
【知識(shí)導(dǎo)圖】
【考點(diǎn)分析】
考點(diǎn)一:雙變量同構(gòu)問(wèn)題
規(guī)律方法 含有地位相等的兩個(gè)變量的不等式(方程),關(guān)鍵在于對(duì)不等式(方程)兩邊變形或先放縮再變形,使不等式(方程)兩邊具有結(jié)構(gòu)的一致性,再構(gòu)造函數(shù),利用函數(shù)的性質(zhì)解決問(wèn)題.
【例1】已知函數(shù)f(x)=lnx+ax2?3x.
(1)若函數(shù)f(x)的圖像在點(diǎn)1,f1處的切線方程為,求函數(shù)f(x)的極小值;
(2)若a=1,對(duì)于任意x1,x2∈[1,5],當(dāng)x1mx2?x1x1?x2恒成立,求實(shí)數(shù)m的取值范圍.
【解析】(1)解:f(x)=lnx+ax2?3x的定義域?yàn)?0,+∞),f'(x)=1x+2ax?3
由函數(shù)f(x)在點(diǎn)1,f1處的切線方程為y=?2,
得f'1=1+2a?3=0,解得a=1,
此時(shí)f(x)=lnx+x2?3x,f'(x)=1x+2x?3=2x2?3x+1x.
令f'(x)=0,解得x=1或x=12.
當(dāng) 0mx1?mx2, 即 fx1?mx1>fx2?mx2 因?yàn)?x1,x2∈1,5, 且 x10時(shí)解得,00,?t在1,+∞上遞增,?t>?1=0,
所以lnt>2(t?1)t+1成立,
即fx1?fx2x1?x2>4a?12.
【變式2】已知函數(shù)fx=exln1+x.
(1)求曲線y=fx在點(diǎn)0,f0處的切線方程;
(2)設(shè)gx=f'x,討論函數(shù)gx在[0,+∞)上的單調(diào)性;
(3)證明:對(duì)任意的s,t∈0,+∞,有fs+t>fs+ft.
【解析】(1)解:因?yàn)?fx=exln1+x, 所以 f0=0, 即切點(diǎn)坐標(biāo)為 0,0,
又 f'x=exln1+x+11+x,
∴ 切線斜率 k=f'0=1
∴ 切線方程為: y=x
(2) 解: 因?yàn)?gx=f'x=exln1+x+11+x,
所以 g'x=exln1+x+21+x?11+x2,
令 ?x=ln1+x+21+x?11+x2,
則 ?'x=11+x?21+x2+21+x3=x2+11+x3>0,
∴?x 在 [0,+∞) 上單調(diào)遞增,
∴?x≥?0=1>0
∴g'x>0 在 [0,+∞) 上恒成立,
∴gx 在 [0,+∞) 上單調(diào)遞增.
(3)解:原不等式等價(jià)于 fs+t?fs>ft?f0, 令 mx=fx+t?fx,x,t>0, 即證 mx>m0,
∵mx=fx+t?fx=ex+tln1+x+t?exln1+x,
m'x=ex+tln1+x+t+ex+t1+x+t?exln1+x?ex1+x=gx+t?gx,
由 (2) 知gx=f'x=exln1+x+11+x 在 [0,+∞)上單調(diào)遞增,
∴gx+t>gx,
∴m'x>0
∴mx 在 0,+∞ 上單調(diào)遞增, 又因?yàn)?x,t>0,
∴mx>m0, 所以命題得證.
考點(diǎn)二:指對(duì)同構(gòu)問(wèn)題
規(guī)律方法 指對(duì)同構(gòu)的常用形式
(1)積型:aea≤bln b,一般有三種同構(gòu)方式:
①同左構(gòu)造形式:aea≤ln beln b,構(gòu)造函數(shù)f(x)=xex;
②同右構(gòu)造形式:ealn ea≤bln b,構(gòu)造函數(shù)f(x)=xln x;
③取對(duì)構(gòu)造形式:a+ln a≤ln b+lneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ln b))(b>1),構(gòu)造函數(shù)f(x)=x+ln x.
(2)商型:eq \f(ea,a)≤eq \f(b,ln b),一般有三種同構(gòu)方式:
①同左構(gòu)造形式:eq \f(ea,a)≤eq \f(eln b,ln b),構(gòu)造函數(shù)f(x)=eq \f(ex,x);
②同右構(gòu)造形式:eq \f(ea,ln ea)≤eq \f(b,ln b),構(gòu)造函數(shù)f(x)=eq \f(x,ln x);
③取對(duì)構(gòu)造形式:a-ln a≤ln b-ln(ln b)(b>1),構(gòu)造函數(shù)f(x)=x-ln x.
(3)和、差型:ea±a>b±ln b,一般有兩種同構(gòu)方式:
①同左構(gòu)造形式:ea±a>eln b±ln b,構(gòu)造函數(shù)f(x)=ex±x;
②同右構(gòu)造形式:ea±ln ea>b±ln b,構(gòu)造函數(shù)f(x)=x±ln x.
考向1:指對(duì)同構(gòu)與恒成立問(wèn)題
【例2】. 若不等式e(m-1)x+3mxex≥3exln x+7xex對(duì)任意x∈(0,+∞)恒成立,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是________.
【解析】(1)∵ex-a≥ln x+a,
∴ex-a+x-a≥x+ln x,
∴ex-a+x-a≥eln x+ln x,
設(shè)f(t)=et+t,則f′(t)=et+1>0,
∴f(t)在R上單調(diào)遞增,
故ex-a+(x-a)≥eln x+ln x,
即f(x-a)≥f(ln x),
即x-a≥ln x,即a≤x-ln x,
設(shè)g(x)=x-ln x,
則g′(x)=1-eq \f(1,x)=eq \f(x-1,x),
令g′(x)>0,x>1,
∴g(x)在(1,+∞)上遞增,在(0,1)上遞減,
故g(x)min=g(1)=1,故a≤1,故選C.
(2)e(m-1)x+3mxex≥3exln x+7xex?e(m-2)x+3mx≥3ln x+7x?e(m-2)x+3(m-2)x≥3ln x+x.
構(gòu)建g(x)=ex+3x,
則可得g((m-2)x)≥g(ln x),
∵g(x)=ex+3x在R上單調(diào)遞增,
則(m-2)x≥ln x?m-2≥eq \f(ln x,x),
構(gòu)建F(x)=eq \f(ln x,x),
則F′(x)=eq \f(1-ln x,x2),
令F′(x)>0,
則01,ex>1, 設(shè) fx=xlnx, 則 f'x=lnx+1,x>1 時(shí), f'x>0,fx 是增函數(shù), 所以由 exlnex≥x?alnx?a, 得 ex≥x?a,x≥?alnx,?a≤xlnx, 所以 x>2 時(shí), ?a≤xlnx 恒成立.
設(shè) gx=xlnx, 則 g'x=lnx?1ln2x,
當(dāng) 20,gx 單調(diào)遞增, 所以 gxmin=ge =e,
所以 ?a≤e,a≥?e.
所以 a 的最小值是 ?e.
故選: B.
考向2 指對(duì)同構(gòu)與證明不等式
【例3】. 已知函數(shù)f(x)=2ax+bx-1-2ln x(a∈R).當(dāng)x>y>e-1時(shí),求證:exln(y+1)>eyln(x+1).
【證明】∵x>y>e-1,∴x+1>y+1>e,
即ln(x+1)>ln(y+1)>1,
欲證exln(y+1)>eyln(x+1).
即證明eq \f(ex,ln(x+1))>eq \f(ey,ln(y+1)),
令g(x)=eq \f(ex,ln(x+1)),
則g′(x)=eq \f(ex\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(ln(x+1)-\f(1,x+1))),ln2(x+1)),
顯然函數(shù)h(x)=ln(x+1)-eq \f(1,x+1)在(e-1,+∞)上單調(diào)遞增,
∴h(x)>1-eq \f(1,e)>0,即g′(x)>0,
∴g(x)在(e-1,+∞)上單調(diào)遞增,
∵x>y>e-1時(shí),g(x)>g(y),
即eq \f(ex,ln(x+1))>eq \f(ey,ln(y+1)),
∴當(dāng)x>y>e-1時(shí),exln(y+1)>eyln(x+1)成立.
【變式】. 已知函數(shù)f(x)=x-ln x,
(1)求函數(shù)f(x)的單調(diào)性;
(2)當(dāng)x>eq \f(1,e),證明:eq \f(ex+ln x+1,x)≥e+1;
(3)若不等式x+aln x+eq \f(1,ex)≥xa對(duì)x∈(1,+∞)恒成立,求實(shí)數(shù)a的最小值.
【解析】(1)解 f(x)=x-ln x,
f′(x)=1-eq \f(1,x)=eq \f(x-1,x)(x>0),
令f′(x)=0,解得x=1,
則當(dāng)01),
g′(x)=eq \f(1-ln x,(ln x)2),
令g′(x)=0,得x=e.
當(dāng)1e時(shí),g′(x)0”是“α+β>cs α-cs β”的( )
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充要條件 D.既不充分也不必要條件
【答案】 C
【解析】構(gòu)造函數(shù)f(x)=x-cs x,
則f′(x)=1+sin x≥0在定義域R上恒成立,
所以函數(shù)f(x)=x-cs x為增函數(shù),
又因?yàn)棣粒?0,所以α>-β,
所以f(α)>f(-β),
即α-cs α>-β-cs(-β),
即α-cs α>-β-cs β,
所以α+β>cs α-cs β,
即“α+β>0”能推出“α+β>cs α-cs β”;
根據(jù)α+β>cs α-cs β,
可得α-cs α>-β-cs β,
即α-cs α>-β-cs(-β),
所以f(α)>f(-β),所以α>-β,即α+β>0,
所以“α+β>cs α-cs β”能推出“α+β>0”,
所以“α+β>0”是“α+β>cs α-cs β”的充要條件.
6.已知x∈N,y∈N,x0,
則f′(x)=eq \f(1-ln x,x2),
當(dāng)x∈(0,e)時(shí),f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增,
當(dāng)x∈(e,+∞)時(shí),f′(x)1時(shí),f(x)>0,f(2)=eq \f(ln 2,2),f(4)=eq \f(ln 4,4)=eq \f(ln 2,2),
所以滿足x∈N,y∈N,x2b B.a(chǎn)b2 D.a(chǎn)0,
∵4a=22a,8b=23b,3lg27b=lg3b,
∴22a+lg3a=23b+lg3b,
∴22a+lg3a+lg32=23b+lg3b+lg32,
即22a+lg32a=23b+lg32b,
∵y=lg3x在(0,+∞)上單調(diào)遞增,
∴l(xiāng)g32bf(1),即x-ln x>1,一定有x-ln x>0,
所以x>ln x>0,則eq \f(ex,x)0,所以函數(shù)g(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞增,
因?yàn)閤>1,y>1,eq \f(ex,x)x.
二、多選題
12.已知0ln e=1,B正確;
易知3a+3-b>3b+1+3-b>2eq \r(3b+1·3-b)=2eq \r(3),C正確;
因?yàn)閍-1>b,所以3a-1>3b,D錯(cuò)誤.
三、填空題
14.若f(x)=xex-a(x+ln x)有兩個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是________.
【答案】 (e,+∞)
【解析】 f(x)=xex-a(x+ln x)=ex+ln x-a(x+ln x),
令t=x+ln x,t∈R,顯然該函數(shù)為增函數(shù).
當(dāng)t≠0時(shí),由et-at=0,得a=eq \f(et,t),
可知函數(shù)y=eq \f(et,t)(t≠0)的圖象與直線y=a有兩個(gè)交點(diǎn),可畫(huà)出函數(shù)圖象(圖略)得到a的取值范圍是(e,+∞).
15.(2023·四川瀘州·瀘州老窖天府中學(xué)??寄M預(yù)測(cè))已知不等式對(duì)恒成立,則實(shí)數(shù)m的最小值為_(kāi)_________.
【答案】
【解析】可變?yōu)椋?br> 再變形可得,,設(shè),原不等式等價(jià)于
,因?yàn)椋院瘮?shù)在上單調(diào)遞減,在
上單調(diào)遞增,而,,
當(dāng)時(shí),,所以由可得,,
因?yàn)?,所以?br>設(shè),,所以函數(shù)在上遞增,在上遞減,所以,即.
當(dāng)時(shí),不等式在恒成立;
當(dāng)時(shí),,無(wú)論是否存在,使得在上恒成立,都可判斷實(shí)數(shù)m的最小值為.
故答案為:.
四、解答題
16.已知函數(shù)f(x)=ex+(1-a)x-ln ax(a>0).
(1)當(dāng)a=1時(shí),求曲線y=f(x)在點(diǎn)(1,f(1))處的切線方程;
(2)若對(duì)于任意的x>0,有f(x)≥0,求正數(shù)a的取值范圍.
【解析】解 (1)當(dāng)a=1時(shí),f(x)=ex-ln x,
得f′(x)=ex-eq \f(1,x),
切點(diǎn)坐標(biāo)為(1,e),斜率為f′(1)=e-1,
所求切線方程為y-e=(e-1)(x-1),
即(e-1)x-y+1=0.
(2)f(x)≥0,
即ex+x-ax-ln ax≥0(a>0,x>0)
?ex+x≥ax+ln ax(a>0,x>0)
?ex+x≥eln ax+ln ax(a>0,x>0).
令g(x)=ex+x,顯然g(x)是增函數(shù),
于是上式可化為g(x)≥g(ln ax),
即x≥ln ax(a>0,x>0)
?ln a≤x-ln x(a>0,x>0).
令φ(x)=x-ln x(x>0),
則φ′(x)=1-eq \f(1,x)=eq \f(x-1,x),
易知φ(x)在(0,1)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增,
故φ(x)min=φ(1)=1,于是ln a≤1,
可得02時(shí),證明:eq \f(x,x-1)ex>ln(x-1).
【解析】(1)解 f(x)的定義域?yàn)?0,+∞),
f′(x)=1+ln x,
當(dāng)x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,e)))時(shí),f′(x)0,
∴f(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,e)))上單調(diào)遞減,在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,e),+∞))上單調(diào)遞增,
∴f(x)min=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,e)))=-eq \f(1,e).
(2)證明 ∵x>2,∴x-1>1,
要證eq \f(x,x-1)ex>ln(x-1),
即證xex>(x-1)ln(x-1),
即證exln ex>(x-1)ln(x-1),
即證f(ex)>f(x-1),
由(1)知f(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,e),+∞))上單調(diào)遞增,
且ex>eq \f(1,e),x-1>eq \f(1,e),即證ex>x-1,
令φ(x)=ex-(x-1)(x>2),
φ′(x)=ex-1>0,φ(x)在(2,+∞)上單調(diào)遞增,
∴φ(x)>φ(2)=e2-1>0,
∴ex>x-1,即證原不等式成立.
18. 已知a>0,函數(shù)f(x)=xex-ax.
(1)當(dāng)a=1時(shí),求曲線y=f(x)在x=1處的切線方程;
(2)若f(x)≥ln x-x+1恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
【解析】解 (1)當(dāng)a=1時(shí),f(x)=xex-x,
所以f′(x)=(x+1)ex-1,
所以f′(1)=2e-1,f(1)=e-1,
所以切線方程為y-(e-1)=(2e-1)(x-1),
即(2e-1)x-y-e=0.
(2)由題意得xex-ax≥ln x-x+1,
即xex-ln x+x-1≥ax,
因?yàn)閤>0,所以eq \f(xex-ln x+x-1,x)≥a,
設(shè)F(x)=eq \f(xex-ln x+x-1,x)
=eq \f(ex+ln x-ln x+x-1,x),
令t=x+ln x,易知t=x+ln x在(0,+∞)上單調(diào)遞增,
當(dāng)x→0時(shí),t→-∞,當(dāng)x→+∞時(shí),t→+∞,
所以存在x0,使t=x0+ln x0=0,
令m(t)=et-t-1,t∈R,
因?yàn)閙′(t)=et-1,
所以當(dāng)t∈(-∞,0)時(shí),m′(t)0,
即m(t)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,
所以m(t)min=m(0)=0,
所以m(t)≥m(0)=0,
即m(t)=et-t-1≥0,得到et≥t+1,當(dāng)且僅當(dāng)t=0時(shí)取等號(hào),
所以F(x)=eq \f(ex+ln x-ln x+x-1,x)≥eq \f(x+ln x+1-ln x+x-1,x)=eq \f(2x,x)=2,
當(dāng)且僅當(dāng)x+ln x=0時(shí)取等號(hào),所以a≤2,又a>0,
所以a的取值范圍是(0,2].
19.(2023·邵陽(yáng)模擬)已知函數(shù)f(x)=ex+1-eq \f(a,x)+1,g(x)=eq \f(ln x,x)+2.
(1)討論函數(shù)g(x)在定義域內(nèi)的單調(diào)性;
(2)若f(x)≥g(x)恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
【解析】解 (1)∵g(x)=eq \f(ln x,x)+2的定義域?yàn)?0,+∞),
∴g′(x)=eq \f(1-ln x,x2).
由g′(x)>0,得0
這是一份培優(yōu)點(diǎn)01 切線放縮(2大考點(diǎn)+強(qiáng)化訓(xùn)練)-沖刺985、211名校高考數(shù)學(xué)重難點(diǎn)培優(yōu)全攻略(新高考專用),文件包含培優(yōu)點(diǎn)01切線放縮2大考點(diǎn)+強(qiáng)化訓(xùn)練原卷版docx、培優(yōu)點(diǎn)01切線放縮2大考點(diǎn)+強(qiáng)化訓(xùn)練解析版docx等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共27頁(yè), 歡迎下載使用。
這是一份第18講 計(jì)數(shù)原理與概率(3大考點(diǎn)+強(qiáng)化訓(xùn)練)-沖刺985、211名校高考數(shù)學(xué)重難點(diǎn)培優(yōu)全攻略(新高考專用),文件包含第18講計(jì)數(shù)原理與概率3大考點(diǎn)+強(qiáng)化訓(xùn)練原卷版docx、第18講計(jì)數(shù)原理與概率3大考點(diǎn)+強(qiáng)化訓(xùn)練解析版docx等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共27頁(yè), 歡迎下載使用。
這是一份第17講 圓錐曲線的綜合問(wèn)題(4大考點(diǎn)母題突破+強(qiáng)化訓(xùn)練)-沖刺985、211名校高考數(shù)學(xué)重難點(diǎn)培優(yōu)全攻略(新高考專用),文件包含第17講圓錐曲線的綜合問(wèn)題4大考點(diǎn)母題突破+強(qiáng)化訓(xùn)練原卷版docx、第17講圓錐曲線的綜合問(wèn)題4大考點(diǎn)母題突破+強(qiáng)化訓(xùn)練解析版docx等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共87頁(yè), 歡迎下載使用。
第14講 直線與圓(3大考點(diǎn)+強(qiáng)化訓(xùn)練)-沖刺985、211名校高考數(shù)學(xué)重難點(diǎn)培優(yōu)全攻略(新高考專用)
第04講 函數(shù)的極值、最值(3大考點(diǎn)+強(qiáng)化訓(xùn)練)-沖刺985、211名校高考數(shù)學(xué)重難點(diǎn)培優(yōu)全攻略(新高考專用)
第03講 導(dǎo)數(shù)的幾何意義及函數(shù)的單調(diào)性(3大考點(diǎn)+強(qiáng)化訓(xùn)練)-沖刺985、211名校高考數(shù)學(xué)重難點(diǎn)培優(yōu)全攻略(新高考專用)
第01講 函數(shù)的圖象與性質(zhì)(3大考點(diǎn)+強(qiáng)化訓(xùn)練)-沖刺985、211名校高考數(shù)學(xué)重難點(diǎn)培優(yōu)全攻略(新高考專用)
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