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高中导数——不等式的类型

2023-02-26 16:20 作者:予取鱼求  | 我要投稿

例一(易) 

已知函数f(x)%3D(x-1)lnx-ax-1(a%3E0).

(1).若f(x)的最小值为-e-1,求a的值;

(2).若a%3D1,证明:函数f(x)存在两个零点x_1%2Cx_2,且f%5E%7B'%7D(x_1)%2Bf%5E%7B'%7D(x_2)%3C-2.

本题的关键点在于尝试去找,并且发现x_1.x_2之间的关系。

这道题的基础是 

课标全国II文 2019.21

 已知函数f(x)%3D(x-1)lnx-x-1.证明:

 (1)f(x)存在唯一的极值点

 (2)f(x)%3D0有且仅有两个实根,且两个实根互为倒数


解:

(1) 求导,得f%5E%7B'%7D(x)%3Dlnx-%20%5Cfrac%7B1%7D%7Bx%7D(0%2C%20%20%5Cinfty%20)单调递增(增加增)

f%5E%7B'%7D(1)%3D-1%20%5Cleq%200%2Cf%5E%7B'%7D(e)%3D1-%5Cfrac%7B1%7D%7Be%7D%3E0

%5Cexists 唯一零点x_0%5Cin(1%2Ce)使得f%5E%7B'%7D(x_0)%3D0

x_0f(x)唯一的极值点。


(2)由(1)知 f(x)(0%2Cx_0)单减,(x_0%2C%2B%5Cinfty)单增

f(1)%3D-2%3C0%2Cf(%5Cfrac%7B1%7D%7Be%5E2%7D)%3D%5Cfrac%7Be%5E2-3%7D%7Be%5E2%7D%3E0

%5Cexists 唯一零点x_1%5Cin(%5Cfrac%7B1%7D%7Be%5E2%7D%2C1)使得f(x_1)%3D0

f(e)%3D-2%3C0%2Cf(e%5E2)%3De%5E2-3%3E0

%5Cexists 唯一零点x_2%5Cin(e%2Ce%5E2)使得f(x_2)%3D0

f(%5Cfrac%7B1%7D%7Bx_1%7D)%3D-(%5Cfrac%7B1%7D%7Bx_1%7D-1)lnx_1-%5Cfrac%7B1%7D%7Bx_1%7D-1%3D%5Cfrac%7B(x_1-1)lnx_1-x_1-1%7D%7Bx_1%7D%3D%5Cfrac%7Bf(x_1)%7D%7Bx_1%7D%3D0%3Df(x_2)

由于%5Cfrac%7B1%7D%7Bx_1%7D%5Cin(1%2Ce%5E2),且零点在(1%2Ce%5E2)是唯一的

%5Cfrac%7B1%7D%7Bx_1%7D%3Dx_2.


1,证明零点存在时需要严格套用零点存在定理。

零点存在定理

设函数f(x)闭区间%5Ba%2Cb%5D上连续,且f(a)%20%5Ccdot%20f(b)%3C0,则f(x)开区间(a%2Cb)上存在零点。

零点存在定理加强条件 

由于零点存在定理不能说明零点的个数,只能证明零点的存在性。而一般题目会要求零点的数目,因此需要使用零点存在定理加强条件。

(1),该区间$(a,b)$函数单调,单增或者单减。

(2),可以找到两个具体的函数值符号相反。

证明该区间内存在唯一的零点。

并且这类题目为了保证严谨性,需要找到切实的两个函数值异号才可以说明,这也是难点。

2,找到两个异号的函数值

极值点和零点本质上都是零点的问题,只不过针对的对象是导函数和函数。

本题好就好在函数f(x)里没有未知的参数,因此所有函数值都可以具体地表示出来。

这类题目的关键在于,把握表达式中最复杂的部分作为零点结构的一个主要考虑因素。


因此,该表达式中的关键在于对数函数lnx,这也决定对应的了我们猜测的零点两侧的函数值对应的自变量(以后我们简称为  零点两侧变量)的结构应该是e%5Ex的形式,可以从1开始猜。


尽管不能使用两侧的极限异号说明零点唯一存在(理论可以,做题不行),但是极限的趋向为我们猜测零点两侧变量提供了重要的判断方向

例如本题,单调性分析后可以明白,需要在两个单调性段内分别找,趋于零处,趋于无穷处是关键要找这附近的函数值。

在趋于零时,使得函数变的更负的原因,动力是lnx,因此我们不断地取趋于0的e指数,使得lnx负的趋势大于另外的函数部分。

因为本题都是具体函数,不涉及未知参数,因此比较容易找到点。试几个,不断靠近零即可。

而趋于无穷时,主要影响因素是xx超过了lnxlnx,因此不断带入大的e指数幂实验。


第一次写有点累,第一节先到这里,后续再更,希望大家多多支持。


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