基本原理
兩個(gè)重要的三變量命題函數(shù)
先介紹兩個(gè)函數(shù):,.
這兩個(gè)函數(shù)的零點(diǎn)要注意,首先,一定是一個(gè)零點(diǎn),其次,當(dāng)滿足一定條件時(shí),還會(huì)再有兩個(gè)零點(diǎn)出現(xiàn),并且,這兩個(gè)函數(shù)有一個(gè)很重要的特點(diǎn),若,則有
,這就意味著剩下的兩個(gè)零點(diǎn)會(huì)有隱含關(guān)系:,這個(gè)關(guān)系在解決相關(guān)多極值點(diǎn)問(wèn)題時(shí)至關(guān)重要!
要注意特殊的零點(diǎn),比如上面兩個(gè)函數(shù)中的特殊點(diǎn),換句話說(shuō),有的多元極值點(diǎn)問(wèn)題就是個(gè)紙老虎,會(huì)有個(gè)別極值點(diǎn)(零點(diǎn)是可求).
注意一些可能的極值點(diǎn)偏移情形:如果上述可得:
,當(dāng)時(shí),會(huì)有兩個(gè)零點(diǎn)且(下面例1會(huì)證明).
二.典例分析
例1.已知函數(shù)
(1)若有三個(gè)零點(diǎn),求的取值范圍;
(2)設(shè)的三個(gè)零點(diǎn)分別為,求證:.
(3)設(shè)的三個(gè)零點(diǎn)分別為,求證:.
解析:(1)若有三個(gè)零點(diǎn),則.
(2)依題.同時(shí),需注意
于是,由可得:,
同除,且注意到,可得:.
(3)依題.同時(shí),需注意
于是,由可得:,同除,且注意到,可得:.
例2.已知函數(shù).
(1)求函數(shù)的極值;
(2)當(dāng)時(shí),記在區(qū)間的最大值為,最小值為.已知.設(shè)的三個(gè)零點(diǎn)為,求的取值范圍.
解析:(1),令,解得或,令,解得,所以在,上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí)取得極大值,,
當(dāng)時(shí)取得極小值,,
所以的極大值為,極小值為.
(2)因?yàn)?,所以在上單調(diào)遞減,上單調(diào)遞增,,
因?yàn)?,,所以?br>,解得,
設(shè),令,所以,,
,
在上單調(diào)遞減,當(dāng),
所以的取值范圍為.
例3.已知函數(shù).
自己設(shè)置一個(gè)送分的小問(wèn);
若有三個(gè)極值點(diǎn),為,且,求的取值范圍.
提示:有一個(gè)極值點(diǎn),所以此題只是一個(gè)紙老虎
(2)解析:
,對(duì)函數(shù),設(shè)上一點(diǎn)為,過(guò)點(diǎn)的切線方程為,將代入上式得,所以過(guò)的的切線方程為,.所以,要使與有兩個(gè)交點(diǎn),則,此時(shí)有兩個(gè)極值點(diǎn),且.,,,令,則,所以,所以,即所以,令,,易知在上恒成立(見(jiàn)第一章).所以在上恒成立.所以在上遞增.,所以當(dāng)時(shí),,所以的取值范圍是.
例4.設(shè)函數(shù).
(1)當(dāng)時(shí),證明:;
(2)已知恰好有個(gè)極值點(diǎn).
(ⅰ)求實(shí)數(shù)的取值范圍;
(ⅱ)證明:.
解析:(?。┯捎?故
(ⅱ)證明:此時(shí)有,設(shè),則只需證明
,求導(dǎo)得,所以在上單調(diào)遞增,注意得到,所以,所以只需證明,實(shí)際上,上式等價(jià)于成立,所以原不等式得證.
例5.已知函數(shù),其中.
(1)求的極值;
(2)設(shè)函數(shù)有三個(gè)不同的極值點(diǎn).
(i)求實(shí)數(shù)的取值范圍;
(ii)證明:.
解析:(1)由題可得, ∴在單調(diào)遞增,∵,∴時(shí),時(shí),
∴在單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增,∴,無(wú)極大值;
(2)(?。?,
由題可知有三個(gè)不同的正實(shí)根,令,則,令,有三個(gè)不同的正實(shí)根、、,,∴有兩個(gè)不同的正實(shí)根,∴∴,
設(shè)的兩個(gè)不同的正實(shí)根為m、n,且,此時(shí)在和單調(diào)遞增,單調(diào)遞減,又∵,∵,且,
∴有三個(gè)不同的正實(shí)根,滿足題意,∴a的取值范圍是;
(ⅱ)令、,由(?。┲?、為的正實(shí)根,,
令,則,∴在單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增,
令,則
∵,∴,令,,
∴在單調(diào)遞增,∴,∴在單調(diào)遞減,
∵,∴,∵,∴,
∵在單調(diào)遞增,∴,∴.
例6.(金華十校)已知函數(shù),記.
(1)當(dāng)時(shí),求函數(shù)的最小值;
(2)若函數(shù)有三個(gè)零點(diǎn),且.
(ⅰ)求的取值范圍;
(ⅱ)證明:.
解析:注意到,故只需證明,剩下的就是例1第三問(wèn).

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