高考数学培优专题

发布 2022-07-01 05:13:28 阅读 3685

专题2-10 已知不等恒成立,分离参数定最值。

题型综述】不等式恒成立的转化策略一般有以下几种:①分离参数+函数最值;②直接化为最值+分类讨论;③缩小范围+证明不等式;④分离函数+数形结合。分类参数的优势在于所得函数不含参数,缺点在于函数结构复杂,一般是函数的积与商,因为结构复杂,导函数可能也是超越函数,则需要多次求导,也有可能不存在最值,故需要求极限,会用到传说中的洛必达法则求极限(超出教学大纲要求);直接化为最值的优点是函数结构简单,是不等式恒成立的同性通法,高考参***一般都是以这种解法给出,缺点是一般需要分类讨论,解题过程较长,解题层级数较多,不易掌握分类标准。

缩小参数范围优点是函数结构简单,分类范围较小,分类情况较少,难点在于寻找特殊值,并且这种解法并不流行,容易被误判。分离函数主要针对选择填空题。因为图形难以从微观层面解释清楚图像的交点以及图像的高低,这要涉及到图像的连续性以及凸凹性。

还有在构作函数图像时,实际上是从特殊到一般,由特殊几点到整个函数图像,实际是一种猜测。 俗话说,形缺数时难入微。

典例指引】例1 己知函数。

1)若函数在处取得极值,且,求;

2)若,且函数在上单调递増,求的取值范围。

法二(直接化为最值+分类讨论):令,.令,当时,,所以,即在上单调递减。而,与在上恒成立相矛盾。

当时,则开口向上。

方案一):ⅰ若,即时,,即,所以在上递增,所以,即。

.若,即时,此时,不合题意。

法三(缩小范围+证明不等式):令,则。

另一方面,当时,则有,令,开口向上,对称轴,故在上为增函数,所以在上为增函数,则,故适合题意。

例2. (2016全国新课标ⅱ文20)己知函数。

ⅰ)当时,求曲线在处的切线方程;

ⅱ)若当时,,求的取值范围。

法二(直接化为最值):在恒成立,则(导函数为超越函数);在为增函数,则(1)当即时,则(当且仅当时,取“”)故在为增函数,则有,故在恒成立,故适合题意。

2)当即时,则,且,故在有唯一实根,则在为减函数,在增函数,又有,则存在,使得,故不适合题意。综上,实数的取值范围为。

法三(分离参数):在恒成立在恒成立(端点自动成立),则设,令在为增函数,则在为增函数,又因,故实数的取值范围为。

法四(缩小范围):在恒成立,且,则存在,使得在上为增函数在上恒成立,令。

又当时, 在为增函数,则(当且仅当(当且仅当时,取“”)故在为增函数,则有,故在恒成立,故适合题意。

综上,实数的取值范围为。

点评:当端点刚好适合题意时,则分离参数法一般会用到传说中的洛必达法则,缩小范围则可利用端点值导数符号来求出参数范围。这两种转化方式都有超出教学大纲要求的嫌疑。

2.(重庆市2015届一诊理20)已知曲线在点处的切线的斜率为1;

1)若函数在上为减函数,求的取值范围;

2)当时,不等式恒成立,求的取值范围。

当时,在上单减,上单增,而,矛盾;

综上,.法二(分离参数)在上恒成立(端点自动成立)

设,令 [ks5uks5uks5u]

在上为减函数,则在上为减函数,又因,故实数的取值范围为。

2)若时,则,故在上单减,上单增,而,矛盾;

综上,实数的取值范围为。

点评:(1)在端点处恰好适合题意,分离参数所得函数却在时得到下确界,值得留意。

2)缩小范围所得参数范围不一定恰好具有充分性,则需要分类讨论,这时可以减少分类的层级数,缩短解题步骤。

(3)构造反例,寻找合适的特殊值,具有很强的技巧性。因函数分解为二次函数与对数函数之和,故构造特殊值的反例时可以分别考虑二次函数与对数函数的零点,对数函数的零点为,而二次函数的零点为及,又知当时,零点,故易得,从而导出矛盾。

扩展链接】洛必达法则简介:

法则1 若函数和满足下列条件:(1)及;(2)在点的去心邻域内,与可导,且;(3),那么。

法则2 若函数和满足下列条件:(1)及;(2),和在与上可导,且;(3),那么。

法则3 若函数和满足下列条件:(1)及;(2)在点的去心邻域内,与可导且;(3),那么。

利用洛必达法则求未定式的极限是微分学中的重点之一,在解题中应注意:

将上面公式中的换成洛必达法则也成立。

洛必达法则可处理型。

在着手求极限以前,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。

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。

同步训练】1.已知函数。

1)若,求证:当时,;

2)若存在,使,求实数的取值范围。[ks5uks5uks5u]

思路引导】1)由题意对函数求导,然后构造函数,结合函数的性质即可证得题中的结论;

2)结合题意构造函数,结合其导函数的性质可得实数a的取值范围是。

设h(x)=(x≥e),则h’(x)=

u=lnx-,u’ =在[e,+∞递增。

x=e时,u=1->0,所以u>0在[e,+00)恒成立,h’(x)>0,在[e,+00)恒成立,所以h(x)[e,+∞递增。

x≥e,时h(x)min=h(e)=ee

需ea>eea>e

2.已知,是的导函数.

ⅰ)求的极值;

ⅱ)若在时恒成立,求实数的取值范围.

思路引导】ⅰ)求函数f(x)的导数g(x),再对g(x)进行求导g’(x),即可求出的极值;(ⅱ讨论以及时,对应函数f(x)的单调性,求出满足在时恒成立时a的取值范围.

详细解析】当时,由()可得().

故当时,于是当时,,不成立。

综上,的取值范围为.

3.已知函数.

ⅰ)若,求曲线在点处的切线方程;

ⅱ)求函数的单调区间;

ⅲ)设函数.若对于任意,都有成立,求实数的取值范围.

思路引导】ⅰ) 求出,可得切线斜率,根据点斜式可得切线方程;(ⅱ讨论三种情况,分别令得增区间,得减区间; (对于任意,都有成立等价于恒成立,利用导数研究函数的单调性,求出其最大值,进而可得结果。

详细解析】3)当,即时,在上恒成立,所以函数的增区间为,无减区间。

综上所述:当时,函数的增区间为,,减区间为;

当时,函数的增区间为,,减区间为;

当时,函数的增区间为,无减区间。

ⅲ)因为对于任意,都有成立,则,等价于。

令,则当时,.

因为当时,,所以在上单调递增。

所以。所以。

所以。 4.已知函数,.

ⅰ)当时,求证:过点有三条直线与曲线相切;

ⅱ)当时,,求实数的取值范围。

思路引导】1),设直线与曲线相切,其切点为,求出切线方程,且切线过点,可得,判断方程有三个不的根,则结论易得;

2) 易得当时,,设,则,设,则,分、两种情况讨论函数的单调性并求出最小值,即可得出结论;

法二:1)同法一得,设,求导判断函数的单调性,判断函数的零点个数,即可得出结论;

2)同法一。

详细解析】ⅱ)当时,,即当时,当时,,

设,则,设,则。

1)当时,,从而(当且仅当时,等号成立)

在上单调递增,又当时,,从而当时,在上单调递减,又,从而当时,,即。

于是当时,在上单调递增,又,从而当时,,即

于是当时,综合得的取值范围为。

当变化时,变化情况如下表:

恰有三个根,故过点有三条直线与曲线相切。

ⅱ)同解法一。

5.已知函数().

1)当曲线在点处的切线的斜率大于时,求函数的单调区间;

2)若对恒成立,求的取值范围。(提示:)

思路引导】1)考查函数的定义域,且 ,由,得。分类讨论:

当时,的单调递增区间为;

当时,的单调递减区间为。

2)构造新函数,令 ,则 ,,分类讨论:

当时,可得。

当时, .综上所述,.

详细解析】当时,令,得。

当时,,单调递增;当时,,单调递减。

所以当时,取得最大值。

故只需,即 ,化简得 ,令,得().

令 ()则 ,令,所以在上单调递增,又,,所以,,所以在上单调递减,在上递增,而, ,所以上恒有,即当时, .

综上所述,.

6.已知函数在点处的切线方程为,且。

ⅰ)求函数的极值;

ⅱ)若在上恒成立,求正整数的最大值。

思路引导】ⅰ)由函数的解析式可得,结合导函数与极值的关系可得,无极大值。

ⅱ)由题意结合恒成立的条件可得正整数的最大值是5.

详细解析】∴在区间上递增,在区间上递减,又∵

当时,恒有;当时,恒有;

使命题成立的正整数的最大值为。

7.已知函数,,其中,.

1)若的一个极值点为,求的单调区间与极小值;

2)当时,,,且在上有极值,求的取值范围。

思路引导】1)求导,由题意,可得,下来按照求函数的单调区间与极值的一般步骤求解即可;

2)当时,,求导,酒红色的单调性可得,进而得到。

又,,分类讨论,可得或时,在上无极值。

若,通过讨论的单调性,可得,或,可得的取值范围。

详细解析】的单调递增区间为,单调递减区间为,.

的极小值为。

8.已知函数。

1)求函数的图象在处的切线方程;

2)若任意,不等式恒成立,求实数的取值范围;

3)设,证明:.

思路引导】1) 求导,易得结果为;

2) 原不等式等价于,令, ,令,分, ,三种情况讨论函数的单调性,则可得结论;

3) 利用定积分求出m的值,由(2)知,当时, ,则, 令, ,求导并判断函数的单调性,求出, 即在上恒成立, 令,则结论易得。

详细解析】且时,,∴递增,∴ 不符合题意)

综上:.9.已知函数,为自然对数的底数).

1)讨论函数的单调性;

2)当时,恒成立,求实数的取值范围。

思路引导】1),分、两种情况讨论的符号,则可得结论;(2) 当时,原不等式可化为,令,则,令,则,进而判断函数的单调性,并且求出最小值,则可得结论。详细解析】

若,,在上单调递增;

若,当时,,单调递减;

当时,,单调递增。

10.设函数。

1)当时,求函数在点处的切线方程;

2)对任意的函数恒成立,求实数的取值范围。

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