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导数与函数隐性零点问题学生版

函数隐性零点问题
近年高考压轴题中,用导数研究函数的单调性、极值、最值及不等式问题成为命题趋势。

用导数解决函数综合问题,最终都会归结于函数的单调性的判断,而函数的单调性又与导函数的零点有着密切的联系,可以说函数的零点的求解或估算是函数综合问题的核心。

函数的零点是高中数学中的一个极其重要的概念,经常借助于方程、函数的图象等加以解决。

根据函数的零点在数值上是否可以准确求出,我们把它分为两类:一类是在数值上可以准确求出的, 不妨称之为显性零点;另一类是依据有关理论(如函数零点的存在性定理)或函数的图象,能够判断出零点确实存在,但是无法直接求出,不妨称之为隐性零点。

1.不含参函数的隐性零点问题
已知不含参函数)(x f ,导函数方程0)('=x f 的根存在,却无法求出,设方程0)('=x f 的根为0x ,则:①有关系式0)('0=x f 成立,②注意确定0x 的合适范围.
2.含参函数的隐性零点问题
已知含参函数),(a x f ,其中a 为参数,导函数方程0),('=a x f 的根存在,却无法求出,设方程0)('=x f 的根为0x ,则:①有关系式0)('0=x f 成立,该关系式给出了a x ,0的关系,②注意确定0x 的合适范围,往往和a 的范围有关.
题型一 求参数的最值或取值范围
例1(2012年全国I 卷)设函数f (x )=e x ﹣ax ﹣2.
(1)求f (x )的单调区间;
(2)若a=1,k 为整数,且当x >0时,(x ﹣k )f ′(x )+x+1>0,求k 的最大值.
点评:从第2问解答过程可以看出,处理函数隐性零点三个步骤:
①确定零点的存在范围(本题是由零点的存在性定理及单调性确定);
②根据零点的意义进行代数式的替换;
③结合前两步,确定目标式的范围。

题型二 不等式的证明
例2.(湖南部分重点高中联考试题)已知函数f (x )=
2)
(ln a x x ,其中a 为常数. (1)若a=0,求函数f (x )的极值;
(2)若函数f (x )在(0,﹣a )上单调递增,求实数a 的取值范围;
(3)若a=﹣1,设函数f (x )在(0,1)上的极值点为x 0,求证:f (x 0)<﹣2.
题型三 对极值的估算
例3.(2017年全国课标1)已知函数f (x )=ax 2﹣ax ﹣xlnx ,且f (x )≥0.
(1)求a ;
(2)证明:f (x )存在唯一的极大值点x 0,且e ﹣2<f (x 0)<2﹣2.
简要分析:通过上面三个典型案例,不难发现处理隐性零点的三个步骤;这里需要强调的是:
第一个步骤中确定隐性零点范围的方式是多种多样的,可以由零点的存在性定理确定,也可以由函数的图象特征得到,甚至可以由题设直接得到,等等;至于隐性零点的范围精确到多少,由所求解问题决定,因此必要时尽可能缩小其范围;
第二个步骤中进行代数式的替换过程中,尽可能将目标式变形为整式或分式,那么就需要尽可能将指、对数函数式用有理式替换,这是能否继续深入的关键;
第三个步骤实质就是求函数的值域或最值。

最后值得说明的是,隐性零点代换实际上是一种明修栈道,暗渡陈仓的策略,也是数学中“设而不求”思想的体现。

变式训练
1.已知函数 f (x )=22ln )2
1(ax x x x ++(a ∈R ),曲线y=f (x )在x=1处的切线与直线x+2y ﹣1=0垂直.
(1)求a 的值,并求f (x )的单调区间;
(2)若λ是整数,当x >0时,总有f (x )﹣(3+λ)x 221x >-
λlnx+241x ,求λ的最大值.
2.设函数f (x )=e 2x ﹣alnx .
(Ⅰ)讨论f (x )的导函数f′(x )零点的个数;
(Ⅱ)证明:当a >0时,f (x )≥2a+aln
a 2.
3.设函数()ln f x x =,是否存在实数a ,使得2()()()02ax a x f f e f x a
⋅+≤对任意正实数x 恒成立?若存在,求出满足条件的实数a ;若不存在,请说明理由.
课后作业
1.已知函数f (x )=(ae x ﹣a ﹣x )e x (a ≥0,e=2.718…,e 为自然对数的底数),若f (x )≥0对于x ∈R 恒成立.
(1)求实数a 的值;
(2)证明:f (x )存在唯一极大值点x 0,且.
2.已知函数f(x)=ax+xlnx(a∈R)
(1)若函数f(x)在区间[e,+∞)上为增函数,求a的取值范围;
(2)当a=1且k∈Z时,不等式k(x﹣1)<f(x)在x∈(1,+∞)上恒成立,求k 的最大值.
3.函数f(x)=alnx﹣x2+x,g(x)=(x﹣2)e x﹣x2+m(其中e=2.71828…).(1)当a≤0时,讨论函数f(x)的单调性;
(2)当a=﹣1,x∈(0,1]时,f(x)>g(x)恒成立,求正整数m的最大值.
4.已知函数f(x)=e x+a﹣lnx(其中e=2.71828…,是自然对数的底数).
(Ⅰ)当a=0时,求函数a=0的图象在(1,f(1))处的切线方程;
(Ⅰ)求证:当时,f(x)>e+1.
5.已知函数f(x)=axe x﹣(a+1)(2x﹣1).
(1)若a=1,求函数f(x)的图象在点(0,f(0))处的切线方程;
(2)当x>0时,函数f(x)≥0恒成立,求实数a的取值范围.
6.函数f(x)=xe x﹣ax+b的图象在x=0处的切线方程为:y=﹣x+1.(1)求a和b的值;
(2)若f(x)满足:当x>0时,f(x)≥lnx﹣x+m,求实数m的取值范围.
7.已知函数f(x)=3e x+x2,g(x)=9x﹣1.
(1)求函数φ(x)=xe x+4x﹣f(x)的单调区间;
(2)比较f(x)与g(x)的大小,并加以证明.
8.已知函数f(x)=lnx+a(x﹣1)2(a>0).
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)在区间(0,1)内有唯一的零点x0,证明:.
9.已知函数f(x)=lnx﹣x+1,函数g(x)=ax•e x﹣4x,其中a为大于零的常数.(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅰ)求证:g(x)﹣2f(x)≥2(lna﹣ln2).
10.已知函数f(x)=x2﹣(a﹣2)x﹣alnx(a∈R).
(Ⅰ)求函数y=f(x)的单调区间;
(Ⅰ)当a=1时,证明:对任意的x>0,f(x)+e x>x2+x+2.
11.已知函数.
(Ⅰ)当a=2时,(i)求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;(ii)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅰ)若1<a<2,求证:f(x)<﹣1.
12.已知函数f(x)=(x﹣a)lnx+x,(其中a∈R)
(1)若曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线方程为y=x,求a的值;
(2)若为自然对数的底数),求证:f(x)>0.。

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