
1.指對形式同時(shí)出現(xiàn),可能需要利用指對同構(gòu)來解決問題
2.跨階同構(gòu)的幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié):
(1)指對各一邊,參數(shù)是關(guān)鍵,湊形是難點(diǎn).
(2)湊形的常用方法:為了實(shí)現(xiàn)不等式兩邊“結(jié)構(gòu)”相同的目的,需時(shí)時(shí)對指對式進(jìn)行“改頭換面”,常用的方法有:、、、、、,有時(shí)也需要對兩邊同時(shí)加、乘某式等.
3.常見同構(gòu)式:
(1)與型:,;
(2)與型:,.
4.幾個(gè)常用函數(shù)的圖象:
【典型題示例】
例1 (2022·江蘇天一中學(xué)期末·16)已知函數(shù)(),若對于任意,恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍是 .
A. ; B. ; C. ; D. .
【答案】A
【解析】,即
兩邊同時(shí)除以得
兩邊同時(shí)除以得,即
設(shè)函數(shù),易得在單增
所以,易知,故
設(shè),易得
所以,故,選A.
例2 (2022·江蘇省G4(揚(yáng)州中學(xué)、蘇州中學(xué)、鹽城中學(xué)、常州中學(xué))高三上學(xué)期12月階段檢測)若不等式eq 2e\s\up6(x)-2>-aln(x+1)+(a+2)x對x∈(0,+∞)恒成立,其中e為自然對數(shù)的底數(shù),則實(shí)數(shù)a的取值范圍為
A.(-∞,2) B.(-∞,2] C.(2,+∞) D.[2,+∞)
【答案】B
【分析】運(yùn)用同構(gòu)對不等式進(jìn)行變形,使得兩邊“結(jié)構(gòu)相同”,由于式子中含有ex、ln(x+1)及關(guān)于x的一次式,故應(yīng)考慮“跨階同構(gòu)”,即對不等式變形時(shí),應(yīng)使得不等式兩邊一邊含ex、另一邊含ln(x+1).
【解析】對eq 2e\s\up6(x)-2>-aln(x+1)+(a+2)x變形得:2ex-ax>2(x+1)-aln(x+1)
一方面,2ex-ax=2ex-a ln ex,
所以問題轉(zhuǎn)化為2ex-a ln ex>2(x+1)-aln(x+1)對x∈(0,+∞)恒成立
又因?yàn)閑x>x+1,設(shè)f(x)=2ex-ax,則f(x) 在(0,+∞)為增函數(shù)
故f/(x)=2ex-a≥0恒成立,故a≤2.
例3 已知函數(shù),若,則的取值范圍是 .
【答案】
【解析】由移項(xiàng)得:
(說明:將變量移至一邊的原則進(jìn)行變形)
即,兩邊同時(shí)加(x-1)得
(說明:系數(shù)升指數(shù)、按左右結(jié)構(gòu)相同的原則進(jìn)行變形)
即
設(shè),則,所以單增
所以,即
設(shè),則,所以在單減,在單增,
所以,所以.
點(diǎn)評:
對原不等式同解變形,如移項(xiàng)、通分、取對數(shù)、系數(shù)升指數(shù)等,把不等式轉(zhuǎn)化為左右兩邊是相同結(jié)構(gòu)的式子的結(jié)構(gòu),根據(jù)“相同結(jié)構(gòu)”構(gòu)造輔助函數(shù).
例4 設(shè)a,b都是正數(shù),若aea+1+b<blnb(其中e 是自然對數(shù)的底數(shù)),則( )
A.ab>e; B.b>ea+1; C.ab<e; D.b<ea+1.
【答案】B
【解析】由已知aea+1+b<blnb移項(xiàng)整理得aea+1<blnbe,
為了實(shí)現(xiàn)“一邊一個(gè)變量”,兩邊同時(shí)除以e得aea<belnbe,
為了實(shí)現(xiàn)“兩邊結(jié)構(gòu)相同”,對左邊“降階”得aea=ea·lnea
故ea·lnea<belnbe (#)
設(shè)fx=x·lnx,(#)即為fea< fbe
∵a>0,∴ea>1
∵blnb-1>0,b>0,∴l(xiāng)nb>1,故b>e,be>1
當(dāng)x>1時(shí),f'x=1+lnx>0,fx單增
∴ea< be,即 ea+1<b,選B.
例5 已知函數(shù)(),若恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍是 .
【答案】
【解析】∵
∴
兩邊加上得
設(shè),則其單增
∴,即
令,則
∵的定義域是
∴當(dāng)時(shí),,單增;當(dāng)時(shí),,單減
∴當(dāng)時(shí),取得極大值即為最大值,且
∴,∴即為所求.
例6 設(shè)實(shí)數(shù)λ>0,若對任意的x∈(0,+∞),不等式eλx-lnxλ≥0恒成立,則λ的取值范圍是 .
【答案】[1e,+∞)
【解析】由eλx-lnxλ≥0得eλx≥lnxλ,即λxeλx≥lnx?elnx對任意的x∈(0,+∞)恒成立.
設(shè)f(t)=tet,則f(λx)≥f(lnx)對任意的x∈(0,+∞)恒成立,
又f't=tet+et=(t+1)et,
∴當(dāng)t0,f(t)單調(diào)遞增.畫出圖象為
①當(dāng)x≥1e時(shí),t1=λx>0,t2=lnx>-1,此時(shí)函數(shù)f(t)單調(diào)遞增,∴f(t1)>f(t2),
即f(λx)≥f(lnx),所以λx≥lnx對任意的x∈(0,+∞)恒成立,∴λ≥lnxx對任意的x∈(0,+∞)恒成立.
設(shè)gx=lnxx,x>0,則g'x=1-lnxx2,則當(dāng)01的情形,亦即λxeλx≥lnx?elnx.
設(shè)f(t)=tet(t>0),則f't=tet+et=t+1et>0,
ft在t∈(0,+∞)上為增函數(shù).
由fλx≥flnx得,λx≥lnx,即λ≥lnxx,故λ≥lnxxmax
設(shè)gx=lnxx,x>0,則g'x=1-lnxx2,
gxmax=ge=1e,∴λ≥1e.
【解析三】由eλx-lnxλ≥0得eλx≥lnxλ,λeλx≥lnx,即(λx)eλx≥xlnx對任意的x∈(0,+∞)恒成立.
當(dāng)x∈(0,1]時(shí),總有λxeλx>0,xlnx≤0.
只需考慮x>1的情形,亦即eλxlneλx≥xlnx.
設(shè)f(t)=tlnt(t>1),則f't=1+lnt>0,
ft在t∈(1,+∞)上為增函數(shù).
由feλx≥fx得,eλx≥x,即λ≥lnxx,故λ≥lnxxmax
設(shè)gx=lnxx,x>0,則g'x=1-lnxx2,
gxmax=ge=1e,∴λ≥1e.
【解析四】由eλx-lnxλ≥0得eλx≥lnxλ,λeλx≥lnx,即(λx)eλx≥xlnx對任意的x∈(0,+∞)恒成立.
當(dāng)x∈(0,1]時(shí),總有λxeλx>0,xlnx≤0.
只需考慮x>1的情形,得λx+ln?(λx)≥ln?x+ln?(lnx).
設(shè)ft=t+lnt(t>1),則f't=1+1t>0,
ft在t∈(1,+∞)上為增函數(shù).
由fλx≥flnx得,λx≥lnx,即λ≥lnxx,故λ≥lnxxmax
設(shè)gx=lnxx,x>0,則g'x=1-lnxx2,
gxmax=ge=1e,∴λ≥1e.
例7 對于任意實(shí)數(shù),不等式恒成立,則的取值范圍是 .
【答案】
【解析一】將變形為,(說明:將參數(shù)移至一邊)
兩邊同時(shí)乘x得(說明:目的是湊右邊的結(jié)構(gòu))
即(說明:目的是湊左右兩邊的結(jié)構(gòu)相同)(#)
設(shè),則,單增
故由(#)得,
再令,則,易知當(dāng)
所以,即.
【解析二】將變形為,即
設(shè),易知單增
故(以下同解法一,從略).
點(diǎn)評:
為了實(shí)現(xiàn)不等式兩邊“結(jié)構(gòu)”相同的目的,需時(shí)時(shí)對指對式進(jìn)行“改頭換面”,常用的恒等變形的方法有:x=elnx(x>0),x=lnex(x∈R).
xex=ex+lnx;x+lnx=lnxex.
xex=elnx-x; x-lnx=lnexx.
x2ex=ex+2lnx;x+2lnx=lnx2ex.
exx2=ex-2lnx; x-2lnx=lnexx2.
有時(shí)也需要對兩邊同時(shí)加、乘某式等.
與為常見同構(gòu)式:,;與為常見同構(gòu)式:,.
【鞏固訓(xùn)練】
1.設(shè)實(shí)數(shù),若對任意的,不等式成立,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是( )
A.B.C.D.
2. 設(shè)實(shí)數(shù),若對任意的,不等式恒成立,則的最大值是( ).
3.若對一切正實(shí)數(shù)x恒成立,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是
B.(-∞,1]C.(-∞,2]D.(-∞,e]
4.已知函數(shù),(其中a為參數(shù)),若對任意x(0,),不等式成立,則正實(shí)數(shù)a的取值范圍是 .
5. 對于任意實(shí)數(shù),不等式恒成立,則的最大值是_____.
6. 關(guān)于的不等式對任意(其中)恒成立,則的取值范圍是_____.
7. 關(guān)于的不等式對任意恒成立,則的取值范圍是_____.
8.已知函數(shù)fx=(x+1x)lnx,gx=memx+m若對任意的x∈(0,+∞),不等式2fx-gx≤0恒成立,則m的取值范圍是 .
9.( 2022·江蘇數(shù)學(xué)基地校聯(lián)考·22改編)已知函數(shù)eq f(x)=ae\s\up6(x)-lnx-lna,當(dāng)x>0時(shí),f(x)≥eq \f(5,2),則a的取值范圍是 .
10.(2022·江蘇天一中學(xué))已知關(guān)于的不等式在上恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍為_________.
【答案與提示】
1.【答案】D
【分析】把不等式成立,轉(zhuǎn)化為恒成立,設(shè)函數(shù),進(jìn)而轉(zhuǎn)化為恒成立,得出恒成立,構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求得函數(shù)的單調(diào)性與最值,即可求解.
【解析】因?yàn)椋坏仁匠闪?,即成立,即?br>進(jìn)而轉(zhuǎn)化為恒成立,
構(gòu)造函數(shù),可得,
當(dāng),,單調(diào)遞增,
則不等式恒成立等價(jià)于恒成立,即恒成立,
進(jìn)而轉(zhuǎn)化為恒成立,
設(shè),可得,
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,
所以當(dāng),函數(shù)取得最大值,最大值為,
所以,即實(shí)數(shù)m的取值范圍是. 故選:D.
2. 【答案】
【提示】變形為,構(gòu)造函數(shù),等價(jià)轉(zhuǎn)化為,即,只需,答案為.
3.【答案】B
【解析】(利用同構(gòu))由得,兩邊同時(shí)加
即
設(shè),則,單增
,即,故恒成立
恒成立
設(shè),易得,所以.
4.【答案】
【解析】構(gòu)建同構(gòu)式處理不等式
由得,即,
兩邊同時(shí)加得
令,則,
∵為單調(diào)增函數(shù) ∴,即,
令,則
∴在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,∴,
∴,解得.
5.【答案】e
【提示】變形為.
6.【答案】
【提示】變形為.
7.【答案】
【提示】變形為,利用.
8.【答案】[2e,+∞)
【解析】2fx-gx≤0轉(zhuǎn)化為(x2+1)lnx2≤mxemx+mx,即x2lnx2+lnx2≤mxemx+mx,設(shè)ft=tet+t,則flnx2≤f(mx)對任意的x∈(0,+∞)恒成立,
又f't=tet+et+1=t+1et+1>0,f(t)單調(diào)遞增
所以lnx2≤mx,m≥2lnxx,易求得m≥2e
∴實(shí)數(shù)m的取值范圍是[2e,+∞).
9.【答案】
10.【答案】(,)
【分析】由題可得,可構(gòu)造函數(shù)則,再求函數(shù)的最大值即可.
【解析】關(guān)于的不等式在上恒成立,則,
設(shè),∴
∵,
∴在上單調(diào)遞增,
∴即,
設(shè),
∴,令,得,
當(dāng)時(shí),函數(shù)單調(diào)遞增,
當(dāng)時(shí),函數(shù)單調(diào)遞減,
∴,
∴
故答案為:(,).函數(shù)表達(dá)式
圖像
函數(shù)表達(dá)式
圖像
函數(shù)極值點(diǎn)
函數(shù)極值點(diǎn)
函數(shù)極值點(diǎn)
函數(shù)極值點(diǎn)
過定點(diǎn)
函數(shù)極值點(diǎn)
函數(shù)極值點(diǎn)
函數(shù)極值點(diǎn)
函數(shù)極值點(diǎn)
這是一份高考數(shù)學(xué)導(dǎo)數(shù)專題-31.同構(gòu)攜手放縮,共13頁。
這是一份高考數(shù)學(xué)導(dǎo)數(shù)專題-7同構(gòu),共6頁。試卷主要包含了直接變形,先湊再變形等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份2022高考數(shù)學(xué)選填經(jīng)典題型匯編 題型15 跨階同構(gòu),共8頁。
微信掃碼,快速注冊
注冊成功