第2章 第10节 导数的应用-【成功方案】2027年高考数学艺术生文化课总复习课件(PPT)
2026-10-16
|
70页
|
6人阅读
|
0人下载
教辅
内容正文:
第二章 函数、导数及其应用
第十节 导数的应用
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
教材梳理
01
目
录
诊断自测
02
典例精讲
03
高考再现
04
课时作业
05
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
教材梳理
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
单调递增
单调递减
常
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
<
>
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
>
<
b
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
[a,b]
f(a)
f(b)
f(a)
f(b)
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
极值
f(a),f(b)
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
诊断自测
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
典例精讲
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
高考再现
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
课时作业(十五)
点击进入Word
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
谢谢观看
第二章 函数、导数及其应用
0
返回
知识点1 利用导数研究函数的单调性
在(a,b)内可导函数f(x).
f′(x)>0⇒f(x)在(a,b)上为____________函数.
f′(x)<0⇒f(x)在(a,b)上为____________函数.
f′(x)=0⇒f(x)在(a,b)上为______函数.
[注意] (1)f′(x)>0(<0)是f(x)在区间(a,b)内单调递增(减)的充分不必要条件.
(2)f′(x)≥0(≤0)是f(x)在区间(a,b)内单调递增(减)的必要不充分条件.
(3)由f(x)在区间(a,b)内单调递增(减)可得f′(x)≥0(≤0)在该区间内恒成立,而不是f′(x)>0(<0)恒成立,“=”不能少,必要时还需对“=”进行检验.
思考1:若f′(x)在(a,b)内的任意子区间都不恒等于零(允许个别点x0,使f′(x0)=0),则f′(x)≥0(≤0)是f(x)在(a,b)内递增(递减)的什么条件?
提示:充要条件.
思考2:在区间(a,b)内f′(x)的大小与在(a,b)内函数y=f(x)的图象的“陡峭”和“平缓”有什么关系?
提示:函数在某一范围内导数的绝对值较大,函数在这个范围内变化得快,其对应函数的图象就比较“陡峭”(向上或向下)即导函数y=f′(x)在相应范围内是增函数,反之,函数的图象就“平缓”一些.
知识点2 函数的极值
(1)函数的极小值
函数y=f(x)在点x=a的函数值f(a)比它在点x=a附近其他点的函数值都小,f′(a)=0;而且在点x=a附近的左侧f′(x)____0,右侧f′(x)____0,则点a叫做函数y=f(x)的极小值点,f(a)叫做函数y=f(x)的极小值.
(2)函数的极大值
函数y=f(x)在点x=b的函数值f(b)比它在点x=b附近的其他点的函数值都大,f′(b)=0,而且在点x=b附近的左侧f′(x)____0,右侧f′(x)____0,则点____叫做函数y=f(x)的极大值点,f(b)叫做函数y=f(x)的极大值.
极小值点、极大值点统称为极值点,极大值和极小值统称为极值.
思考:导函数f′(x)的零点与可导函数f(x)的极值点有何关系?
提示:可导函数f(x)的极值点x0一定是导函数f′(x)的变号零点.
知识点3 函数的最值
(1)在闭区间[a,b]上连续的函数f(x)在_______上必有最大值与最小值.
(2)若函数f(x)在[a,b]上单调递增,则_______为函数的最小值,_______为函数的最大值;若函数f(x)在[a,b]上单调递减,则_______为函数的最大值,_______为函数的最小值.
(3)设函数f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,求f(x)在[a,b]上的最大值和最小值的步骤如下:
①求f(x)在(a,b)内的________;
②将f(x)的各极值与___________进行比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
思考辨析
1.判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”)
(1)若函数f(x)在(a,b)内单调递增,那么一定有f′(x)>0.( )
(2)如果函数f(x)在某个区间内恒有f′(x)=0,则f(x)在此区间内没有单调性.( )
(3)函数的极大值一定大于其极小值.( )
(4)对可导函数f(x),若f′(x0)=0,则x0为极值点.( )
(5)函数的最大值不一定是极大值,函数的最小值也不一定是极小值.( )
[解析] (1)f(x)在(a,b)内单调递增,则有f′(x)≥0.
(3)函数的极大值也可能小于极小值.
(4)x0为f(x)的极值点的充要条件是f′(x0)=0,且x0两侧导函数异号.
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
教材衍化
2.函数f(x)=x2-2ln x的单调递减区间是( )
A.(0,1] B.[1,+∞)
C.(-∞,-1] D.[-1,0)∪(0,1]
[解析] 由题意知f′(x)=2x-=(x>0),由f′(x)≤0,得0<x≤1.故单减区间为(0,1].
[答案] A
3.(25-26高三上·湖南常德·开学考试)函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象如图所示,则( )
A.-3是函数y=f(x)的一个零点
B.-1是函数y=f(x)的极小值点
C.-2是函数y=f(x)的极大值点
D.函数y=f(x)在区间(-3,1)上单调递增
[解析] 根据导函数的图象可知,当x∈(-∞,-3)时,f′(x)<0,当x∈(-3,1)时,f′(x)≥0,所以函数y=f(x)在(-∞,-3)上单调递减,在(-3,1)上单调递增,可知-3是函数y=f(x)的极值点,不足以说明-3是函数y=f(x)零点.因为函数y=f(x)在(-3,-1)上单调递增,可知-1不是函数y=f(x)的极小值点,-2也不是函数y=f(x)的极大值点,所以A、B、C不正确,故D正确.故选D.
[答案] D
考题体验
4.(浙江卷)函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象如图所示,则函数y=f(x)的图象可能是( )
[解析] 设导函数y=f′(x)与x轴交点的横坐标从左往右依次为x1,x2,x3,由导函数y=f′(x)的图象易得当x∈(-∞,x1)∪(x2,x3)时,f′(x)<0;当x∈(x1,x2)∪(x3,+∞)时,f′(x)>0(其中x1<0<x2<x3),所以函数f(x)在(-∞,x1),(x2,x3)上单调递减,在(x1,x2),(x3,+∞)上单调递增,观察各选项,只有D选项符合.
[答案] D
5.(多选题)(2026·新高考8省联考)已知函数f(x)=x ln (1+x),则( )
A.f(x)在(0,+∞)上单调递增
B.f(x)有两个零点
C.曲线y=f(x)在点处的切线的斜率为-1-ln 2
D.f(x)是偶函数
[解析] f(x)=x ln (x+1),所以当x>0时,f′(x)=ln (x+1)+>0,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,所以A正确;令x ln (x+1)=0,所以x=0或ln (x+1)=0,所以x=0,故f(x)只有1个零点0,所以B不正确;f′(x)=ln (x+1)+,所以f′=ln -1=-1-ln 2,所以C正确;定义域不关于原点对称,所以f(x)不是偶函数,所以D不正确.故选AC.
[答案] AC
6.(2026·青岛检测)已知函数f(x)=sin 2x+4cos x-ax在R上单调递减,则实数a的取值范围是________.
[解析] f′(x)=2cos 2x-4sin x-a=2(1-2sin2x)-4sinx-a=-4sin2x-4sinx+2-a=-(2sin x+1)2+3-a.由题设,f′(x)≤0在R上恒成立.因此a≥3-(2sin x+1)2恒成立,则a≥3.
[答案] [3,+∞)
7.(25-26高二下·湖北·期末)若函数f(x)=ax3+3x2-x+1恰好有三个单调区间,则实数a的取值范围为________________.
[解析] 依题意知,当a=0时,f(x)=3x2-x+1,只有两个单调区间,不符合题意,则当a≠0时,f′(x)=3ax2+6x-1,因为函数f(x)恰有三个单调区间,即f(x)恰有两个极值点,故f′(x)必有两个不相等的零点,则,解得a>-3且a≠0.
[答案] (-3,0)∪(0,+∞)
8.已知x=是函数f(x)=x(ln ax+1)的极值点,则实数a的值为( )
A. B.
C.1 D.e
[解析] 因为函数f(x)=x(ln ax+1)有极值点,所以f′(x)=(ln ax+1)+1=2+ln ax.因为x=是函数f(x)=x(ln ax+1)的极值点,所以f′=2+ln =0.所以ln =-2,解得a=.经检验,a=符合题意.
[答案] B
[例1] (25-26高二下·贵州贵阳·期末)已知函数f(x)=ax2-2x-ln x.
(1)若函数f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行,求a;
(2)若a>0,讨论f(x)的单调性.
[思路点拨] (1)利用导数的几何意义,在点(1,f(1))处的切线与x轴平行,即f′(1)=0代入即可求解;
(2)确定函数定义域,求导确定导函数的零点,根据导数确定函数单调性即可.
[自主解答] (1)由题可知函数f(x)定义域为(0,+∞),
f′(x)=2ax-2-,
由于函数f(x)=ax2-2x-ln x在点(1,f(1))处的切线与x轴平行,
所以f′(1)=0,即2a-3=0,所以a=.
(2)由(1)可知函数f(x)定义域为(0,+∞),
f′(x)=2ax-2-=(a>0),
令g(x)=2ax2-2x-1,
∵Δ=4+8a>0恒成立,
令f′(x)=0,解得x=<0(舍去)或x=>0,
若x∈,f′(x)<0,f(x)单调递减;
若x∈,f′(x)>0,f(x)单调递增.
[解题心得] 解题“3步骤”
(1)确定函数f(x)的定义域;
(2)求导数f′(x),并求方程f′(x)=0的根;
(3)利用f′(x)=0的根将函数的定义域分成若干个子区间,在这些子区间上讨论f′(x)的正负,由f′(x)的正负确定f(x)在相应子区间上的单调性.
[例2] 已知函数f(x)=-ln x.
(1)求f(x)在的单调区间;
(2)求函数f(x)在上的最大值和最小值(其中e是自然对数的底数).
[思路点拨] (1)可导函数的极值点x0一定满足f′(x0)=0.(2)方程f(x)=k的根的个数可以看成y1=f(x)与y2=k两函数的交点个数.
[自主解答] (1)f(x)=-ln x=1--ln x,
f(x)的定义域为(0,+∞).
∴f′(x)=-=,
由f′(x)>0,得0<x<1,由f′(x)<0,得x>1,
∴f(x)=1--ln x在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.
(2)由(1)得f(x)在上单调递增,在[1,e]上单调递减,
∴f(x)在上的最大值为f(1)=1-1-ln 1=0.
又f=1-e-ln =2-e,f(e)=1--ln e=-,且f<f(e).
∴f(x)在上的最小值为f=2-e.
∴f(x)在上的最大值为0,最小值为2-e.
[解题心得] 掌握求函数f(x)在区间[a,b]上的最值的方法
(1)若函数在区间[a,b]上单调递增或递减,f(a)与f(b)一个为最大值,一个为最小值;
(2)若函数在闭区间[a,b]内有极值,要先求出[a,b]上的极值,与f(a),f(b)比较,最大的是最大值,最小的是最小值,可列表完成;
(3)函数f(x)在区间(a,b)上有唯一一个极值点,这个极值点就是最大(或最小)值点,此结论在导数的实际应用中经常用到.
[例3] (25-26高二下·北京丰台·期末)已知函数f(x)=x3-3x.
(1)求曲线y=f(x)在(0,f(0))处的切线方程;
(2)求f(x)在区间[-1,2]上的最小值和最大值;
(3)写出不等式|f(x)|>2的解集.(不用说明理由)
[思路点拨] (1)计算f′(0),f(0),然后根据点斜式求出方程即可;
(2)利用导数判断函数单调性,然后计算;
(3)根据(2)的结果,判断函数的单调性,然后计算可得f(-1)=2,f(1)=-2,f(-2)=-2,f(2)=2,判断即可.
[自主解答] (1)f(x)定义域为R,f′(x)=3x2-3,f′(0)=-3,又因为f(0)=0,所以曲线y=f(x)在(0,f(0))处的切线方程为y=-3x.
(2)令f′(x)=0得,x=±1,
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
x
(-1,1)
1
(1,2)
f′(x)
-
0
+
f(x)
-2
又因为f(-1)=2,f(2)=2,
所以f(x)在区间[-1,2]上的最小值为-2,最大值为2.
(3)由(2)可知,函数f(x)在(-∞,-1),(1,+∞)单调递增,在(-1,1)单调递减,f(-1)=2,f(1)=-2,f(-2)=-2,f(2)=2,所以不等式|f(x)|>2的解集为{x|x<-2或x>2}.
[解题心得] 1.熟记运用导数解决函数极值问题的一般流程
2.掌握已知函数极值点或极值求参数的2个要领
列式
根据极值点处导数为0和极值这两个条件列方程组,利用待定系数法求解
验证
因为导数值等于零不是此点为极值点的充要条件,所以利用待定系数法求解后必须验证根的合理性
1.(2026·全国Ⅰ卷)已知函数f(x)=的最大值为1,则a=( )
A. B.1
C. D.2
[解析] 由选项知a>0,则定义域为R,由f(0)=≤1(a>0),解得a≥1.验证:当a=1时,由不等式ex≥x+1可得ex+1≥x+2,故f(x)=≤1,当且仅当x=0时等号成立,故a=1满足题意,由选项唯一可得.
[答案] B
2.(多选题)(2024·新课标Ⅰ卷)设函数f(x)=(x-1)2(x-4),则( )
A.x=3是f(x)的极小值点
B.当0<x<1时,f(x)<f(x2)
C.当1<x<2时,-4<f(2x-1)<0
D.当-1<x<0时,f(2-x)>f(x)
[分析] 求出函数f(x)的导数,得到极值点,即可判断A;利用函数的单调性可判断B;根据函数f(x)在(1,3)上的值域即可判断C,直接作差可判断D.
[解析] 因为函数f(x)的定义域为R,而f′(x)=2(x-1)(x-4)+(x-1)2=3(x-1)(x-3),易知当x∈(1,3)时,f′(x)<0,当x∈(-∞,1)或x∈(3,+∞)时,f′(x)>0,函数f(x)在(-∞,1)上单调递增,在(1,3)上单调递减,在(3,+∞)上单调递增,故x=3是函数f(x)的极小值点,A正确;当0<x<1时,x-x2=x(1-x)>0,所以1>x>x2>0,而由上可知,函数f(x)在(0,1)上单调递增,所以f(x)>f(x2),B错误;当1<x<2时,1<2x-1<3,而由上可知,函数f(x)在(1,3)上单调递减,所以f(1)>f(2x-1)>f(3),即-4<f(2x-1)<0,C正确;当-1<x<0时,f(2-x)-f(x)=(1-x)2(-2-x)-(x-1)2(x-4)=(x-1)2(2-2x)>0,所以f(2-x)>f(x),D正确;故选ACD.
[答案] ACD
3.(多选题)(2024·新课标Ⅱ卷)设函数f(x)=2x3-3ax2+1,则( )
A.当a>1时,f(x)有三个零点
B.当a<0时,x=0是f(x)的极大值点
C.存在a,b,使得x=b为曲线y=f(x)的对称轴
D.存在a,使得点(1,f(1))为曲线y=f(x)的对称中心
[分析] A选项,先分析出函数的极值点为x=0,x=a,根据零点存在定理和极值的符号判断出f(x)在(-1,0),(0,a),(a,2a)上各有一个零点;B选项,根据极值和导函数符号的关系进行分析;C选项,假设存在这样的a,b,使得x=b为f(x)的对称轴,则f(x)=f(2b-x)为恒等式,据此计算判断;D选项,若存在这样的a,使得(1,3-3a)为f(x)的对称中心,则f(x)+f(2-x)=6-6a,据此进行计算判断,亦可利用拐点结论直接求解.
[解析] f′(x)=6x2-6ax=6x(x-a),由于a>1,故x∈(-∞,0)∪(a,+∞)时f′(x)>0,故f(x)在(-∞,0),(a,+∞)上单调递增,x∈(0,a)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,则f(x)在x=0处取到极大值,在x=a处取到极小值,由f(0)=1>0,f(a)=1-a3<0,则f(0)f(a)<0,根据零点存在定理f(x)在(0,a)上有一个零点,又f(-1)=-1-3a<0,f(2a)=4a3+1>0,则f(-1)f(0)<0,f(a)f(2a)<0,则f(x)在(-1,0),(a,2a)上各有一个零点,于是a>1时,f(x)有三个零点,A选项正确;f′(x)=6x(x-a),a<0时,x∈(a,0),f′(x)<0,f(x)单调递减,x∈(0,+∞)时f′(x)>0,f(x)单调递增;
此时f(x)在x=0处取到极小值,B选项错误;假设存在这样的a,b,使得x=b为f(x)的对称轴,即存在这样的a,b使得f(x)=f(2b-x),即2x3-3ax2+1=2(2b-x)3-3a(2b-x)2+1,根据二项式定理,等式右边(2b-x)3展开式含有x3的项为2C(2b)0(-x)3=-2x3,于是等式左右两边x3的系数都不相等,原等式不可能恒成立,所以不存在这样的a,b,使得x=b为f(x)的对称轴,C选项错误;
法一:利用对称中心的表达式化简f(1)=3-3a,若存在这样的a,使得(1,3-3a)为f(x)的对称中心,则f(x)+f(2-x)=6-6a,事实上,f(x)+f(2-x)=2x3-3ax2+1+2(2-x)3-3a(2-x)2+1=(12-6a)x2+(12a-24)x+18-12a,于是6-6a=(12-6a)x2+(12a-24)x+18-12a,
即解得a=2,即存在a=2使得(1,f(1))是f(x)的对称中心,D选项正确.
法二:直接利用拐点结论
任何三次函数都有对称中心,对称中心的横坐标是二阶导数的零点,f(x)=2x3-3ax2+1,f′(x)=6x2-6ax,f″(x)=12x-6a,由f″(x)=0⇔x=,于是该三次函数的对称中心为,由题意(1,f(1))也是对称中心,故=1⇔a=2,即存在a=2使得(1,f(1))是f(x)的对称中心,D选项正确.故选AD.
[答案] AD
4.(2025·新高考Ⅱ卷)若x=2是函数f(x)=(x-1)(x-2)(x-a)的极值点,则f(0)=________.
[解析] 由题意有f(x)=(x-1)(x-2)(x-a),
所以f′(x)=(x-a)(x-1)+(x-1)(x-2)+(x-a)(x-2),
因为2是函数f(x)极值点,所以f′(2)=2-a=0,得a=2,
当a=2时,f′(x)=2(x-2)(x-1)+(x-2)2=(x-2)(3x-4),
当x∈,f′(x)>0,f(x)单调递增,
当x∈,f′(x)<0,f(x)单调递减,
当x∈(2,+∞),f′(x)>0,f(x)单调递增,
所以x=2是函数f(x)=(x-1)(x-2)(x-a)的极小值点,符合题意;
所以f(0)=-1×(-2)×(-a)=-2a=-4.
[答案] -4
5.(2026·天津卷)已知f(x)=ex-sin x.
(1)求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;
(2)当x∈时,证明f(x)≥1+.
[解] (1)由于f′(x)=ex-cos x,x∈R.
所以f(0)=1,f′(0)=1-=,
则曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为:y-1=(x-0),
即x-3y+3=0;
(2)令g(x)=ex-sin x-x-1,
则g′(x)=ex-cos x-(x∈R),
当x≥0时,ex≥1,-≤-cos x≤,则
g′(x)=ex-cos x-≥1--=0,
所以g(x)在[0,+∞)上单调递增,则g(x)≥g(0)=1-0-0-1=0,
所以g(x)≥0在[0,+∞)上恒成立,即ex-sin x≥x+1在[0,+∞)上恒成立;
当-≤x<0时,
令m(x)=g′(x)=ex-cos x-,
所以m′(x)=ex+sin x,因为y=ex和y=sin x在上单调递增,
所以m′(x)=ex+sin x在上单调递增,
所以m′(x)=ex+sin x≥e+sin =e-sin ,
因为33>23·e,所以>,所以e->,由于0<sin <1,
所以m′(x)=ex+sin x≥e--sin >0,
则g′(x)=ex-cos x-在上单调递增,
则g′(x)=ex-cos x-<g′(0)=0,即g′(x)<0在恒成立,
所以g(x)在上单调递减,
所以g(x)-g(0)=1-0-0-1=0,
即g(x)>0在成立,
故ex-sin x≥x+1在成立,
综上,ex-sin x≥x+1在上恒成立.
6.(2026·全国Ⅱ卷)已知函数f(x)=xex+ax+b,曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=-2x+1.
(1)求a,b;
(2)当x>0时,f(x+m)-f(x)>m,求m的取值范围;
(3)当x>0时,f(k+x)+f(k-x)>2f(k),求k的最小值.
[解] (1)f(x)=xex+ax+b,x∈R,
由切点(0,f(0))在直线y=-2x+1上,也在函数f(x)图象上,
可知f(0)=-2×0+1=1且f(0)=0·e0+a·0+b=b,可得b=1;
由f′(x)=(x+1)ex+a,则切线的斜率为f′(0)=1+a=-2,
解得a=-3;
故a=-3,b=1.
(2)由(1)知,f(x)=xex-3x+1,
则f(x+m)-f(x)-m=(x+m)ex+m-xex-3(x+m)+3x-m
=(x+m)ex+m-xex-4m,
故题意可转化为(x+m)ex+m-xex-4m>0对任意x∈R+恒成立,
令g(x)=(x+m)ex+m-xex-4m,x>0,
则g′(x)=(x+m+1)ex+m-(x+1)ex=ex[(x+m+1)em-(x+1)],
①当m>0时,由x+m+1>x+1>0且em>1>0,
则(x+m+1)em-(x+1)>0,即g′(x)>0,
则g(x)在(0,+∞)上单调递增,
又因为g(0)=mem-4m,
要使g(x)>0对任意x∈R+恒成立,
则mem-4m≥0,解得m≥2ln 2;
②当m=0时,f(x+m)-f(x)=0>0不成立;
③当m<0时,0<em<1,x+m+1<x+1,且x+1>0,
则(x+m+1)em-(x+1)<(x+1)em-(x+1)=(x+1)·(em-1)<0,
即g′(x)<0,则g(x)在(0,+∞)上单调递减,
又因为当x→+∞时,g(x)→-∞,不满足题意;
综上所述,m的取值范围为[2ln 2,+∞).
(3)设F(x)=f(x+k)+f(k-x)-2f(k),x>0,
则F′(x)=f′(x+k)-f′(k-x)
=(x+k+1)ex+k-(k-x+1)ek-x
=(x+k+1)ex+k+(x-k-1)ek-x,
令τ(x)=(x+k+1)ex+k+(x-k-1)ek-x,
则τ′(x)=(x+k+2)ex+k+(2+k-x)ek-x,
其中F(0)=0,F′(0)=0,τ′(0)=2(k+2)ek.
①当k=-2时,τ′(x)=xex-2+(-x)e-2-x=xe-2(ex-e-x)>0,
则F′(x)在(0,+∞)上单调递增,故F′(x)>F′(0)=0,
故F(x)在(0,+∞)上单调递增,故F(x)>F(0)=0,
即当x>0时,f(x+k)+f(k-x)>2f(k)恒成立,满足题意;
②当k>-2时,设φ(k)=(x+k+2)ex+k+(2+k-x)ek-x
=[ex(k+x+2)+e-x(k-x+2)]ek
=[(ex+e-x)(k+2)+x(ex-e-x)]ek,
由x>0,k>-2,可知ex+e-x>0且k+2>0,
则(ex+e-x)(k+2)+x(ex-e-x)>0,可知φ(k)在(-2,+∞)上单调递增,
故φ(k)>φ(-2)=xex-2+(-x)e-2-x=xe-2(ex-e-x)>0,即τ′(x)>0,
故F′(x)在(0,+∞)上单调递增,故F′(x)>F′(0)=0,
故F(x)在(0,+∞)上单调递增,故F(x)>F(0)=0,
即当x>0时,f(x+k)+f(k-x)>2f(k)恒成立,满足题意;
③当k<-2时,此时τ′(0)=2(k+2)ek<0,又因为F(0)=0,
则存在正实数x0,使得∀x∈(0,x0),F′(x)<0,
则F(x)在(0,x0)上单调递减,则F(x)<F(0)=0,
即当0<x<x0,f(x+k)+f(k-x)<2f(k),不满足题意;
综上所述,k≥-2,即k的最小值为-2.
$
相关资源
示范课
由于学科网是一个信息分享及获取的平台,不确保部分用户上传资料的 来源及知识产权归属。如您发现相关资料侵犯您的合法权益,请联系学科网,我们核实后将及时进行处理。