数学竞赛作业分析

发布 2022-07-02 04:46:28 阅读 6847

利用导数证明不等式。

知识梳理。1、几种常见函数的导数。

2、函数的单调性。

在某个区间(a,b)内如果, 那么函数在这个区间内单调递增;如果 ,那么函数在这个区间内单调递减。

3、函数的极值。

1)设函数在点附近有定义,如果对附近的所有点,都有则是函数的一个极大值,记作;如果对附近的所有点,都有,则是函数的一个极小值,记作。极大值与极小值统称为极值。

2)判断是极值的方法。

一般地,当函数在处连续时,a)如果在附近的左侧,右侧,那么是极大值;

b)如果在附近的左侧,右侧,那么是极小值。

(3)函数在一点的导数为0是函数在这取极值的必要非充分条件。

4、函数的最值。

1)在闭区间[a,b]上连续的函数在[a,b]上必有最大值与最小值;

(2)设函数在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,先求在(a,b)内的极值;将的各极值与、比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值。

例题精讲。例1、(2024年课标全国ⅱ第21题)已知函数。

1)设是的极值点,求,并讨论的单调性。

2)当时,证明。

分析:(1)根据函数在某点取到极值,得出该函数在该点的导数为0,再利用函数的导数在该函数的定义域内与0比较大小,再求出该函数在其定义域内的单调性。

2)构造函数,转化证明,再求函数的单调区间,判断区间端点处的函数值与0的关系,最后判断定义域内与0的大小关系。

证明:(1).

由是的极值点得,所以。

于是,定义域,.

函数在上单调递增,且,因此当时,,当时,.

所以在上单调递减,在上单调递增。

2)当,时,,故只需证时,.

当时,函数在上单调递增。

又当,,故在有唯一实数根, 且。

当时,;当时,,从而当时,取得最小值。

由得,,故 .

综上,当时,.

点评:本题考查的重点是利用导数证明不等式的思想,即构造一个新的函数,将原题要证的转化证这个新函数在其定义域里与0的大小关系即。

练习1(2024年课标ⅰ第21题)设函数,曲线在点处的切线方程为。

1)求a,b;

(2)证明:

分析:(1)由在点处的切线方程,可知在该点函数的导数值为e且该点在切线方程上。注意该函数的定义域。

2)由(1)可函数化成没有参数的方程,可构造两个函数,转化比较这两个函数的最大值与最小值即可。

解(1):函数的定义域为,.

由题意可得,,.

故a=1,b=2.

2)证明:由(1)知,,从而等价于。

设函数,则。

所以当时,;当时,.

故在上单调递减,在上单调递增,从而在上的最小值为。

设函数,则。

所以当时;当时,.

故在上单调递增,在上单调递减,从而在上的最大值为。

综上,当时,,即。x

点评:本题考查的重点是利用导数证明不等式的思想,而它与例1不同的是函数比1大,1也是个很特别的数,可构造出两个新的函数,将原题要证的转化证这两个新函数在其定义域里比较大小。那只需证较大的函数的最小值比较小函数的最大值还大即可。

利用导数求函数在其定义域的最值得方法来求。

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