
一.基本原理與解題方法
1.極值點(diǎn)偏移現(xiàn)象
(1).已知函數(shù)的圖象的極值點(diǎn)為,若的兩根的中點(diǎn)剛好滿足即極值點(diǎn)在兩根的正中間,此時(shí)極值點(diǎn)沒(méi)有偏移,函數(shù)在兩側(cè),函數(shù)值變化快慢相同,如圖(1).
(2).若,則極值點(diǎn)偏移,此時(shí)函數(shù)在兩側(cè)的函數(shù)值變化快慢不同,如圖(2)(3).
2.極值點(diǎn)偏移題目特征:
①.函數(shù)的極值點(diǎn)為;
②.函數(shù),然后證明:或.
3.構(gòu)造偏差證明極值點(diǎn)偏移的基本方法:
①.構(gòu)造一元差函數(shù)或是;
②.對(duì)差函數(shù)求導(dǎo),判斷單調(diào)性;
③.結(jié)合或,判斷的符號(hào),從而確定與的大小關(guān)系;
④.由的大小關(guān)系,得到,(橫線上為不等號(hào));
⑤.結(jié)合單調(diào)性得到,進(jìn)而得到.
二.典例分析
類型1.構(gòu)造偏差函數(shù)證明極值點(diǎn)偏移
例1.(2021新高考1卷)已知函數(shù).
(1)討論的單調(diào)性;
(2)設(shè)為兩個(gè)不相等的正實(shí)數(shù),且,證明:.
解析:(1)函數(shù)的定義域?yàn)?,又,?dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,故的遞增區(qū)間為,遞減區(qū)間為.
(2)因?yàn)椋?,即?br>故,設(shè),由(1)可知不妨設(shè).
因?yàn)闀r(shí),,時(shí),,
故.先證:,若,必成立.若, 要證:,即證,而,故即證,即證:,其中.設(shè),
則,因?yàn)?,故,故,所以,故在為增函?shù),所以,故,即成立,所以成立,綜上,成立.
練習(xí)1. 已知函數(shù)(a為常數(shù)).
(1)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;
(2)若存在兩個(gè)不相等的整數(shù),滿足,求證:.
解析:(1)的定義域?yàn)椋?br>(1)當(dāng)時(shí),恒有,故在上單調(diào)遞增;
(2)當(dāng)時(shí),由,得,故在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,綜上(1)(2)可知:當(dāng)時(shí),的單調(diào)遞增區(qū)間為;
當(dāng)時(shí),的單調(diào)遞增區(qū)間為,單調(diào)遞減區(qū)間為;
(2)由(1)知時(shí),在上單調(diào)遞增,若,
則不合題意;故,而在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
若存在兩個(gè)不相等的正數(shù),滿足,則,必有一個(gè)在上,另一個(gè)在,不妨設(shè),則,
又由(1)知時(shí),,即,所以,
因?yàn)椋?,又因?yàn)樵谏蠁握{(diào)遞減,所以,即.
從上述的例子可以看出,構(gòu)造偏差函數(shù)的實(shí)質(zhì)是利用函數(shù)單調(diào)性在解(證明)不等式,當(dāng)雙變量分別位于極值點(diǎn)兩側(cè)時(shí),可將一側(cè)的變量利用所證結(jié)論(極值點(diǎn)偏移)轉(zhuǎn)化到同一側(cè)利用函數(shù)單調(diào)性完成證明.于是,構(gòu)造偏差函數(shù)還可以用于下面的乘積型偏移.
類型2.乘積型偏移
例2.(2022全國(guó)甲卷)已知函數(shù).
(1)若,求a的取值范圍;
(2)證明:若有兩個(gè)零點(diǎn),則.
解析:(1)的取值范圍為
(2)由題知,一個(gè)零點(diǎn)小于1,一個(gè)零點(diǎn)大于1,不妨設(shè),要證,即證,因?yàn)?,即證,因?yàn)?即證
即證,即證
下面證明時(shí),,設(shè),
則
,設(shè)
所以,所以,所以,所以在單調(diào)遞增
即,所以,令
,所以在單調(diào)遞減
即,所以;綜上,,所以.
點(diǎn)評(píng):因?yàn)?,即證,實(shí)質(zhì)就是偏差函數(shù)的核心思想!
練習(xí)2.設(shè)函數(shù),已知直線是曲線的一條切線.
(1)求的值,并討論函數(shù)的單調(diào)性;
(2)若,其中,證明:.
解析:(1)設(shè)直線與曲線相切于點(diǎn),
,;
又,,即;
設(shè),則,在上單調(diào)遞增,
又,有唯一零點(diǎn),,,解得:;
,,
則當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;
在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
(2)由(1)知:;當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),,;要證,只需證;
在上單調(diào)遞減,只需證,
又,則只需證對(duì)任意恒成立;
設(shè),;
設(shè),則,
在上單調(diào)遞減,,
又當(dāng)時(shí),,,
在上單調(diào)遞增,,
即在時(shí)恒成立,又,
,原不等式得證.
類型3.拐點(diǎn)偏移
當(dāng)理解到偏差函數(shù)的本質(zhì)時(shí),很多不是極值點(diǎn)偏移的雙變量問(wèn)題也可利用它來(lái)解決,例如下面的拐點(diǎn)偏移.
無(wú)偏移 偏移之后
所以,拐點(diǎn)偏移類的題目的命制特點(diǎn)便是:已知函數(shù)滿足,證明:或者,讀者應(yīng)該注意其與極值點(diǎn)偏移在命題表述上的區(qū)別. 下面我們通過(guò)幾個(gè)例題來(lái)展示拐點(diǎn)偏移類問(wèn)題的解法,其依然是構(gòu)造偏差函數(shù)來(lái)證明偏移.
例3.已知函數(shù).
(1)求的極大值;
(2)設(shè),是兩個(gè)不相等的正數(shù),且,證明:.
解:因?yàn)榈亩x域?yàn)?,?br>當(dāng)時(shí),,此時(shí)函數(shù)單調(diào)遞增,
當(dāng)時(shí),,此時(shí)函數(shù)單調(diào)遞減,
所以,函數(shù)的極大值為.
(2)證明:因?yàn)?,則,即,
由(1)知,函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
因?yàn)?、是兩個(gè)不相等的正數(shù),且滿足,不妨設(shè),
構(gòu)造函數(shù),則,
令,則.
當(dāng)時(shí),,則,此時(shí)函數(shù)單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),,則,此時(shí)函數(shù)單調(diào)遞減,
又因?yàn)楹瘮?shù)在上連續(xù),故函數(shù)在上單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),,即,故函數(shù)在上為增函數(shù),
故,所以,,
且,函數(shù)在上為減函數(shù),故,則.
練習(xí)3.已知函數(shù),其定義域?yàn)?(其中常數(shù),是自然對(duì)數(shù)的底數(shù))
(1)求函數(shù)的遞增區(qū)間;
(2)若函數(shù)為定義域上的增函數(shù),且,證明: .
解析:(2)∵函數(shù)為上的增函數(shù),∴,即,
注意到,故,∴不妨設(shè),
欲證,只需證,只需證,
即證,即證,
令,,只需證,
∴ ,
下證,即證,
由熟知的不等式可知,
當(dāng)時(shí),即,
∴ ,
易知當(dāng)時(shí),,∴,
∴,
∴,即單調(diào)遞增,即,從而得證.
總練習(xí)題(2016全國(guó)1卷)已知函數(shù)有兩個(gè)零點(diǎn).
(1)求的取值范圍;
(2)設(shè)是的兩個(gè)零點(diǎn),證明:.
解析:(1)過(guò)程略去,綜上,的取值范圍為.
(2)不妨設(shè),由(1)知,,在單調(diào)遞減,所以等價(jià)于,即.
由于,而,所以
.
設(shè),則.
所以當(dāng)時(shí),,而,故當(dāng)時(shí),.
從而,故.
這是一份高考數(shù)學(xué)導(dǎo)數(shù)專題-19.函數(shù)的凸凹性及應(yīng)用,共5頁(yè)。試卷主要包含了定義,常用性質(zhì),這樣,點(diǎn)就是曲線的一個(gè)拐點(diǎn)等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高考數(shù)學(xué)導(dǎo)數(shù)專題-5.三次函數(shù)圖象與應(yīng)用,共8頁(yè)。試卷主要包含了根的個(gè)數(shù),極值情況,對(duì)稱中心,三次方程根與系數(shù)得關(guān)系等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份專題09 一元函數(shù)的導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用(利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)圖象及性質(zhì),全題型壓軸題) 高考數(shù)學(xué)壓軸題(新高考版),文件包含專題09一元函數(shù)的導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)圖象及性質(zhì)全題型壓軸題教師版docx、專題09一元函數(shù)的導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)圖象及性質(zhì)全題型壓軸題學(xué)生版docx等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共33頁(yè), 歡迎下載使用。
統(tǒng)考版2024高考數(shù)學(xué)二輪專題復(fù)習(xí)專題六函數(shù)與導(dǎo)數(shù)第3講導(dǎo)數(shù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用理
統(tǒng)考版2024高考數(shù)學(xué)二輪專題復(fù)習(xí)專題六函數(shù)與導(dǎo)數(shù)第4講導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用理
高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題4.2 應(yīng)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性(講)
【高考真題解密】高考數(shù)學(xué)真題題源——專題06《函數(shù)與導(dǎo)數(shù):導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用》母題解密(新高考卷)
微信掃碼,快速注冊(cè)
注冊(cè)成功