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洛必达法则解高考题

洛必达法则解高考题2010年和2011年高考中的全国新课标卷中的第21题中的第○2步,由不等式恒成立来求参数的取值范围问题,分析难度大,但用洛必达法则来处理却可达到事半功倍的效果。

洛必达法则简介:法则1 若函数f(x) 和g(x)满足下列条件:(1) ()lim 0x af x →= 及()lim 0x ag x →=;(2)在点a 的去心邻域内,f(x) 与g(x) 可导且g '(x)≠0; (3)()()limx af x lg x →'=', 那么 ()()lim x a f x g x →=()()limx a f x l g x →'='。

法则2 若函数f(x) 和g(x)满足下列条件:(1)()lim 0x f x →∞= 及()lim 0x g x →∞=;(2)0A∃,f(x) 和g(x)在(),A -∞与(),A +∞上可导,且g '(x)≠0;(3)()()limx f x l g x →∞'=', 那么 ()()limx f x g x →∞=()()limx f x l g x →∞'='。

法则3 若函数f(x) 和g(x)满足下列条件:(1) ()lim x af x →=∞及()lim x ag x →=∞; (2)在点a 的去心邻域内,f(x) 与g(x) 可导且g '(x)≠0; (3)()()limx af x lg x →'=', 那么 ()()lim x a f x g x →=()()limx a f x l g x →'='。

利用洛必达法则求未定式的极限是微分学中的重点之一,在解题中应注意: ○1将上面公式中的x→a,x→∞换成x→+∞,x→-∞,x a+→,x a-→洛必达法则也成立。

○2洛必达法则可处理00,∞∞,0⋅∞,1∞,0∞,00,∞-∞型。

○3在着手求极限以前,首先要检查是否满足00,∞∞,0⋅∞,1∞,0∞,00,∞-∞型定式,否则滥用洛必达法则会出错。

当不满足三个前提条件时,就不能用洛必达法则,这时称洛必达法则不适用,应从另外途径求极限。

○4若条件符合,洛必达法则可连续多次使用,直到求出极限为止。

二.高考题处理1.(2010年全国新课标理)设函数2()1x f x e x ax =---。

(1) 若0a =,求()f x 的单调区间; (2) 若当0x ≥时()0f x ≥,求a 的取值范围 原解:(1)0a =时,()1xf x e x =--,'()1xf x e =-.当(,0)x ∈-∞时,'()0f x <;当(0,)x ∈+∞时,'()0f x >.故()f x 在(,0)-∞单调减少,在(0,)+∞单调增加(II )'()12xf x e ax =--由(I )知1xe x ≥+,当且仅当0x =时等号成立.故'()2(12)f x x ax a x ≥-=-,从而当120a -≥,即12a ≤时,'()0 (0)f x x ≥≥,而(0)0f =, 于是当0x ≥时,()0f x ≥. 由1(0)xe x x >+≠可得1(0)xe x x ->-≠.从而当12a >时,'()12(1)(1)(2)x x x x x f x e a e e e e a --<-+-=--,故当(0,ln 2)x a ∈时,'()0f x <,而(0)0f =,于是当(0,ln 2)x a ∈时,()0f x <.综合得a 的取值范围为1,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭原解在处理第(II )时较难想到,现利用洛必达法则处理如下: 另解:(II )当0x =时,()0f x =,对任意实数a,均在()0f x ≥;当0x >时,()0f x ≥等价于21xx a e x--≤令()21xx g x ex--=(x>0),则322()xxx x g x e e x-++'=,令()()220xxh x xx x ee =-++>,则()1xxh x x e e '=-+,()0xh x x e ''=>,知()h x '在()0,+∞上为增函数,()()00h x h ''>=;知()h x 在()0,+∞上为增函数,()()00h x h >=;()0g x '∴>,g(x)在()0,+∞上为增函数。

由洛必达法则知,200011222limlim lim xx xx x x x x ee e x+++→→→--===,故12a ≤综上,知a 的取值范围为1,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭。

2.(2011年全国新课标理)已知函数,曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线方程为230x y +-=。

(Ⅰ)求a 、b 的值;(Ⅱ)如果当0x >,且1x ≠时,ln ()1x kf x x x>+-,求k 的取值范围。

原解:(Ⅰ)221(ln )'()(1)x x b x f x x xα+-=-+由于直线230x y +-=的斜率为12-,且过点(1,1),故(1)1,1'(1),2f f =⎧⎪⎨=-⎪⎩即1,1,22b a b =⎧⎪⎨-=-⎪⎩解得1a =,1b =。

(Ⅱ)由(Ⅰ)知ln 1f ()1x x x x=++,所以22ln 1(1)(1)()()(2ln )11x k k x f x x x x x x---+=+--。

考虑函数()2ln h x x =+2(1)(1)k x x --(0)x >,则22(1)(1)2'()k x xh x x -++=。

(i )设0k ≤,由222(1)(1)'()k x x h x x+--=知,当1x ≠时,'()0h x <,h (x )递减。

而(1)0h =故当(0,1)x ∈时, ()0h x >,可得21()01h x x >-; 当x ∈(1,+∞)时,h (x )<0,可得211x- h (x )>0 从而当x>0,且x ≠1时,f (x )-(1ln -x x +x k )>0,即f (x )>1ln -x x +xk. (ii )设0<k<1.由于2(1)(1)2k x x -++=2(1)21k x x k -++-的图像开口向下,且244(1)0k ∆=-->,对称轴x=111k >-.当x ∈(1,k -11)时,(k-1)(x 2 +1)+2x>0,故'h (x )>0,而h (1)=0,故当x ∈(1,k -11)时,h (x )>0,可得211x-h (x )<0,与题设矛盾。

(iii )设k ≥1.此时212x x +≥,2(1)(1)20k x x -++>⇒'h (x )>0,而h (1)=0,故当x ∈(1,+∞)时,h (x )>0,可得211x - h (x )<0,与题设矛盾。

综合得,k 的取值范围为(-∞,0]原解在处理第(II )时非常难想到,现利用洛必达法则处理如下:另解:(II )由题设可得,当0,1x x >≠时,k<22ln 11x xx+-恒成立。

令g (x)= 22ln 11x xx +-(0,1x x >≠),则()()()22221ln 121x x x g x x +-+'=⋅-, 再令()()221ln 1h x x x x =+-+(0,1x x >≠),则()12ln h x x x x x '=+-,()212ln 1h x x x ''=+-,易知()212ln 1h x x x''=+-在()0,+∞上为增函数,且()10h ''=;故当(0,1)x ∈时,()0h x ''<,当x ∈(1,+∞)时,()0h x ''>;∴()h x '在()0,1上为减函数,在()1,+∞上为增函数;故()h x '>()1h '=0 ∴()h x 在()0,+∞上为增函数()1h =0∴当(0,1)x ∈时,()0h x <,当x ∈(1,+∞)时,()0h x > ∴当(0,1)x ∈时,()0g x '<,当x ∈(1,+∞)时,()0g x '>∴()g x 在()0,1上为减函数,在()1,+∞上为增函数由洛必达法则知()2111ln 1ln 12121210221lim limlim x x x x x x g x x x →→→+⎛⎫=+=+=⨯-+= ⎪--⎝⎭ ∴0k ≤,即k 的取值范围为(-∞,0]规律总结:对恒成立问题中的求参数取值范围,参数与变量分离较易理解,但有些题中的求分离出来的函数式的最值有点麻烦,利用洛必达法则可以较好的处理它的最值,是一种值得借鉴的方法。

自编:若不等式3sin x x ax >-对于(0,)2x π∈恒成立,求a的取值范围. 解:应用洛必当(0,)2x π∈记()x f x -=记()3sig x =因为''()g x ='''()sg x x =-所以'()g x 在且()0g x <,由洛必达法则有00lim ()limx x f x →→=即当0x →时,故16a ≥时,不通过以上例① 可以分②用导数可③出现“00。

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