一正一负,乘积为负,不符合要求。所以两个零点必须重合:,即 。
【关键】把 代进目标式:。记 ,用乘积法则求导:。所以 时 递增、 时 递减,最大值 。因此 ,即取值范围是 。选 D。
【易错】因式 是分式,讨论前要先认定 ,否则它恒等于 ,根本不会有零点。求 的最大值时, 的符号只由 决定,恒正的 要单独剔出去看。
【答案】D
变式2-2(填空·★★★☆☆)
若函数,且恒成立,则实数 = ____________.
【切入点】函数不含对数,定义域是全体实数。条件里出现的是导数与 的乘积,所以先求导,再按 与 的大小分成两段,逐段讨论乘积的符号。
【关键】要求 对一切实数 成立。乘积的符号由两个因式共同决定,而 在 两侧变号,所以按 与 的大小分段看。当 时,,要乘积非负就得 ,即 对一切 成立。 递减,在 上的最大值趋近于 (取不到),所以 。
【关键】当 时,,要乘积非负就得 ,即 对一切 成立。 递减,在 上的最小值趋近于 (取不到),所以 。两段取交集,只能 ,即 。
【易错】两段的界值都是「趋近 而取不到」,所以一段给出 、另一段给出 ,交集只有一个点。把「趋近」当成「取到」,就会误以为 也可行。
【答案】。
例3(解答·★★★☆☆)
已知函数.若关于的不等式恒成立,求实数的取值范围.
【切入点】函数是 ,定义域是 。恒成立题先看参数能不能分离:不等式里的 是一次项,两边除以 就能把它单独留下。
【关键】不等式是 。把含 的项归到一边:因为 ,两边除以 ,得 。于是问题变成求右边这个函数在 上的最小值。记 ,求导:。
【关键】分母 恒正,符号由分子 决定。所以 时 递减、 时 递增,最小值在 处取到。,所以 ,即 的取值范围是 。
【易错】两边除以 用到 ,除之前要交代。求最小值时 ,其中 ,别代成 。若把「求最小值」误当成「求最大值」,范围会写成 ,方向整个反掉。
【答案】 的取值范围是 。
变式3-1(填空·★★★☆☆)
已知函数,若恒成立,则的取值范围是______.
【切入点】函数 有两个好用的性质:它是奇函数,且在 上单调递增。先把这两条认出来,不等式里的函数记号就能被脱掉,变成整式不等式。
【关键】利用这两条把不等式化简。由奇函数,,所以原不等式变成,。再由单调递增(增函数保持不等号方向),脱去外层的函数记号得到,,即 对一切实数 成立。
【关键】先看 的情形:不等式变成 ,恒成立,符合要求。再看 :左边是二次式,要它对一切实数都小于零,必须开口向下且与 轴没有交点,即 且判别式为负。,解得 。与 合起来, 的取值范围是 ,即 。
【易错】脱去函数记号之前要把两条性质都交代清楚:把 写成 靠奇性,脱去外层的函数记号靠递增,缺一条推理就不成立。 要单独拿出来看,它既不属于 也不属于 ,按二次式处理会把它整个漏掉。
【答案】 的取值范围是 ,即 。
例4(单选·★★★☆☆)
已知函数,若恒成立,则的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】两边都含 ,看不出参数关系时先把式子整理成一个便于判号的形状:移项、提公因式。整理后是两个一次型因式的乘积,恒成立要求这两个因式的零点重合。
【关键】。于是恒成立就是 对一切 成立。两个因式要不要同号,取决于它们各自的零点在哪里。 的零点是 , 的零点是 。要让乘积处处非负,两个零点必须重合 ——否则在两个零点之间会出现一正一负的情形。所以 。下面讨论 的范围,按 的正负分。当 时, 是正数,,所以 ,这部分给出 。
【关键】当 时,。记 ,求导得 。所以 时 递减、 时 递增,最小值 ,这部分给出 。两部分合起来, 的取值范围是 。选 D。
【易错】「两个因式乘积处处非负,所以零点必须重合」这个结论只对一次型因式成立,用之前要确认两个因式都是一次的。讨论 时别忘了 要分正负: 时 虽正,除以负的 得到的是负值,不能并进正的那一支。
【答案】D
变式4-1(单选·★★★☆☆)
已知函数,若对于任意的使得不等式成立,则实数的取值范围( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】函数是 ,其中 ,定义域要求 。 藏在对数内部,分离不出来,只能整体讨论:设导数零点 ,把 用 表示,再把最小值化成只含 的式子。
【关键】求导。 是复合函数,内层 的导数是 ,所以 。再求一次导:,所以 在 上递增。它在 时趋于负无穷、在 时趋于正无穷,所以有唯一零点 ,最小值在 处取到。由 得 ,两边乘 整理成 。对这个式子取对数:。
【关键】把最小值算出来。,而 ,所以 :。再把 代入:。要让最小值不小于零(),只需 ,解得 ,即 。最后由 反推 的范围。这个式子关于 递增, 时 ; 时 。所以 。选 A。
【易错】内层 的导数是 ,复合求导后 化简成 ,中间这一步别写成 。由最小值非负解出 只是中途结果,还要用 单调反推 的范围,停在半路就没有答案。
【答案】A
变式4-2(单选·★★★☆☆)
函数,若对任意,都有,则a的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】式子是 ,两个函数值之和与常数比较。这类题的固定动作是先把常数吸收进函数:记 ,再看 的奇偶性与单调性。
【关键】记 。把 换成 :。把两项相加,注意 (分子分母同乘 ):。所以 是奇函数。再看单调性。 递增; 的导数等于 ,也递增。所以 在 上单调递增。
【关键】用这两条化简原不等式。把两个函数值都用 表示:,即 。由奇函数得 ,所以 。再由单调递增去掉 :,即 对一切 成立。记 ,它的对称轴是 ,所以在 上最大值在离对称轴更远的左端点取到:。所以 ,即 的取值范围是 。选 B。
【易错】化简 要靠分子分母同乘 ,写成 才能凑出 。脱掉记号后是 恒成立,求的是右边函数在 上的最大值,不要习惯性去算最小值。
【答案】B
变式4-3(单选·★★★☆☆)
已知函数,,若对区间内任意两个实数,都有恒成立,则实数的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】条件是「区间内任意两个实数都满足」,而两边都是差的形式。固定动作是把差式看成新函数的增量:把双向不等式拆成两句,分别要求 与 在区间上单调递增。
【关键】原不等式变成 。把右边的绝对值展开成一个双向不等式:。把它拆成两半,各自移项整理:,。注意这两句话对区间内每一对 都成立,所以它们分别说明 与 都在 上单调递增。
【关键】先看 。,。要它递增,需 在 上恒成立,即 。右边这个函数递增,最大值在 处为 ,所以 。再看 。,。要它递增,需 在 上恒成立。记 ,,零点为 ,所以 在 处取最小值 ,从而 。两段合起来, 的取值范围是 。选 A。
【易错】含绝对值的双向不等式拆开后两句都要成立,只写一句会漏掉一半约束。两个单调条件一个给出 的下界、一个给出上界,方向别弄反;另外「导数不小于零」是区间上恒成立,要在整个区间上比较,不能只代一个端点。
【答案】A
存在性与双变量量词
一、存在性与恒成立的区别。恒成立要求区间里每一个 都满足,存在性只要求「能找到至少一个 」。正因为要求更弱,两句话翻译成最值的说法正好相反:恒成立取最不利的那一侧,存在性取最有利的那一侧。
二、量词的搭配。题目里出现两个变量时,要看清楚每个变量前面跟的是「任意」还是「存在」。常见的有「任意一个对任意一个」「任意一个对存在一个」「存在一个对任意一个」三种,它们各自对应不同的最值比较方式。读题时先把「任意」与「存在」这两个词圈出来,再确认它们各自管的是哪一个变量 —— 这一步判断错,后面取得的最值方向就反了,整题都会错。
三、标准动作分两步。第一步把两个变量的作用域分开,看清楚哪一句管哪个变量;第二步按量词把问题翻译成最值之间的不等关系,再分别求出各自的最值。翻译完之后,剩下的就是求最值这类常规动作了。
四、边界与易混。存在性问题的答案往往是「某个范围」而不是一个点,求完最值后还要检查这个最值能不能真的取到 ——取不到的话,不等式可能永远只是接近而不成立。另外「存在唯一的 」比「存在 」多一层限制,翻译时除了不等式还要加上单调性带来的唯一性。
例5(填空·★★★☆☆)
设函数,,若,,使得,则实数的取值范围是______.
【切入点】题目的量词是「对任意的 ,存在 」。先把量词翻译清楚:不管 取什么值,都要能找到某个 。而「能找到 」的极限情形,就是让 取到它的最小值。
【关键】所以条件等价于: 的最小值不超过 对一切 都成立,也就是 的最小值不超过 的最小值。先求 的最小值。求导,用乘积法则:。
【关键】令 得 ,显然 。而 在 上递增,所以零点是唯一的。因此 时导数为负、 时导数为正,最小值在 处:。再求 的最小值。求导得 ,所以最小值在 处,。由 得 ,即 的取值范围是 。
【易错】量词的顺序决定最值的方向:「对任意 、存在 」等价于 的最小值不超过 的最小值,两个都是最小值,别写成一个最小值、一个最大值。求 的最小值时要先说明 在 上递增、零点唯一,不能只代一个点就断言它是最小值点。
【答案】 的取值范围是 。
变式5-1(单选·★★★☆☆)
已知函数,为的导函数,若,使得,则实数的最小值为( )
A. 1
B. 2
C.
D.
【切入点】函数 是增函数,题目把它与它的导数 放在一起,用到了量词「任意 ,存在 」。固定动作是先把 的值域求出来,再把条件翻译成「 的值域包含于 的值域」。
【关键】先把 的值域求出来。由基本不等式,,所以 ,且 时取到 , 时趋于正无穷。因此 的值域是 。再翻译条件。「对任意的 ,存在 使得 」的意思是: 在 上取到的每一个值,都要落在 的值域之内。
【关键】因为 递增,它在 上的值域是 。要求它包含于 ,只需左端点满足 :,即 。两边乘正数 得 ,把 看成整体解二次不等式:(另一根 舍去)。所以 , 的最小值就是 。选 C。
【易错】 的取等条件是 ,所以 的值域是 ,左端取得到, 的等号也就带得上。解 时要把 看成整体,另一根 因 而舍去。
【答案】C
例6(单选·★★★☆☆)
已知函数,,若对任意的,存在唯一的,使得,则实数的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】题目的量词是「对任意的 ,存在唯一的 」,比普通的「存在」多了一个「唯一」。它的意思是: 在定义域上取到的每一个值,都要能被 恰好一次取到。所以先把两个函数的值域求出来,再看包含关系。
【关键】先求 在 上的值域。求导得 。在 上,、,所以符号由 决定。于是 时 递减、 时 递增,最小值 。两端比较:,,较大者 。所以 的值域是 。
【关键】再看 。它是开口向下的抛物线,对称轴 ,所以在 上递增、在 上递减。两段的值域分别是 与 。要注意两段值域有重叠,重叠部分是 。落在重叠部分的那些值会被取到两次,不满足「唯一」。所以 的值域必须整个落在不重叠的那一部分,即 内。于是需要 ,即 且 ,解得 且 。还要排除端点重合的情形。 时 , 取到最大值 时, 给出 ,即 ,有两个解 ,不唯一,舍去。所以 的取值范围是 。选 B。
【易错】「唯一」意味着 的值域不能有重叠:它在两段上的值域有公共部分 ,落在里面的值会被取到两次,所以 的值域必须整个落进不重叠的 。最后还要单独查端点 ,此时 有两个解,必须舍去。
【答案】B
变式6-1(单选·★★★☆☆)
已知函数,若存在,对于任意都有,则实数的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】条件说的是「存在 ,使得 与 之间的每一个 都满足 」,也就是函数在 左侧的一段上取负值。固定动作是先算 ,看它是不是恰好为零。
【关键】先算 :。这说明 处函数值恰为零,所以「左侧一段为负」等价于函数在 附近由负变正,也就是 。求导。 用乘积法则,导数中的多项式部分为 :
【关键】。把 代入:。要求 ,即 ,解得 。此时存在 左侧的一段(例如从 往回走一点)使 ,符合题意。所以 的取值范围是 。选 A。
【易错】先算出 是本题的钥匙,跳过它直接讨论会绕远。由「左侧一段为负」推出 ,依据是 加上函数连续; 或为负时都不成立。
【答案】A
变式6-2(多选·★★★☆☆)
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.
【切入点】函数是 ,条件里「只有一个整数 满足 」。固定动作是把含 的项单独留下,按 的正负分开讨论,再逐个算整数点的值。
【关键】 即 。这个式子要不要改变不等号方向,取决于 的正负,所以按 与 的大小分开讨论。当 时 ,两边除以它得 。这个函数随 增大而迅速变大( 时已是 左右),所以 较小时这类 都不会满足。当 时 ,两边除以它要变号:。记 ,分别算几个整数点的值: 时 ; 时 (约为 ); 时 (约为 )。
【关键】要让只有 满足,需要 同时满足三个条件:( 满足)、( 不满足)、( 不满足)。其中 约 最大,所以 要落在 内。另外还要确认 取正整数时都不满足: 时 ,要它非负需 ,而 ,满足。 时要求的 都大于 ,也满足。在选项里, 与 都落在 内,而 与 小于下界。选 BC。
【易错】两边除以 时,它在 与 上符号相反,不等号方向要跟着变,这是最容易滑手的一步。另外「只有一个整数满足」要同时卡住两边: 满足, 与 都不满足,少算一个点范围就错。
【答案】BC
例7(填空·★★★☆☆)
设函数,若方程在区间上有解,则实数的取值范围为______.
【切入点】函数是 (),定义域是 。题干里的方程是 ,直接展开无从下手;注意到 单调递增,这个方程能与 互换。
【关键】方程是 。对于单调递增的函数,这个方程等价于 ——因为把 反复作用,若 则 ,若 同理可得矛盾,所以只能 。(这一步的直观含义是「递增函数的不动点与它反函数的不动点重合」。)于是问题变成 在 上有解,即 ,整理得 。
【关键】所以要求 在 上的值域。用商法则求导:。分母恒正,所以 时 递减、 时 递增,最小值在 处:。再看两端。;,与 相等。所以 的取值范围是 。
【易错】把 换成 之前,必须先证明 单调递增,这一步是依据。 与 恰好相等,写值域时两端都取闭;若误以为最大值只出现在 附近,就会把区间写窄。
【答案】 的取值范围是 。
变式7-1(单选·★★★☆☆)
若存在正实数a,使得函数是定义在上的奇函数,则 = ( )
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
【切入点】题目说存在正实数 ,使函数在 上是奇函数。定义域已经关于原点对称,接下来只需代入奇函数的定义式 。
【关键】 即 。先把第一项化简化。分子分母同乘 :(分子分母同时变号)。
【关键】所以绝对值里是两个结构相似的式子。要判断它们的正负,先找分母 的零点 ,以及分子 的零点 。因为定义域避开了 ,取 就能让 保证 。在这个范围内,,所以两个绝对值都可以直接去掉:。于是 ,。选 B。
【易错】化简第一项时分子分母同乘 ,得到 ,注意它是「分子分母同时变号」的结果,符号不能漏。去绝对值要先保证 ,这一点靠取 实现,不交代 取得够大就不能直接去绝对值。
【答案】B
变式7-2(单选·★★★☆☆)
已知函数,,若曲线上存在点P,使得点P关于y轴的对称点在曲线上,则a的最大值为( )
A.
B.
C.
D. 1
【切入点】条件说的是「曲线 上存在一点 ,它关于 轴的对称点在曲线 上」。固定动作是把「存在」翻译成「某个函数能取到某个值」:设 的横坐标为 ,把对称点代入 的解析式,解出 。
【关键】设 的横坐标为 (由 的解析式知 ),则 ,它的对称点是 。 在 上,代入得 。把 解出来。移项得 ,两边乘 :。
【关键】所以问题变成: 能取到哪些值 ——也就是求右边这个函数的值域,再取其最大值。记 ,求导:。括号里的 恒成立,所以符号由 决定。于是 时 递增、 时 递减,最大值在 处取到:。所以 的最大值为 。选 C。
【易错】对称点的横坐标是 ,代入 时要写成 ,那个负号容易丢。整理出 后要求的是它的最大值 ——题目问「存在」,能取到最大值就意味着所有不超过它的值都能取到。
【答案】C
变式7-3(单选·★★★☆☆)
设函数.若满足对任意的,都存在唯一实数使得,则实数的取值范围是
A.
B.
C.
D.
【切入点】条件里的式子是 。先认清 永远是它的一个解,所以「存在唯一实数 」的意思是除它之外不能再有别解,即 只有 一个解 ——这正是 在该区间上严格单调。
【关键】这句话对每一个 都要成立,说明在 上函数值相等就意味着自变量相等 ——这正是 在该区间上严格单调的定义。所以问题化为:求使 在 上严格单调的 。先求导。 用乘积法则,导数为 ;再并上 与 的导数:。函数不可能单调递增: 时 , 也随之趋于负无穷,所以总有导数小于零的地方。因此只能考虑单调递减,即要求 恒成立。
【关键】把参数分离出来: 即 再除以 ,也就是,。记 ,要求 不超过它的最小值。用商法则求导并整理:。分子的零点可以直接试出来: 时 。再看 的单调性:它的导数是 ,在 上为负、 上为正,本身在 处取到最小值 ,所以它在 时为正、在 上为负,唯一零点就是 。于是 在 处取最小值:。因此 ,即 。选 D。
【易错】把「唯一解」翻译成「严格单调」是关键一步,漏掉就会去硬解方程。判断单调方向时要注意 时 ,所以 不可能递增,只能要求 恒成立。分离参数后求的是 的最小值,方向别反。
【答案】D
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