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文檔簡介
2025屆新高考數(shù)學(xué)精準(zhǔn)突破復(fù)習(xí)切線放縮切線放縮思想一直是導(dǎo)數(shù)中重要的思想之一,某些求函數(shù)的最小值或證明不等式的問題,巧用切線放縮,會有意想不到的效果.一般試題難度較大.考情分析思維導(dǎo)圖內(nèi)容索引典型例題熱點突破典例1
已知函數(shù)f(x)=lnx-xex+ax(a∈R).(1)若f(x)在[1,+∞)上單調(diào)遞減,求實數(shù)a的取值范圍;考點一利用切線放縮求最值所以g(x)在[1,+∞)上單調(diào)遞增,故g(x)min=g(1)=2e-1,因為a≤g(x)恒成立,所以a≤2e-1,故實數(shù)a的取值范圍為(-∞,2e-1].(2)若a=1,求f(x)的最大值.方法一設(shè)φ(x)=ex-x-1,則φ′(x)=ex-1,令φ′(x)>0,則x>0,令φ′(x)<0,則x<0,所以φ(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞減,在(0,+∞)上單調(diào)遞增,故φ(x)min=φ(0)=0,所以φ(x)≥0,故ex≥x+1.當(dāng)a=1時,f(x)=lnx-xex+x=lnx-elnx·ex+x=lnx-ex+lnx+x≤lnx-(x+lnx+1)+x=-1,當(dāng)且僅當(dāng)x+lnx=0時等號成立,即方程x+lnx=0有實根,所以f(x)max=-1.所以h(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞減,所以h(x)在(0,+∞)上有唯一的零點x0,當(dāng)x∈(0,x0)時,h(x)>0,所以f′(x)>0,故f(x)在(0,x0)上單調(diào)遞增,當(dāng)x∈(x0,+∞)時,h(x)<0,所以f′(x)<0,故f(x)在(x0,+∞)上單調(diào)遞減,從而f(x)max=f(x0)=lnx0-
+x0,即f(x)的最大值為-1.跟蹤訓(xùn)練1
已知函數(shù)
f(x)=ax+lnx+1,若對任意的
x>0,f(x)≤xe2x
恒成立,求實數(shù)a的取值范圍.方法一(切線放縮,利用ex≥x+1)對任意的x>0,f(x)≤xe2x
恒成立,因為xe2x-(lnx+1)=e2x+lnx-(lnx+1)≥(2x+lnx+1)-(lnx+1)=2x,當(dāng)且僅當(dāng)2x+lnx=0時等號成立(方程顯然有解),所以a≤2.方法二(隱零點)因為f(x)=ax+lnx+1,所以對任意的x>0,f(x)≤xe2x恒成立,等價于則只需a≤m(x)min
即可,再令g(x)=2x2e2x+lnx(x>0),所以當(dāng)0<x<x0
時,m′(x)<0,當(dāng)x>x0時,m′(x)>0,所以m(x)在(0,x0)上單調(diào)遞減,在(x0,+∞)上單調(diào)遞增,因為
+lnx0=0,所以ln2+2lnx0+2x0=ln(-lnx0),即ln(2x0)+2x0=ln(-lnx0)+(-lnx0),因為s(2x0)=s(-lnx0),所以2x0=-lnx0,所以實數(shù)a的取值范圍為(-∞,2].典例2
已知函數(shù)f(x)=ex-ln(x+m).(1)設(shè)x=0是f(x)的極值點,求m的值,并討論f(x)的單調(diào)性;考點二利用切線放縮證明不等式因為x=0是f(x)的極值點,令u(x)=(x+1)ex-1(x>-1),則u′(x)=(x+2)ex>0,所以u(x)在(-1,+∞)上單調(diào)遞增,又u(0)=0,所以當(dāng)-1<x<0時,u(x)<0,故f′(x)<0;當(dāng)x>0時,u(x)>0,故f′(x)>0,從而f(x)在(-1,0)上單調(diào)遞減,在(0,+∞)上單調(diào)遞增.(2)當(dāng)m≤2時,證明:f(x)>0.方法一當(dāng)m≤2時,f(x)=ex-ln(x+m)≥ex-ln(x+2),下面先證ex≥x+1,令g(x)=ex-x-1(x∈R),則g′(x)=ex-1,所以g′(x)<0?x<0,g′(x)>0?x>0,從而g(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞減,在(0,+∞)上單調(diào)遞增,故g(x)min=g(0)=0,所以g(x)≥0,從而ex≥x+1,當(dāng)且僅當(dāng)x=0時等號成立,再證ln(x+2)≤x+1,令h(x)=ln(x+2)-x-1(x>-2),所以h′(x)>0?-2<x<-1,h′(x)<0?x>-1,從而h(x)在(-2,-1)上單調(diào)遞增,在(-1,+∞)上單調(diào)遞減,故h(x)max=h(-1)=0,所以h(x)≤0,故ln(x+2)≤x+1,當(dāng)且僅當(dāng)x=-1時等號成立,綜上所述,有l(wèi)n(x+2)≤x+1≤ex,且兩個等號不能同時成立,所以ln(x+2)<ex,故ex-ln(x+2)>0,因為當(dāng)m≤2時,f(x)=ex-ln(x+m)≥ex-ln(x+2),所以f(x)>0.方法二當(dāng)m≤2時,f(x)=ex-ln(x+m)≥ex-ln(x+2),令g(x)=ex-ln(x+2),x>-2,令h(x)=(x+2)ex-1(x>-2),則h′(x)=(x+3)ex>0,所以h(x)在(-2,+∞)上單調(diào)遞增,當(dāng)-2<x<x0時,h(x)<0,所以g′(x)<0,當(dāng)x>x0時,h(x)>0,所以g′(x)>0,從而g(x)在(-2,x0)上單調(diào)遞減,在(x0,+∞)上單調(diào)遞增,故g(x)min=g(x0)=
-ln(x0+2),
①因為h(x0)=(x0+2)-1=0,兩邊取對數(shù)得x0=-ln(x0+2),所以g(x)>0,即ex-ln(x+2)>0,因為當(dāng)m≤2時,f(x)≥ex-ln(x+2),所以f(x)>0.跟蹤訓(xùn)練2
已知函數(shù)f(x)=lnx-a2x2+ax.(1)試討論f(x)的單調(diào)性;f(x)的定義域為(0,+∞),當(dāng)a=0時,f(x)=lnx在(0,+∞)上單調(diào)遞增;(2)若a=1,求證:當(dāng)x>0時,f(x)<e2x-x2-2.當(dāng)a=1時,f(x)=lnx-x2+x,要證當(dāng)x>0時,f(x)<e2x-x2-2,只需證lnx<e2x-x-2.令g(x)=e2x-2x-1,則g′(x)=2e2x-2=2(e2x-1),當(dāng)x>0時,g′(x)>0,所以g(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,所以g(x)>g(0)=0,所以當(dāng)x>0時,e2x>2x+1,所以e2x-x-2>x-1.所以h(x)在(0,1)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增,所以h(x)min=h(1)=0,所以當(dāng)x>0時,h(x)≥h(1)=0,即當(dāng)x>0時,x-1≥lnx,所以當(dāng)x>0時,e2x-x-2>x-1≥lnx,即lnx<e2x-x-2,所以當(dāng)x>0時,f(x)<e2x-x2-2.當(dāng)要證明的不等式中既含有ex,又含有l(wèi)nx時,一般我們形象地稱之為指對共生式,這類問題直接構(gòu)造差函數(shù)進(jìn)行研究可能會較為困難,突破這一困難一般采用指對放縮、分離雙函數(shù)、同構(gòu)等技巧.常用的切線放縮有:總結(jié)提升在證明不等式的過程中,可通過上述常見的切線放縮,將ex或lnx放縮掉,再來證明不等式,這是指對共生式一種可以考慮的方向.注意:解題中若要用不等式ex≥x+1,ex≥ex,1-
≤lnx≤x-1等進(jìn)行放縮,需要先給出證明.總結(jié)提升1231.(2023·武漢模擬)已知函數(shù)f(x)=ex-1-a(x+1)(x≥1),g(x)=(x-1)lnx,其中e為自然對數(shù)的底數(shù).(1)若f(x)≥0恒成立,求實數(shù)a的取值范圍;123易證ex≥x+1,所以ex-1≥x,當(dāng)且僅當(dāng)x=1時取等號,123123(2)若a取(1)中的最大值,證明:f(x)≥g(x).易證lnx≤x-1,所以當(dāng)x≥1時,(x-1)lnx≤(x-1)2,123123因為(x-1)2≥(x-1)lnx,123故f(x)≥g(x)成立.2.已知函數(shù)f(x)=ex+2x2-3x.(1)求函數(shù)f′(x)在區(qū)間[0,1]上的零點個數(shù);(其中f′(x)為f(x)的導(dǎo)數(shù))123函數(shù)f(x)=ex+2x2-3x的導(dǎo)數(shù)f′(x)=ex+4x-3,則f′(x)=ex+4x-3在區(qū)間(0,1)單調(diào)遞增,又f′(0)=1-3=-2<0,f′(1)=e+4-3=e+1>0,則函數(shù)f′(x)在區(qū)間[0,1]上只有一個零點.123由y=ex-x-1,得y′=ex-1,可得當(dāng)x>0時,y′>0,函數(shù)y=ex-x-1單調(diào)遞增,當(dāng)x<0時,函數(shù)y=ex-x-1單調(diào)遞減,則ex-x-1≥0,即ex≥x+1,1231233.設(shè)函數(shù)f(x)=aex-xlnx,其中a∈R.(1)若f(x)在定義域上是增函數(shù),求實數(shù)a的取值范圍;123方法一由題意知,f′(x)=aex-lnx-1(x>0),且f′(x)≥0恒成立,123故g(x)在(0,1)上單調(diào)遞增,故g(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞減,123方法二由題意,f′(x)=aex-lnx-1(x>0),且f′(x)≥0恒成立,易證lnx≤x-1,ex≥ex,123123123下面證明當(dāng)x>1時該不等式也成立,123令r(x
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