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利用导数解决恒成立问题74530教学内容


说明
1、设出变量找出函数关系式;确定出定义域; 所得结果符合问题的实际意义。
2、在实际应用题目中,若函数 f ( x )在定义域 内只有一个极值点x0 ,则不需与端点比较, f ( x0 ) 即是所求的最大值或最小值.
(所说区间的也适用于开区间或无穷区间)
题后感悟
1.解决面积,容积的最值问题,要正确引入变量,将面积或 容积表示为变量的函数,结合实际问题的写出定义域,利用 导数求解函数的最值.
利用导数 研究“恒成立”的问题
【问题展示】
不等式恒成立问题是近年高考的热点问题,常 以压轴题形式出现,交汇函数、方程、不等式和 数列等知识,有效地甄别考生的数学思维能力.由
于不等式恒成立问题往往都可以转化为函数的最 值问题,而导数,以其本身所具备的一般性和有
效性,在求解函数最值中,起到无可替代的作用,
x 证明: g(x) <1.
(Ⅰ)f (x)=-xex. 当 x∈(-∞,0)时,f (x)>0,f (x)单调递增; 当 x∈(0,+∞)时,f (x)<0,f (x)单调递减. 所以 f (x)的最大值为 f (0)=0. (Ⅱ)由(Ⅰ)知,当 x>0 时,f (x)<0,g (x)<0<1. 当-1<x<0 时,g (x)<1 等价于设 f (x)>x. 设 h (x)=f (x)-x,则 h (x)=-xex-1. 当 x∈(-1,-0)时,0<-x<1,0<ex<1,则 0<-xex<1, 从而当 x∈(-1,0)时,h (x)<0,h (x)在(-1,0]单调递减. 当-1<x<0 时,h (x)>h (0)=0,即 g (x)<1.
x
图3.4-1
分析:已知版心的面 积,你能否设计出版心 的高,求出版心的宽, 从而列出海报四周的面 积来?
解 : 设 版 心 的 高 为 x d m , 则 版 心 的 宽 为 1 2 8 d m , 此 时 四 周 空 白 面 积 为
S(x)(x4)(1282)128 x
x
你还有其他解法
2x5128,x0 x
综上,总有 g (x)<1.
优化问题
优化问题就是最值问题,导数是求函数最值的有力工具.
面积、容积的最值问题
例1:海报版面尺寸的设计
学校或班级举行活动,通常需要张贴海报进行 宣传。现让你设计一张如图3.4-1所示的竖向张贴 的海报,要求版心面积为128dm2,上、下两边各 空2dm,左、右两边各空1dm,如何设计海报的 尺寸,才能使四周空白面积最小?
吗?例如用基本 不等式行不?
令 求 : 导 S数 '(x,)得 S 2'(x5x)12 2 2 05x122 解 得 : x 1 6 , x 1 ( 6舍 )
于 是 宽 为 : 1281288 x 16
当 x 0 ,1 6时 , s'x0 ;当 x 1 6 , 时 , s&小值,也是最小值点。所以, 当版心高为16dm,宽为8dm时,能使四周空白面积最 小。
延伸学习
已知 f(x函 )a 数 xln x(a0)g ,(x)x22x2. 若 对 x1 (0,) 均 , 存 x2 [0 在 ,1]使 , f(得 x1)g(x2) 成立 a的 ,取 求 .值范围
已知函数 f (x) (1 x) ex 1. .
(I)求函数 f (x) 的最大值; (Ⅱ)设 g(x) f (x) , x 1,且x 0 ,
【总结提升】解决恒成立问题的基本方法:
1.分离参数法:其优点在于:有时可以 避开繁琐的讨论.
2.直接研究函数的形态. 其缺点在于:有些问讨论比较复杂.
当然,在解决问题时,要根据所给问题 的特点,选择恰当的方法来解题.并在解题 过程中,能够依据解题的进程合理地调整解 题策略.
1:已知 f(x) 函 x2数 a, g(x)alnx(a0), 对任 x(0 意 , ),f(x)g(x)恒成立 a的, 取求 值 .
2.步骤:
利润最大问题
问题2: 饮料瓶大小对饮料公司利润有影响吗?
• 你是否注意过,市场上等量的小包装的物品一 般比大包装的要贵些?你想从数学上知道它的 道理吗?
• 是不是饮料瓶越大,饮料公司的利润越大?
某制造商制造并出售球形瓶装的某种饮料,瓶子的制造成本
是0.8pr2分,其中r是瓶子的半径,单位是厘米,已知每出售1ml的 饮料,制造商可获利0.2分,且制造商能制造的瓶子的最大半径为 6cm,(1)瓶子半径多大时,能使每瓶饮料的 利润最大? (2)瓶子半径多大时,每瓶饮料的利润最小?
2 : 已 知fx(axx2),g ( x)x2 2 l n其 x ,中a0 , 若对于 x1,x2(0,)都 , 有f1)(gx(2x)恒成 求a的取值范围.
【总结提升】
( 1 x ) D . 有 , 对 f g( (x x ) ) 对 恒 x D成 , g立 f ( 0 (
恒 成 对 x 立 Df,( gx ( m) i x 0 n ) ;
解法二:由解法(一)得
S(x)2x512822x•5128
x
x
232872
当 且 仅 当 2 x 5 1 2 ,即 x 1 6 (x 0 ) 时 S 取 最 小 值
此时y=
128 16
x
8
答 : 应 使 用 版 心 宽 为 8 d m , 长 为 1 6 d m , 四 周 空 白 面 积 最 小
对 x D有 , f g( (x x) )对 恒 x D成 , g 立 f( 0 (
恒 成 对 x 立 Df,( gx( m) a x 0 x ) ;
( 2) .形 如 x1, x2D ,都f有 (x1)g(x2)恒成立 对 xD , f(x)min g(x)ma ; x
形 如 x1, x2D,都f有 (x1)g(x2)恒成立 对 xD, f(x)ma xg(x)m; in
解∴:每由瓶于饮瓶料子的的利半润径:为r,所以每瓶饮料的利润是
yf(r)0.24pr30.8pr2
=
0.8π( r 3
-
3
r2)
(0r6)
令 f'( r )= 0 .8 π 3( r 2 -2 r ) 0 , 得 r= 2
r
(0,2)
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