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极值点偏移第2招--含参数的极值点偏移问题

含参数的极值点偏移问题,在原有的两个变元12,x x 的基础上,又多了一个参数,故思路很自然的就会想到:想尽一切办法消去参数,从而转化成不含参数的问题去解决;或者以参数为媒介,构造出一个变元的新的函数.★例1. 已知函数x ae x x f -=)(有两个不同的零点12,x x ,求证:221>+x x .不妨设12x x >,记12t x x =-,则0,1t t e >>,因此只要证明:121t te t e +⋅>-01)1(2>+--⇔t t e e t , 再次换元令x t x e tln ,1=>=,即证),1(,01)1(2ln +∞∈>+--x x x x 构造新函数2(1)()ln 1x F x x x -=-+,0)1(=F 求导2'2214(1)()0(1)(1)x F x x x x x -=-=>++,得)(x F 在),1(+∞上递增, 所以0)(>x F ,因此原不等式122x x +>获证.★例 2. 已知函数()ln f x x ax =-,a 为常数,若函数()f x 有两个零点12,x x ,证明:212.x x e ⋅>法二:利用参数a 作为媒介,换元后构造新函数: 不妨设12x x >,∵1122ln 0,ln 0x ax x ax -=-=,∴12121212ln ln (),ln ln ()x x a x x x x a x x +=+-=-, ∴1212ln ln x x a x x -=-,欲证明212x x e >,即证12ln ln 2x x +>.∵1212ln ln ()x x a x x +=+,∴即证122a x x >+,∴原命题等价于证明121212ln ln 2x x x x x x ->-+,即证:1122122()ln x x x x x x ->+,令12,(1)x t t x =>,构造2(1)ln ,1)1(t t g t t t -=->+,此问题等价转化成为例1中思路2的解答,下略. 法三:直接换元构造新函数:12221211ln ln ln ,ln x x x x a x x x x ==⇔=设2121,,(1)xx x t t x <=>, 则112111ln ln ln ,ln ln tx t x x tx t t x x +==⇔=, 反解出:1211ln ln ln ln ,ln ln ln ln ln 111t t t tx x tx t x t t t t ===+=+=---, 故212121ln ln 2ln 21t x x e x x t t +>⇔+>⇔>-,转化成法二,下同,略.★例3.已知21,x x 是函数ax e x f x-=)(的两个零点,且21x x <. (1)求证:221>+x x ; (2)求证:121<⋅x x .(2)要证:121<x x ,即证:1221<⋅a e e x x ,等价于212)(1221x x e e e e x x x x --<⋅, 也即2122)(1)(1221x x e e e e x x x x -<-⋅,等价于2122)(1)1(1212x x e e x x x x -<---,令012>-=x x t 等价于)0(1)1(22><-t t e e t t,也等价于)0(112><-t te e tt,等价于即证:012<+-⋅t te e t 令)0(1)(2>+-⋅=t e e t t h t t ,则)21(21)(2222tt tt t e t e e e t e t h -+=-⋅+=',又令)0(21)(2>-+=t e t t t ϕ,得0221)(2<⋅-='te tt ϕ,∴)(t ϕ在),0(+∞单调递减,0)0()(=<ϕϕt ,从而0)(<'t h ,)(t h 在),0(+∞单调递减,∴0)0()(=<h t h ,即证原不等式成立.【点评】从消元的角度,消掉参数a ,得到一个关于21,x x 的多元不等式证明,利用换元思想,将多元不等式变成了一元不等式,并通过构造函数证明相应不等式.★例4.已知函数()(0)axf x x e a =->,若存在1212,()x x x x <,使12()()0f x f x ==,求证:12x ae x <.再证:12x ae x <. ∵111222ln x ax ax x ax x ==, 而120x e x <<<,2ln 1x > ∴1122ln 1x ax ae ae x x =<=.证毕.【招式演练】★设函数()()xf x e ax a a R =-+∈的图像与x 轴交于1212(,0),(,0)()A x B x x x <两点, (1)证明:0)('21<x x f ; (2)求证:1212x x x x <+.(2)证明:由1212(1)(1)x x e a x e a x ⎧=-⎪⎨=-⎪⎩,易知211x x >>且a e >,从而11221211x x xx x e e e x --==-,令121,1x x αβ=-=-,则ln ln 1eαβααββαβ--=⇒=-, 由于12121x x x x αβ<+⇔<,下面只要证明:11,(01)αββαβα<⇔<<<<,结合对数函数ln y x =的图像可知,只需证:11(,ln ),(,ln )αααα两点连线的斜率要比(,ln ),(,ln )ααββ两点连线的斜率小即可,又因为ln ln 1k αβαβ-==-,即证:1ln ln112ln 0(01)1αααααααα-<⇔-+><<-,令1()2ln 0,(01)g ααααα=-+><<,则22212(1)()10g ααααα-'=--+=-<,∴()g α在(0,1)上单调递减,∴()(1)0g g α>=, ∴原不等式1212x x x x <+成立.★设函数2()ln f x a x bx =-,其图像在点(2,(2))P f 处切线的斜率为3-. 当2a =时,令()()g x f x kx =-,设1212,()x x x x <是方程()0g x =的两个根,0x 是12,x x 的等差中项,求证:0()0g x '<(()g x '为函数()g x 的导函数).★设函数21()2ln (0)f x a x a ax a x=-->,函数()f x '为()f x 的导函数,且1122(,()),(,())A x f x B x f x 是()f x 的图像上不同的两点,满足12()()0f x f x +=,线段AB中点的横坐标为0x ,证明:0 1.ax > 【解析】∵120121212x x ax x x a a +>⇔>⇔>-,又依题意21()()0f x a x'=-≥,得()f x 在定义域上单调递增,所以要证01ax >,只需证2122()()()f x f x f x a-=>-, 即222()()0f x f x a-+<……①不妨设12x x <,注意到1()0f a =,由函数单调性知,有1211,x x a a<>, 构造函数2()()()F x f x f x a=-+,则32224(1)()()()(2)ax F x f x f x a x ax -'''=--=--,当1x a ≥时,()0F x '≤,即()F x 单调递减,当1x a >时,1()()0F x F a<=,从而不等式①式成立,故原不等式成立. ★已知函数)(ln 1)(R a x xa x f ∈--=. (1)若2=a ,求函数)(x f 在),1(2e 上的零点个数;(2)若)(x f 有两零点21,x x (21x x <),求证:132121-<+<-a ex x .【点评】1.方程的变形方向:①21,x x 是函数)(x f 的两个零点,1是该函数的极值点.②21,x x 是函数)(x h 的两个零点,1-a e是该函数的极值点.2.难点13121-<+-a e x x 的证明依赖利用221>+x x 放缩.★已知函数 .(Ⅰ)讨论的单调性; (Ⅱ)设,证明:当时,;(Ⅲ)设是的两个零点,证明.【答案】(Ⅰ)在上单调递减,在上单调递增;(Ⅱ)当时,;(Ⅲ)证明过程见解析(Ⅱ)令,则.求导数,得 , 当时,,在上是减函数.而, ,故当时,(Ⅲ)由(Ⅰ)可知,当时,函数至多有一个零点,故,从而的最小值为,且,不妨设,则,,由(Ⅱ)得 ,从而,于是,由(Ⅰ)知,.点晴:本题考查函数导数的单调性.不等式比较大小,函数的零点问题:在(Ⅰ)中通过求导,并判断导数的符号,分别讨论的取值,确定函数的单调区间.(Ⅱ)通过构造函数,把不等式证明问题转化为函数求最值问题,求函数当时的最大值小于零即可.(Ⅲ)要充分利用(Ⅰ)(Ⅱ)问的结论. ★已知函数()214ln 2f x x mx =-(0m >). (Ⅰ)若1m =,求函数()f x 的单调递增区间;(Ⅱ)若函数()()()4g x f x m x =--,对于曲线()y g x =上的两个不同的点()()11,M x g x ,()()22,N x g x ,记直线MN 的斜率为k ,若()0k g x =',证明:1202x x x +>.【答案】(1)()0,2(2)见解析由题设得()()()12012g x g x g x x x -=-'=()12124ln ln x x x x ---()()12142m x x m ++-. 又121282x x g m x x +⎛⎫=⎪+⎭'-⎝ 1242x x m +⋅+-, ∴()1202x x g x g +⎛⎫-='⎪⎝⎭'()1212124ln ln 8x x x x x x --=-+ ()()2121212124ln ln x x x x x x x x ⎡⎤---⎢⎥-+⎣⎦ 21222111214ln 1x x x x x x x x ⎡⎤⎛⎫-⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥=-⎢⎥-+⎢⎥⎢⎥⎣⎦.不妨设120x x <<, 21x t x =,则1t >,则21221121ln 1x x x x x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭-+()21ln 1t t t -=-+ (1)t >.令()()21ln 1t h t t t -=-+ (1)t >,则()()()22101t h t t t +'-=>,所以()h t 在()1,+∞上单调递增,所以()()10h t h >=,故21221121ln 01x x x x x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭->+.又因为210x x ->,因此()12002x x g x g +⎛⎫->⎪⎝⎭'',即()1202x x g g x +⎛⎫< ⎪⎝'⎭'. 又由()()44g x mx m x =-+-'知()g x '在()0,+∞上单调递减, 所以1202x x x +>,即1202x x x +>. ★已知函数()1n(1)f x x =+,21()2g x x x -. (Ⅰ)求过点()1,0-且与曲线()y f x =相切的直线方程;(Ⅱ)设()()()h x af x g x =+,其中a 为非零实数,()y h x =有两个极值点12,x x ,且12x x <,求a 的取值范围;(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,求证:()2120h x x ->.【答案】(1)10x ey -+=(2)见解析∴()000ln 1111x x x +=++,解得01x e =- ∴切线的斜率为1e,∴切线方程为10x ey -+= (Ⅱ)()()()h x af x g x =+= ()21ln 12a x x x ++- ()()21111x a a h x x x x +-=+-='++, 1x >- 当10a -≥时,即1a ≥时, ()0h x '≥, ()h x 在()1,-+∞上单调递增;当01a <<时,由()0h x '=得, 11x a =--, 21x a =-,故()h x 在()1,1a ---上单调递增,在()1,1a a ---上单调递减,在()1,a -+∞上单调递增; 当0a <时,由()0h x '=得, 01x a =-, ()h x 在()1,1a a ---上单调递减,在()1,a -+∞上单调递增. 当01a <<时, ()h x 有两个极值点,即11x a =--, 21x a =-,即a 的范围是(0,1)点睛:利用导数证明不等式常见类型及解题策略(1) 构造差函数()()()h x f x g x =-.根据差函数导函数符号,确定差函数单调性,利用单调性得不等量关系,进而证明不等式.(2)根据条件,寻找目标函数.一般思路为利用条件将求和问题转化为对应项之间大小关系,或利用放缩、等量代换将多元函数转化为一元函数. ★已知函数()ln f x x =.(1)证明:当1x >时,()()2110x x f x -+->;(2)若函数()()2g x f x x ax =+-有两个零点1x , 2x (12x x <, 0a >),证明: 12213x x g a +⎛⎫<- ⎪⎝⎭'. 【答案】(1)详见解析(2)详见解析试题解析:(1)欲证()()2110x x f x -+->证()()21ln 01x K x x x -=->+, ()()()22101x K x x x '-=>+,()K x ∴在()1,+∞上递增,()()10K x K ∴>=(2)1x >, ()21ln 1x x x ->+,令()12ln s x x x =--,易知()s x 在()0,+∞递减, ()10s =,01x <<, ()0s x >, ()h x ↑, 1x >, ()0s x <, ()h x ↓, ()()1h x h ∴≤, 1x >, ()0h x >, 0x →, ()h x →-∞, 要合题意,如图,01a <<,10a ->,右大于左,原题得证。

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