5.导数压轴题基本问题之二——不等式恒成立求参数范围(3)

余年寄山水
523次浏览
2021年02月21日 07:21
最佳经验
本文由作者推荐

-

2021年2月21日发(作者:妖亦非妖)




《全国卷高考数学分析及应对》(淘宝的博 约书斋店铺)一书在编者的话中把导数压轴题题分为了四类基


本问题,转化为这些基本问 题,这是解决压轴题的基本思路,从六个方面总结了恒成立求参数范围。



5.


导数压轴题基本问题之二——不等式恒成立求参数范围

< br>一、分离参数或直接讨论法



1.



2013


新课标


1


)已知函数



f



(


x


)





x





ax





b




g


(


x


)





e



(


cx





d



)



,若曲线



y





f



(


x


)




曲线


y



g


(


x


)



都过点



P(0



2)


,且在点



P



处有相同的切线


y




4


x




2



(Ⅰ)求


a




b





2


x







c




d



的值



(Ⅱ)若


x


≥-


2



时,



f



(


x


)




kg


(


x


)



,求



k



的取值范围。



【解析】(Ⅰ)


a


=4



b


=2



c


=2



d


=2


(略)



(Ⅱ)法一:(直接讨论,通过特殊位置缩小参数的范围,减少讨论)



由(Ⅰ)知,


f


(


x


)




x


2





4


x




2




g


(


x


)





2


e


x



(


x



1)





x


2


设函数


F


(


x


)



=


kg


(


x


)




f


(


x


)



=



2


ke



(


x




1)





x



4


x




2




x






2


),












x


x





F


(


x


)



=



2


ke


(


x




2)



2


x






4


=


2(


x




2)(


ke



1)










F


(0)





0



2



由题设可得




F



< /p>


2






0


,即


1




k





e


,令


F



(


x


)



=0



得,


x


1



=



ln


k





x


2 < /p>


=



2




















①若


1




k





e



,则-


2




x



0


,∴当



x




(



2,



x



)



时,


F



(


x


)




0


,当



x




(


x



,






)



时,


F



(


x


)


2









1




1



1



0


,即



F



(


x


)





(



2,



x


1


)



单调递减,在



(


x


1



,






)



单调递增,故



F



(


x


)





x


=


x


1



取最小值



F



(



x


1



)







F


(


x


1



)



=



2


x


1





2




x


1





4


x


1





2



=




x


1



(


x


1





2)




0




∴当


x


≥-


2



时,



F



(


x


)




0


,即



f



(


x


)





kg



(



x


)



恒成立,



2




②若


k



e



,则



F


< /p>



(


x


)



=



2


e



(


x





2)(


e





e



)





∴当


x


≥-


2



时,



F


< /p>



(


x


)




0


,∴



F



(


x


)




(


-2,+∞)单调递增,而

< p>
F


(



2)



=0




2< /p>


2


x


2



∴当


x


≥-


2



时,



F



(


x


)




0


,即



f



(


x


)





kg



(



x


)



恒成立,






综上所述,


k


的取值范围为


[1,


e



].


2


二、通过特殊点的邻域或几何意义找答案



2.



2008


全国


2



21


题)设函数



f



(


x


)







sin


x




2



cos


x





(Ⅰ)求


f


(


x


)



的单调区间;




(Ⅱ)如果对任何


x




0



,都有


f


(


x


)




ax


,求


a


的取值范围.



《全国卷高考数学分析及应对》(淘宝的博约书斋店铺)一书在编者的话中把导数压轴题题分为了四类基


本问题,转化为这些基本问题,这是解决压轴题的基本思路,从六个方面总结了恒成立求参数 范围。



《全国卷高考数学分析及应对》(淘宝的博约书斋店铺 )一书在编者的话中把导数压轴题题分为了四类基


本问题,转化为这些基本问题,这是解 决压轴题的基本思路,从六个方面总结了恒成立求参数范围。




【解析】(Ⅰ)略;(Ⅱ)令


g


(


x


)




ax



f


(


x


)



,则







(因为


g



0






0




g



x






0



对任意的


x


恒成立,则


g


'




0






0



,若


g


'




0






0



,则由图像知



1


x




0


必为函数的极小值点,则



g


' '



0





0


。此题由



g


'



0





0




a





3



,此类型的题目常常



非常特殊,在


x




0



单增,也在




0,






单增。)





法一:①当







1




时,





(2





cos



x


)


2





3





(2



cos


x


)


所以


g



x






0,






单增,则


g



x





g



0






0



恒成立。



a




3


1


3








g


(


x


)



a








2 cos


x




1



1




2 cos


x




1







cos


x




1


2
















2





(2



cos


x


)



0









2


②当


0




a






时,


g


'




0





a











1



0,


g


'









a




1



0


,则



g


'



x






0,






必有零 点,设



3
















最小的零点为


x


0



,则当


x





0,


x


0




时,


g


'




x






0



,即


g



x






0,


x


0




单减,从而当


x





0,


x


0





时,


g



x





g



0






0



,与题设矛盾。





1



< /p>








综上:


a


的取值范围是


















3


法二:(


f


(


x


)




ax


几何意义很明显,即


y



f



x



图像恒在


y



ax


下方,因为


y



f



x





y




ax


恒过




0, 0



,则直线的斜率


a


大于


y



f



x




x




0



处切线斜率,而此类型的题目常




常非常特殊,


y



f



x




x




0



处切线斜率最大。)




g


(


x


)




a






(2



cos


x


)
































2 cos


x




1
















(由这个结构联想到二次式结构或利用均值不等式的结构)









2






3









1





2



1













1



a









3












a







2





2



cos


x




(2



cos


x


)






3







3













2



cos


x

















t








4


t




4




1




(或令




a



t



1


2





t


2



6


t




9



a





9




a





3






t




2 cos


x



1,





g


(


x


)




a





(2





2


t






t



6
















)











1





















时,



故当














a





g


(


x


)




0



























3












































































2






























































g


(0)





0



,所以当


x




0



时,


g


(


x


)




g


(0)





0



,即


f


(


x


)




ax





0




a





1


3



时,令



h


(


x


)



sin


x




3


ax



,则



h



(


x


)



cos


x




3


a




< /p>


《全国卷高考数学分析及应对》(淘宝的博约书斋店铺)一书在编者的话中把导数压轴题题 分为了四类基


本问题,转化为这些基本问题,这是解决压轴题的基本思路,从六个方面总 结了恒成立求参数范围。



《全国卷高考数学分析及应对》(淘 宝的博约书斋店铺)一书在编者的话中把导数压轴题题分为了四类基


本问题,转化为这些 基本问题,这是解决压轴题的基本思路,从六个方面总结了恒成立求参数范围。



x




0 arccos 3


a






h


(


x


)




0 arccos 3


a







h


(


x


)





0













故当



时,






.因此



上单调增加.




故当


x




(0



arccos 3


a


)



时,


h


(


x


)




h


(0)





0



,即



sin


x




3


ax





于是,当


x




(0



arccos 3


a


)



时,


f


(


x


)











a




0



时,有


f










0



a






π



1




π


sin


x






sin


x



ax






2



cos


x




3







2



22



1








因此,


a


的取值范围是





















3


点评:这样的题目,全国卷多次考查,但也有例外,如下。



变式:已知函数


f



x





ax




cos


x


,


x





0,



< /p>






1




讨论



f




x



单调性;





2






f




x






1





sin



x



恒成立,求



a



的取值范围。




点评:此题如果改为


f



x






1





sin


x


,解法如上。函数可以改为


ax




1





sin


x




cos


x


,由






图像容易得到答案。



三、直接转化为最值且极值点易求




f


'




x


0







0




x


0







a



,得到单调区间和最值


f



x


0







0



,全部消掉,得到关于


a





的超越不等式,找零点找单调性即可。



x



1


3.



已知函数


f


(


x


)





ln(


ax



1)





x




1



,


a



R





1


)若



f



(


x


)





x




1



时取到极值,求



a



的值及



f



(


x


)



的图象在



x




1



处的切 线方程;



2


)当


x





0



时,



f



(


x


)





ln 2



恒成立,求



a



的取值范围.




解析:(


1




f



' (


x


)















2


2


ax



1



(1




x


)



(


ax




1)(1




x


)






f


(


x


)




x



1



时取到极值,∴


f


'(1)





0



,解得


a



1


故在


x



1



处的切线方程为:



y





ln 2



a



2



ax


2




a




2

















ax


2



a




2






2


)由定义域知:



ax




1





0



对于



x





0



恒成立,可得



a





0


f


'(


x


)






1


)(1




x


)


2


(


ax














①当


a




0



时,在



(0,





)



上,



f



'(


x


)





0



恒成立,所以此时



f



(


x


)





(0,





)



递减



《全国卷高考数学分析及应对》 (淘宝的博约书斋店铺)一书在编者的话中把导数压轴题题分为了四类基


本问题,转化为 这些基本问题,这是解决压轴题的基本思路,从六个方面总结了恒成立求参数范围。


-


-


-


-


-


-


-


-