5.导数压轴题基本问题之二——不等式恒成立求参数范围(3)
-
《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
p>
,
g
(
x
)
=
e
(
cx
d
)
,若曲线
y
f
(
x
)
和
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
(
p>
2,
x
)
时,
F
(
x
)
<
0
,当
x
(
x
,
)
时,
F
(
x
)
2
1
1
1
>
0
,即
F
(
x
)
在
(
2,
x
1
)
单调递减,在
(
x
1
,
)
单调递增,故
F
(
x
)
在
x
=
x
1
取最小值
F
(
x
1
)
,
而
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
)
p>
在
(
-2,+∞)单调递增,而
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
第
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 p>
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
且
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
得
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
在
p>
0,
p>
单增,则
g
x
g
0
0
恒成立。
a
3
1
3
g
p>
(
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
在
p>
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
在
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
与
y
ax
恒过
0,
0
,则直线的斜率
a
大于
y
f
x
在
x
0
处切线斜率,而此类型的题目常
常非常特殊,
y
f
x
在
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
则
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
又
g
(0)
0
,所以当
x
≥
0
时,
g
(
x
)
≥
g
(0)
0
,即
f
(
x
)
≤
ax
.
当
0
a
1
3
时,令
h
(
x
)
sin
x
3
ax
,则
h
(
x
p>
)
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
在
,
,
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
)
当
a
≤
0
时,有
f
0
≥
a
.
π
p>
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
)
p>
讨论
f
x
p>
单调性;
(
2
)
若
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
由
f
'
x
0
0
得
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
)
在
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
)
在
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
p>
)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
)
在
(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。