①分離參數+函數最值
②直接化為最值+分類討論;
③縮小范圍+證明不等式;
④分離函數+數形結合()。
通過討論函數的單調性及最值,直接化為最值的優(yōu)點是函數結構簡單,是不等式恒成立的通性通法,高考參考答案一般都是以這種解法給出,缺點是一般需要分類討論,解題過程較長,解題層級數較多,不易掌握分類標準。
一、分離參數法
1、參變分離:顧名思義,就是在不等式中含有兩個字母時(一個視為變量,另一個視為參數),可利用不等式的等價變形讓兩個字母分居不等號的兩側,即不等號的每一側都是只含有一個字母的表達式.然后可利用其中一個變量的范圍求出另一變量的范圍
2、如何確定變量與參數:一般情況下,那個字母的范圍已知,就將其視為變量,構造關于它的函數,另一個字母(一般為所求)視為參數.
3、參變分離法的適用范圍:判斷恒成立問題是否可以采用參變分離法,可遵循以下兩點原則:
(1)已知不等式中兩個字母是否便于進行分離,如果僅通過幾步簡單變換即可達到分離目的,則參變分離法可行.但有些不等式中由于兩個字母的關系過于“緊密”,會出現無法分離的情形,此時要考慮其他方法.例如:,等
(2)要看參變分離后,已知變量的函數解析式是否便于求出最值(或臨界值),若解析式過于復雜而無法求出最值(或臨界值),則也無法用參變分離法解決問題.(可參見”恒成立問題——最值分析法“中的相關題目)
4、參變分離后會出現的情況及處理方法:(假設為自變量,其范圍設為,為函數;為參數,為其表達式)
(1)若的值域為
①,則只需要
,則只需要
②,則只需要
,則只需要
③,則只需要
,則只需要
④,則只需要
,則只需要
(2)若的值域為
① ,則只需要
,則只需要(注意與(1)中對應情況進行對比)
② ,則只需要
,則只需要(注意與(1)中對應情況進行對比)
③ ,則只需要(注意與(1)中對應情況進行對比)
,則只需要
④ ,則只需要(注意與(1)中對應情況進行對比)
,則只需要x/k-+w
5、多變量恒成立問題:對于含兩個以上字母(通常為3個)的恒成立不等式,先觀察好哪些字母的范圍已知(作為變量),那個是所求的參數,然后通常有兩種方式處理
(1)選擇一個已知變量,與所求參數放在一起與另一變量進行分離.則不含參數的一側可以解出最值(同時消去一元),進而多變量恒成立問題就轉化為傳統(tǒng)的恒成立問題了.
(2)將參數與變量進行分離,即不等號一側只含有參數,另一側是雙變量的表達式,然后按所需求得雙變量表達式的最值即可.
二、數形結合法
1、函數的不等關系與圖象特征:
(1)若,均有的圖象始終在的下方
(2)若,均有的圖象始終在的上方
2、在作圖前,可利用不等式的性質對恒成立不等式進行變形,轉化為兩個可作圖的函數
3、要了解所求參數在圖象中扮演的角色,如斜率,截距等
4、作圖時可“先靜再動”,先作常系數的函數的圖象,再做含參數函數的圖象(往往隨參數的不同取值而發(fā)生變化)
5、在作圖時,要注意草圖的信息點盡量完備
6、什么情況下會考慮到數形結合?利用數形結合解決恒成立問題,往往具備以下幾個特點:
(1)所給的不等式運用代數手段變形比較復雜,比如分段函數,或者定義域含參等,而涉及的函數便于直接作圖或是利用圖象變換作圖
(2)所求的參數在圖象中具備一定的幾何含義
(3)題目中所給的條件大都能翻譯成圖象上的特征
不等式恒成立問題常見處理方法:① 分離參數恒成立(可)或恒成立(即可);② 數形結合(圖象在 上方即可);③ 最值法:討論最值或恒成立;④ 討論參數. 最值法求解恒成立問題是三種方法中最為復雜的一種,但往往會用在解決導數綜合題目中的恒成立問題.此方法考查學生對所給函數的性質的了解,以及對含參問題分類討論的基本功.是函數與導數中的難點問題,下面通過典型例題總結此類問題的解法----最值分析法.
三、最值分析法
1、最值法的特點:
(1)構造函數時往往將參數與自變量放在不等號的一側,整體視為一個函數,其函數含參
(2)參數往往會出現在導函數中,進而參數不同的取值會對原函數的單調性產生影響——可能經歷分類討論
2、理論基礎:設的定義域為
(1)若,均有(其中為常數),則
(2)若,均有(其中為常數),則
3、技巧與方法:
(1)最值法解決恒成立問題會導致所構造的函數中有參數,進而不易分析函數的單調區(qū)間,所以在使用最值法之前可先做好以下準備工作:
① 觀察函數的零點是否便于猜出(注意邊界點的值)
② 縮小參數與自變量的范圍:
通過代入一些特殊值能否縮小所求參數的討論范圍(便于單調性分析)
觀察在定義域中是否包含一個恒成立的區(qū)間(即無論參數取何值,不等式均成立),縮小自變量的取值范圍
(2)首先要明確導函數對原函數的作用:即導函數的符號決定原函數的單調性.如果所構造的函數,其導數結構比較復雜不易分析出單調性,則可把需要判斷符號的式子拿出來構造一個新函數,再想辦法解決其符號.
(3)在考慮函數最值時,除了依靠單調性,也可根據最值點的出處,即“只有邊界點與極值點才是最值點的候選點”,所以有的討論點就集中在“極值點”是否落在定義域內.
一、二次函數的恒成立問題
1、一元二次不等式在實數集上的恒成立
(1)、不等式對任意實數恒成立?或
(2)、不等式對任意實數恒成立?或
【注意】對于二次不等式恒成立問題,
恒大于0就是相應的二次函數的圖像在給定的區(qū)間上全部在x軸上方;
恒小于0就是相應的二次函數的圖像在給定的區(qū)間上全部在x軸下方.
2、一元二次不等式在給定區(qū)間上的恒成立問題求解方法
方法一:若在集合中恒成立,即集合是不等式的解集的子集,
可以先求解集,再由子集的含義求解參數的值(或范圍);
方法二:轉化為函數范圍問題,即已知函數的范圍為,
則恒成立?,即;恒成立?,即.
例1.(1)、(2022·吉林省實驗中學高一階段練習)“不等式在R上恒成立”的充分不必要條件是( )
A.B.C.D.
【答案】A
【解析】不等式在R上恒成立 ,即,
因為,但不能推出成立,
故是不等式在R上恒成立的充分不必要條件,
故選:A
(2)、(2022·全國·高一課時練習)已知關于的不等式在上有解,則實數的取值范圍是__________.
【答案】
【解析】因為關于的不等式在上有解,
的最大值為4
所以,解得
故答案為:
【變式訓練1-1】、(2022·上海市青浦區(qū)第一中學高一階段練習)已知對于任意實數恒成立,則實數k的取值范圍是( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【解析】當時,不恒成立;
當時,,所以;
綜上,.
故選:
【變式訓練1-2】、(2022·全國·高一課時練習)若關于的不等式有解,則實數的取值范圍是
A.或B.
C.或D.
【答案】A
【解析】因為關于的不等式有解,所以,解得或.
故選A.
二、分離參數法
例2.已知關于的不等式在上恒成立,則實數的取值范圍為( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】最大值,因為當時

因此,由因為為偶函數,所以最大值為, ,選C.
【變式訓練2-1】、若函數(且)在上單調遞增,則實數的取值范圍為( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由題意,不妨設,則,由時為減函數,即,又在上為單調遞增,所以,所以,而此時函數為增函數,一減一增為減,故不合題意;
同理由時為增函數,即,又在上為單調遞增,所以,所以,而當時,函數為增函數,因此當時,同增為增,滿足題意.故選D.
例3、(2020年高考全國Ⅰ卷文數20)已知函數.
(1)當時,討論的單調性;
(2)若有兩個零點,求的取值范圍.
【答案】(1)減區(qū)間為,增區(qū)間為;(2).
【分析】(1)將代入函數解析式,對函數求導,分別令導數大于零和小于零,求得函數的單調增區(qū)間和減區(qū)間;
(2)若有兩個零點,即有兩個解,將其轉化為有兩個解,令,求導研究函數圖像的走向,從而求得結果.
【解析】(1)當時,,,
令,解得,令,解得,
∴的減區(qū)間為,增區(qū)間為.
(2)若有兩個零點,即有兩個解,從方程可知,不成立,即有兩個解.
令,則有,
令,解得,令,解得或,
∴函數在和上單調遞減,在上單調遞增,且當時,,而時,,當時,,∴當有兩個解時,有,∴滿足條件的的取值范圍是:.
【變式訓練3-1】、已知函數,.
(1)討論f(x)的單調性;
(2)當a=1時,若不等式恒成立,求m的取值范圍.
【試題來源】河南省名校聯(lián)盟2021-2022學年高三下學期2月大聯(lián)考
【答案】(1)答案見解析,(2)
【解析】(1)的定義域為, ,
當時,,f(x)單調遞減;
當a>0時,令,解得,
所以當時,,f(x)單調遞減,
當時,,f(x)單調遞增,
綜上,當時,f(x)在上單調遞減;當a>0時,f(x)在上單調遞減,在上單調遞增.
(2)當a=1時,,
所以不等式恒成立等價于在恒成立,
即只需,
記,則,
當時,,所以h(x)單調遞減,當時,,所以h(x)單調遞增,所以,所以,即,當且僅當x=0時取等號.
因為,當且僅當時取等號.
所以,從而,所以,
所以,所以m的取值范圍為.
三、數形結合法
例4.(江西省萍鄉(xiāng)市2021屆高三上期數學期中復習試卷)已知函數,若恒成立,則實數的取值范圍是( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】作出函數的圖象,利用數形結合的思想判斷的范圍,找出臨界點即相切時的取值,進而得出的范圍.
【詳解】作出的圖象,如圖,
由圖象可知:
要使恒成立,
只需函數的圖象恒在圖象的下方,
可得,
設與函數相切于點,
由的導數為,可得切線的斜率為,
即有,,
解得,
由圖象可得,
綜上可得的范圍是,.
故選:A
【變式訓練4-1】、已知函數在上不單調,則實數的取值范圍是__________.
【答案】
【解析】已知函數定義域為,

,令,圖象如圖,
∵函數在上不單調,
∴區(qū)間在零點1或3的兩側,
或,
解得或.
即實數的取值范圍是.
點睛:利用導數研究函數的單調性的關鍵在于準確判定導數的符號,注意單調函數的充要條件,尤其對于已知單調性求參數值(范圍)時,隱含恒成立思想
【變式訓練4-2】、若不等式對于任意的都成立,則實數的取值范圍是___________
【答案】
【解析】本題選擇數形結合,可先作出在的圖象,扮演的角色為對數的底數,決定函數的增減,根據不等關系可得,觀察圖象進一步可得只需時,,即,所以
四、最值分析法
例5.(山東省泰安肥城市2021屆高三高考適應性訓練)已知函數,,若,且對任意恒成立,則的最大值為( )
A.2B.3C.4D.5
【答案】B
【分析】
由不等式,參變分離為,轉化為求函數,的最小值,利用導數求函數的最小值.
【詳解】
,即.由于對任意恒成立,
所以,即.令,,.
令,,
所以在上單調遞增,所以,可得,所以在上單調遞增.
所以.
又,所以.
故選:B.
【變式訓練5-1】、(廣西柳州市2021屆高三摸底考試)已知函數,若存在,使得成立,則實數m的取值范圍是( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】
分析函數的最小值,只需使成立即可.
【詳解】
當時,,根據二次函數的性質可知,當時,有最小值;
當時,,由得
當時,,當時,,
所以在上單調遞減,在上單調遞增,
所以最小值為,則
若存在,使得成立,則
所以,解得
故選:A.
例6.(2022·山東臨沂·三模)已知函數,其圖象在處的切線過點.
(1)求a的值;
(2)討論的單調性;
(3)若,關于x的不等式在區(qū)間上恒成立,求的取值范圍.
【解】(1)解:因為函數,
所以,,
則,
所以函在處的切線方程為,
又因為切線過點,
所以,
即,解得;
(2)由(1)知;,則,
令,則,
當時,,當時,,
所以
即當時,,當時,,
所以在上遞增,在上遞增;
(3)因為x的不等式在區(qū)間上恒成立,
所以在區(qū)間上恒成立,
即在區(qū)間上恒成立,
因為在上遞增,
所以在區(qū)間上恒成立,
即在區(qū)間上恒成立,
令,則,
當時,,當時,,
所以當時,取得最大值,
所以.
【變式訓練6-1】、已知函數,其中為自然對數的底數.
(1)求函數的單調區(qū)間;
(2)記,當時,不等式恒成立,求實數的取值范圍.
【試題來源】四川省南充高級中學2021-2022學年高三上學期月考四
【答案】(1)答案見解析,(2)
【解析】(1)函數的定義域為,.
①當時,,此時函數在上單調遞增;
②當時,當時,,此時函數單調遞減,
當時,,此時函數單調遞增.
綜上所述,當時,函數的單調遞增區(qū)間為,無遞減區(qū)間;
當時,函數的單調遞減區(qū)間為,單調遞增區(qū)間為.
(2)不等式恒成立,即恒成立,
若,則有對任意的恒成立,合乎題意;
當時,則,令,其中,,
令,其中,則,
所以,函數在上單調遞減,且,
當時,,即,此時函數單調遞增,
當時,,即,此時函數單調遞減,
所以,,
因為函數的值域為,從而可知函數的值域為,
此時,,解得;
若,則,因為函數無最小值,不合乎題意.
綜上所述,.
五、討論參數
例7.(1)、(2022·江蘇揚州·模擬預測)已知為正整數,若對任意,不等式成立,則的最大值為( )
A.2B.3C.4D.5
【答案】B
【解析】因為對恒成立,令,
當時,在上單調遞減,時,,不滿足題意;
當時,恒成立;
當時,,所以在上遞增,在上遞減,,設,,所以在上遞減,在上遞增,,而成立,成立,,.
故選:B.
(2)、(2022·廣東廣州·三模)對于任意都有,則的取值范圍為( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【解析】,令,
則,所以在上單調遞減,在上單調遞減,
所以,所以,
所以轉化為:,令,,
①當時,,所以在上單調遞增,所以
,所以.
②當時,您,所以,
(i)當即時,
,所以在上單調遞增,,所以.
(ii)當即時,
在上單調遞減,在上單調遞增,,
所以,所以.
綜上,的取值范圍為:.
故選:B.
【變式訓練7-1】、(2022·遼寧·鞍山一中模擬預測)已知且,若任意,不等式均恒成立,則的取值范圍為( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【解析】由題設,,令,則恒成立,
令,則,,
當時,遞減;當時,遞增;
所以,故遞增,
當,即時,,不合題意;
當,即時,要使恒成立,則恒成立,
令且,則,,
當時,遞減;當時,遞增;
所以,故在上遞增,而,
此時時,即恒成立.
綜上,的取值范圍為.
故選:A
例8.已知函數.
(1)求函數的單調區(qū)間;
(2)當時,函數恒成立,求實數取值范圍.
【試題來源】“四省八?!?022 屆高三下學期開學考試
【答案】(1)答案見解析,(2)
【解析】(1)函數的定義域為,
①當時,則,所以在上單調遞增;
②當時,則由知,由知,
所以在上單調遞增,在上單調遞減;
綜上,當時,的單調遞增區(qū)間為,
當時,的單調遞增區(qū)間為,單調遞減區(qū)間為.
(2)由題意知恒成立,
而,
由,得,
令,則.
①若,,則在上單調遞增,故,
所以在上單調遞增,所以,
從而,不符合題意;
②若,則,當時,,在上單調遞增,
從而,所以在在單調遞增,所以,不符合題意;
③若,則,在上恒成立,
所以在上單調遞減,,
從而在上單調遞減,所以,所以恒成立.
綜上所述,的取值范圍是.
【名師點睛】本題考查利用函數不等式恒成立求參數,本題涉及端點效應,一般的解題思路就是對參數的取值進行分類討論,利用導數分析函數在定義域上的單調性,驗證對應的不等式能否恒成,由此求解.
【變式訓練8-1】、已知函數,e為自然對數的底數.
(1)求函數的極值;
(2)若關于x的不等式恒成立,求實數a的取值范圍.
【試題來源】2022年高三數學新高考測評卷(猜題卷三)
【答案】(1)當時,無極值;當時,的極小值為,無極大值;(2)
【解析】(1)因為,所以,
(點撥:導函數中含有參數,需要注意對參數分類討論)
當時,,單調遞增,函數無極值.
當時,令,得,得,易知當時,,單調遞減,
當時,,單調遞增,
所以的極小值為,無極大值.
綜上,當時,無極值;當時,的極小值為,無極大值.
(2)解法一 : 由得,,
整理得.
令,則,,
當時,,單調遞增,
且當時,,不滿足題意.
當時,,滿足題意.
當時,令,
則,所以函數在上單調遞增,
而,且當時,,
所以在上存在唯一的,使得,即,(技巧:利用零點存在定理判斷)
所以在上單調遞減,在上單調遞增,
所以,所以.
令,則,
所以函數在上單調遞減,又,所以.
又,所以.
綜上,實數a的取值范圍為.(分類討論后,注意整合結論)
解法二 由得,,
整理得.
令,
則,,
當時,,單調遞增,
且當時,,不滿足題意.
當時,,滿足題意.
當時,得.(技巧:分離參數,構造函數)令,
則,
令,則,(點撥:一次求導之后,無法判斷導函數的符號時,要構造函數,進行二次分析)
所以單調遞減,又,
故當時,,即,單調遞增,
當時,,即,單調遞減,
所以,所以,得.
綜上,實數a的取值范圍為.
解法三 由得,,
整理得.
令,
則,,當時,,單調遞增,
且當時,,不滿足題意.
當時,,滿足題意.
當時,由,得.
現在證明當時,.
因為,所以,
令,則,
易知單調遞增,且,
所以當時,,單調遞減,
當時,,單調遞增,
所以,所以恒成立,
得恒成立.
綜上,實數a的取值范圍為.
1.(2022·全國·高一)已知關于的不等式在上恒成立,則實數的取值范圍是( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【解析】∵關于的不等式在上恒成立,
∴,
解得:.
故選:B.
2.(2022·全國·高一課時練習)若不等式在上有解,則a的取值范圍是( )
A.B.C.D.
【答案】B
【解析】因為,所以不等式化為,
又在上單調遞減,所以當時,有最小值.所以a的取值范圍是.
故選:B.
3.(2020遼寧省沈陽市2019屆高三一模)已知函數,若不等式在上恒成立,則實數的取值范圍是
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】先證明恒成立,得函數在上遞減,即當時,恒成立,問題轉化為恒成立,即可求出a的范圍.
【詳解】
設則,當時,
所以在上遞增,得
所以當時,恒成立.
若不等式在上恒成立,得函數在上遞減,
即當時,恒成立,所以
即,可得恒成立,因為,所以,
故選.
4.(黑龍江省大慶鐵人中學2021屆高三第三次模擬)若函數在區(qū)間內存在單調遞增區(qū)間,則實數的取值范圍是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】
將函數在區(qū)間內存在單調遞增區(qū)間,轉化在區(qū)間成立,再轉化為,進而可求出結果.
【詳解】
因為函數在區(qū)間內存在單調遞增區(qū)間,
所以在區(qū)間上成立,
即在區(qū)間上成立,
又函數在上單調遞增,
所以函數在上單調遞增,
故當時最小,且,
即,得.
故選:D
5.(2022·湖北省仙桃中學模擬預測)若關于的不等式在上恒成立,則實數的取值范圍為_______________ .
【答案】
【解析】不等式可化為: ,即.
記.
因為,所以當時,,所以在上單調遞增函數,所以當時,,即.
記,則.
因為,所以只需在上遞增,
所以,
只需恒成立.
因為在單調遞減,所以當時,最大,
所以.
即實數的取值范圍為.
故答案為:.
6.(2022·江蘇·南京師大附中模擬預測)已知.設實數,若對任意的正實數,不等式恒成立,則的最小值為___________.
【答案】
【解析】因為僅在時取等號,
故為R上的單調遞增函數,
故由設實數,對任意的正實數,不等式恒成立,
可得,恒成立,
,即恒成立,
當時,,恒成立,
當時,
構造函數,恒成立,
當時,遞增,則不等式恒成立等價于恒成立,
即恒成立,故需,
設,,
在,上遞增,在,遞減,
,故的最小值為 ,
故答案為:
7.(山西省運城市2021屆高三檢測)當時,不等式恒成立,則實數k的取值范圍是__.
【答案】
【分析】
由題意可得對恒成立,討論,,,運用參數分離和構造函數,利用導數判斷單調性,求最值,可得所求范圍.
【詳解】當時,不等式恒成立,
即為對恒成立,
①當即時,恒成立;
②當,即時,恒成立,
等價為,
設,
,
可得時,,遞增;時,,遞減,
可得在處取得最大值,且為,
則;
③當,即時,恒成立,
等價為,
設,,
可得時,,遞減,
可得,
則,
綜上可得,k的范圍是.
【點睛】
本題考查不等式恒成立問題解法,參變分離是常用的解題方法,屬于中檔題.
方法點睛:(1)將參數和變量分離,轉化為求最值問題;
(2)構造函數,求導數,分析單調性;
(3)求函數的最值,求出參數的范圍.
8.(T8聯(lián)考八校2020-2021學年高三上學期第一次聯(lián)考)已知函數,若恒成立,則實數的取值范圍為______.
【答案】
【分析】
根據恒成立,可得到含有的不等式,再進行分離變量,將“恒成立”’轉化為求函數的最大值或最小值,最后得出的范圍.
【詳解】
,則,
兩邊加上得到,
單調遞增,,即,
令,則,因為的定義域為
時,,單調遞增,,,單調遞減,

.
故答案為:
9.(浙江省百校2020-2021學年高三上學期12月聯(lián)考)已知,若對于任意的,不等式恒成立,則的最小值為______.
【答案】
【分析】
不等式等價變形,利用同構函數的單調性得解
【詳解】
令,,
∴在上單調遞增.∵,,
∴,∴恒成立,
令,只需,,
∴單調遞增,
∴單調遞減,
時,的最大值為,
∴,∴的最小值為.
故答案為:
10.(河北省部分學校2022屆高三上學期第一次月考)已知函數在上單調遞增,則的取值范圍是____________.
【答案】
【分析】
求出函數的導函數,再由恒成立即可得解.
【詳解】
依題意:,因函數在上單調遞增,
于是得對恒成立,則,解得,
所以的取值范圍是.
故答案為:
11.已知函數的定義域為,且.若對任意,,則的解集為__________.
【答案】
【分析】
構造函數,利用導數研究函數的單調性即可求解.
【詳解】令,則,
因為對任意,,
所以,
所以在上為增函數,
又,
所以,
所以時,即, ,可得,
所以的解集為,
故答案為:.
12.(浙江省寧波市北侖中學2021-2022學年高三上學期返??荚嚕┰O函數,若不等式對任意恒成立,則的最大值為______________.
【答案】
【分析】
根據轉化成兩個函數比較大小的問題.
【詳解】
不等式對任意恒成立,即,恒成立,

所以在單調遞增,且,當時
當時
作出的圖像如圖,
再設,當可得表示過點,斜率為的一條射線(不含端點),要求的最大值且滿足不等式恒成立,可求的最大值,由點在軸上方移動,只需找到合適的,且與圖像相切于點,如圖所示,此時
故答案為:
13.(貴州省銅仁市思南中學2021屆高三第十次月考)已知函數存在極大值.
(1)求實數的值;
(2)若函數有兩個零點,,求實數的取值范圍,并證明:.
【答案】(1);(2),證明見解析.
【分析】
(1)利用的極大值為方程,由此求得的值.
(2)根據的單調性求得的取值范圍.由列方程,得到,將要證明轉化為證明對恒成立,結合構造函數法以及導數證得結論成立.
【詳解】
(1),
,令,,
此時,在上,遞增;在上,遞減,所以當時,取得極大值為符合題意,所以.
(2)由(1)知:在上遞增,在上遞減,極大值為.
,,當時,;當時,;當時,.
由于函數有兩個零點,,
所以.
因為,是的兩個零點,則.
所以,,,兩邊取對數得,
要證,只需證明,
即證,不妨設,令,則,
即證對恒成立.
令,,
所以在上遞增,所以,即,
所以.從而成立.
【點睛】
根據極值求參數,要注意驗證函數的單調性是否滿足.
14.(一題多解)(2022·海南中學高三階段練習)已知函數.
(1)若,求的單調區(qū)間;
(2)是否存在實數a,使對恒成立,若存在,求出a的值或取值范圍;若不存在,請說明理由.
【解】(1)因為,
所以,
即.
當時,,
令,則,
所以在單調遞增,因為,
所以,當時,,;當時,,,
所以的單調遞減區(qū)間是,單調遞增區(qū)間是.
(2)法一:設,則,
①當時,,,即,
故不符合題意.
②當時,
當時,.·
令,即,
取,則,即,.
故不符合題意.
③當時,令,,則,
故在單調遞增.
因為,,
所以存在唯一的使得,
所以,時,,;時,,,
故在單調遞減,在單調遞增.
所以的最小值為,
因為,即,兩邊取對數得,
所以.
令,則,
所以在單調遞增,在單調遞減,
故,當且僅當時,等號成立,
故當且僅當時,在恒成立,
綜上,存在a符合題意,.
法二:設,則,
設,易知在單調遞增,
①當時,因為,,
所以存在唯一,使得,即,.
所以當,,即,單調遞減;
當,,即,單調遞增.
故,即,符合題意.
②當時,,,
所以存在唯一,使得,
所以當,,即,單調遞減,
故,即,故不符合題意.
③當時,,,
所以存在唯一,使得,
所以當,,即.
所以在單調遞增,故,即,
故不符合題意.
④當時,,不符合題意.
⑤當時,,不符合題意.
綜上,存在a符合題意,.
法三:①當時,,故在上單調遞增.
因為在單調遞增,且,,
故存在唯一,使得,即,
即,故,
所以任意,都有.
故不符合題意.
②當時,,
對于函數,.
所以時,;時,.
所以在單調遞減,在單調遞增,
故,所以,
故,故符合題意.
③當且時,對于函數,
因為在單調遞增,且,,
所以存在,使得,即,
所以.
令,則,
故在單調遞增,在單調遞減.
故,當且僅當時,“=”成立.
所以當時,,即,,
故不符合題意.
綜上,存在a符合題意,.
法四:設,,易知在單調遞增.又當時,,所以的值域為;
當時,的值域為.
所以的值域為.
故對于上任意一個值,都有唯一的一個正數,使得.
因為,即.
設,,所以要使,只需.
當時,因為,即,所以不符合題意.
當時,當時,,在單調遞減;
當時,,在單調遞增.
所以.
設,,
則,當時,,在單調遞增;
當時,,在單調遞減.
所以,所以,,當且僅當時,等號成立.
又因為,所以,所以.
綜上,存在a符合題意,.
15.已知,設函數.
(1)討論函數的單調性;
(2)若恒成立,求實數a的取值范圍.
【試題來源】四川省樹德中學2021-2022學年高三下學期開學考試
【答案】(1)答案見解析,(2).
【解析】(1),且;
① ,,單調遞增:
② ,,單調遞減:
③ ,,
時,,單調遞減;
時,,單調遞增;
(2),由定義域可知,
即,令,
則,令,可得,
當時,,由于的定義域為,
,則在單調遞減,
則只需滿足,所以,解得,所以;
當時,時,,時,
可得在單調遞增,在單調遞減,
則,
整理可得,
令,則,
時,,時,
則可得在單調遞增,在單調遞減,
則,故時,恒成立,
綜上,.
16.已知函數,.
(1)若在點處的切線與在點處的切線互相平行,求實數的值;
(2)若對,恒成立,求實數的取值范圍.
【試題來源】百師聯(lián)盟(山東省新高考卷)2021-2022學年高三下學期開年摸底聯(lián)考
【答案】(1),(2)
【解析】(1)由題意,函數,可得,所以,
又由函數,可得,所以,
因為在點處的切線與在點處的切線互相平行,可得,
因為,所以.
(2)由得,即,
即,
設,則,,
由,設,可得,
所以時,,單調遞減;
當時,,單調遞增,
所以,
所以在上單調遞增,所以對恒成立,
即對恒成立,
設,則,
當時, ,單調遞增;
當時, ,單調遞減,
所以,故,
所以實數的取值范圍為.
【名師點睛】解決本題的關鍵是利用同構結合函數的單調性轉化不等式為.
17.已知函數.
(1)討論的單調性;
(2)當時,恒成立,求a的取值范圍.
【試題來源】河南省名校聯(lián)盟2021-2022學年高三下學期3月大聯(lián)考
【答案】(1)答案見解析,(2)
【解析】(1)的定義域為,

當時,恒成立,則在上單調遞增.
當時.令,得,則在上單調遞減;
令,得,則在上單調遞增.
(2)當時,恒成立等價于當時,恒成立.
當時,在上單調遞增,則,恒成立.
當時,,則在上單調遞增,則恒成立.
當時,,則在上單調速減,在上單調遞增,
所以,這與恒成立矛盾,所以不合題意.
綜上,a的取值范圍為.
18.已知函數.
(1)若,求曲線在點(1,f(1))處的切線方程;
(2)若關于x的不等式在上恒成立,求a的取值范圍.
【試題來源】河南省頂級中學2021-2022學年高三上學期階段性測試(一)
【答案】(1),(2)
【解析】(1)依題意,故,
故,
而,故所求切線方程為.
(2)依題意,令,


則當時,
則在上單調彈增,因為,,
所以存在,則,
則,故,
令,,則,
所以在上單調遞增,則,
因為當時,,當時,,
即函數在上單調遞減,在上單調通增,
所以,
故a的取值范圍為.
【名師點睛】本題考查導數的幾何意義,利用導數研究函數的性質,考查數學運算,邏輯推理的核心素養(yǎng),解答的關鍵在于能對函數式進行合理的變形,從而構造新函數,確定最值問題,從而最終解決問題.
19.已知函數.
(1)若,求證:函數在R上單調遞增;
(2)若關于x的不等式恒成立,求實數m的最小值.
【試題來源】安徽省A10聯(lián)盟2022屆高三下學期開年考
【答案】(1)證明見解析,(2).
【解析】(1)由題意得,,則,
令,則,
令,解得,令,解得,
所以在上單調遞減,在上單調遞增,
所以,
所以,所以函數在R上單調遞增.
(2)由題意得,.,恒成立,
所以,可得;
令,,,
則在R上單調遞增,
由,,
所以存在唯一的,使得,
且當時,,即;當時,,即,
所以在上單調遞增,在上單調遞減,
所以;
由,得,
由,得,
即,由,得,所以.
設,則,可知在上單調遞增,
所以,即,所以實數m的最小值為;
故答案為.
【名師點睛】對于第2小問,直接參數分離是不行的,但可以在導數和最大值中進行分離,這是解題的關鍵.

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