欢迎光临散文网 会员登陆 & 注册

注意观察二阶导的单调性(新高考Ⅱ导数)

2023-06-14 10:58 作者:数学老顽童  | 我要投稿

(2023新高考Ⅱ,22)

(1)证明:当0%3Cx%3C1x-x%5E2%3C%5Csin%20%20x%3Cx

(2)已知函数f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3D%5Ccos%20%20ax-%5Cln%20%5Cleft(%201-x%5E2%20%5Cright)%20,若x%3D0f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20的极大值点,求a的取值范围.

解:(1)令g%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3Dx-x%5E2-%5Csin%20%20x

g'%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3D1-2x-%5Ccos%20%20x

g%E2%80%99%E2%80%99%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3D-2%2B%5Csin%20%20x%3C0,故g'%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%5Csearrow%20

g%E2%80%99%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3Cg'%5Cleft(%200%20%5Cright)%20%3D0,故g%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%5Csearrow%20

g%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3Cg%5Cleft(%200%20%5Cright)%20%3D0.

x-x%5E2%3C%5Csin%20%20x.

h%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3D%5Csin%20%20x-x

h%E2%80%99%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3D%5Ccos%20%20x-1%3C0,故h%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%5Csearrow%20

h%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3Ch%5Cleft(%200%20%5Cright)%20%3D0

%5Csin%20%20x%3Cx.

综上所述:x-x%5E2%3C%5Csin%20%20x%3Cx.

(2)f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20的定义域为%5Cleft(%20-1%2C1%20%5Cright)%20

%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%09f'%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%26%3D-%5Csin%20ax%5Ccdot%20a-%5Cfrac%7B1%7D%7B1-x%5E2%7D%5Ccdot%20%5Cleft(%20-2x%20%5Cright)%5C%5C%0A%09%26%3D-a%5Csin%20ax%2B%5Cfrac%7B2x%7D%7B1-x%5E2%7D%5C%5C%0A%5Cend%7Baligned%7D

注意到%5Ccolor%7Bred%7D%7Bf'%5Cleft(%200%20%5Cright)%20%3D0%7D.

%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%09f''%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%26%3D-a%5Ccdot%20%5Ccos%20ax%5Ccdot%20a%2B%5Cfrac%7B2%5Ccdot%20%5Cleft(%201-x%5E2%20%5Cright)%20-2x%5Ccdot%20%5Cleft(%20-2x%20%5Cright)%7D%7B%5Cleft(%201-x%5E2%20%5Cright)%20%5E2%7D%5C%5C%0A%09%26%3D-a%5E2%5Ccos%20ax%2B%5Cfrac%7B2%2B2x%5E2%7D%7B%5Cleft(%201-x%5E2%20%5Cright)%20%5E2%7D%5C%5C%0A%09%26%3D%5Ccolor%7Bred%7D%7B-a%5E2%5Ccos%20ax%2B%5Cleft(%20%5Cfrac%7B2%7D%7B1-x%5E2%7D%20%5Cright)%20%5E2-%5Cfrac%7B2%7D%7B1-x%5E2%7D%7D%5C%5C%0A%5Cend%7Baligned%7D

注意到f''%5Cleft(%20-x%20%5Cright)%20%3Df''%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20偶函数

%5Ccolor%7Bred%7D%7Bf''%5Cleft(%200%20%5Cright)%20%3D2-a%5E2%7D.

2-a%5E2%5Cgeqslant%200,即%5Ccolor%7Bred%7D%7B-%5Csqrt%7B2%7D%5Cleqslant%20a%5Cleqslant%20%5Csqrt%7B2%7D%7D

%5Ccolor%7Bred%7D%7B%5Cleft%7C%20ax%20%5Cright%7C%3C%5Csqrt%7B2%7D%3C%5Cfrac%7B%5Cmathrm%7B%5Cpi%7D%7D%7B2%7D%7D

易知,当x%5Cin%20%5Cleft%5B%200%2C1%20%5Cright)%20

%5Ccolor%7Bred%7D%7B-a%5E2%5Ccos%20ax%5Cnearrow%20%7D

%5Ccolor%7Bred%7D%7B%5Cleft(%20%5Cfrac%7B2%7D%7B1-x%5E2%7D%20%5Cright)%20%5E2-%5Cfrac%7B2%7D%7B1-x%5E2%7D%5Cnearrow%20%7D

%5Ccolor%7Bred%7D%7Bf%E2%80%99'%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%5Cnearrow%20%7D

%5Ccolor%7Bred%7D%7Bf''%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%5Cgeqslant%7D%20f''%5Cleft(%200%20%5Cright)%20%3D2-a%5E2%5Cgeqslant%20%5Ccolor%7Bred%7D%7B0%7D

进而,%5Ccolor%7Bred%7D%7B%5Cforall%20x%5Cin%20%5Cleft(%20-1%2C1%20%5Cright)%20%7D%5Ccolor%7Bred%7D%7Bf''%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%5Cgeqslant%200%7D

从而%5Ccolor%7Bred%7D%7Bf'%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%5Cnearrow%20%7D.

所以:

x%5Cin%20%5Ccolor%7Bred%7D%7B%5Cleft(%20-1%2C0%20%5Cright)%20%7Df'%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3C0f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%5Ccolor%7Bred%7D%7B%5Csearrow%20%7D

x%5Cin%20%5Ccolor%7Bred%7D%7B%5Cleft(%200%2C1%20%5Cright)%20%7Df'%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3E0f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%5Ccolor%7Bred%7D%7B%20%5Cnearrow%20%7D

所以x%3D0f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20的极值点,不合题意.

2-a%5E2%3C0,即%5Ccolor%7Bred%7D%7Ba%3C-%5Csqrt%7B2%7D%7D%5Ccolor%7Bred%7D%7Ba%3E%5Csqrt%7B2%7D%7D

则必然存在x_0%5Cin%20%5Cleft(%200%2C1%20%5Cright)%20

x%5Cin%20%5Ccolor%7Bred%7D%7B%5Cleft(%20-x_0%2Cx_0%20%5Cright)%20%7D%5Ccolor%7Bred%7D%7Bf''%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3C0%7D

从而f'%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%5Ccolor%7Bred%7D%7B%5Csearrow%20%7D.

x%5Cin%5Ccolor%7Bred%7D%7B%20%5Cleft(%20-x_0%2C0%20%5Cright)%20%7Df'%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3E0f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%5Ccolor%7Bred%7D%7B%5Cnearrow%20%7D

x%5Cin%20%5Ccolor%7Bred%7D%7B%5Cleft(%200%2Cx_0%20%5Cright)%20%7Df'%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3C0f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%5Ccolor%7Bred%7D%7B%20%5Csearrow%20%7D

所以x%3D0f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20的极值点,符合题意.

综上所述:a%5Cin%20%5Cleft(%20-%5Cinfty%20%2C%5Csqrt%7B2%7D%20%5Cright)%20%5Ccup%20%5Cleft(%20%5Csqrt%7B2%7D%2C%2B%5Cinfty%20%5Cright)%20

注意观察二阶导的单调性(新高考Ⅱ导数)的评论 (共 条)

分享到微博请遵守国家法律