数学高考导数难题导数零点问题导数
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含参导函数零点问题的几种处理方法 方法一:直接求出,代入应用
对于导函数为二次函数问题,可以用二次函数零点的基本方法来求。 (1)因式分解求零点 例1 讨论函数)(12)2
1
(31)(23R a x x a ax x f ∈+++-=
的单调区间 解析:即求)('x f 的符号问题。由)2)(1(2)12()('2
--=++-=x ax x a ax x f 可以因式分
方法二:猜出特值,证明唯一
对于有些复杂的函数,有些零点可能是很难用方程求解的方法求出的,这时我们可以考虑用特殊值去猜出零点,再证明该函数的单调性而验证其唯一性。 例4 讨论函数ax x a x e a x x f x
++-+
--=23)1(2
1
31)1()(,R a ∈,的极值情况 解析:)1)(()1()()('2
-+-=++-+-=x e a x a x a x e a x x f x
x
,只能解出)('x f 的一个零点为a ,其它的零点就是01=-+x e x
的根,不能解。
例5(2011高考浙江理科)设函数R a x a x x f ∈-=,ln )()(2
(Ⅰ)若e x =为)(x f y =的极值点,求实数a
(Ⅱ)求实数a 的取值范围,使得对任意的],3,0(e x ∈恒有2
4)(e x f ≤成立(注:e 为自然对数),
方法三:锁定区间,设而不求
对于例5,也可以直接设函数来求,
①当10≤ 40)(e x f <≤成立②当e x 31≤<,由题意,首先有 ,4)3ln(3()3(22 e e a e e f ≤-=)解得) 3ln(23) 3ln(23e e e a e e e + ≤≤- 由'()()(2ln 1)a f x x a x x =-+-,但这时 会发现0)('=x f 的解除了a x =外还有x a x -+1ln 2=0的解,显然无法用特殊值猜出。 令()2ln 1a h x x x =+- ,注意到01)1(<-=a h ,0ln 2)(>=a a h , 且(3)2ln(3)12ln(3)13a h e e e e =+-≥+- =2(ln 30e 。 故0)('=x f 在),1(a 及(1,3e )至少还有一个零点,又()h x 在(0,+∞)内单调递增,所以函数()h x 在]3,1(e 内有唯一零点,但此时无法求出此零点怎么办。我们可以采取设而不求的方法,记此零点为0x ,则a x <<01。 从 而,当0(0,)x x ∈时,'()0f x ;当0(,)x x a ∈时,'() f x a ;当(,)x a ∈+∞时,'() 0f x ,即()f x 在0(0,) x 内单调递增,在0,()x a 内单调递减,在(,)a +∞内单调递增。所以要使2 ()4f x e ≤对](1,3x e ∈恒成立,只要 22 00022 ()()ln 4,(1) (3)(3)ln(3)4,(2) f x x a x e f e e a e e ⎧=-≤⎪⎨=-≤⎪⎩成立。 000 ()2ln 10a h x x x =+- =,知002ln a x x =+(3)将(3)代入(1)得232004ln 4x x e ≤,又01x ,注意到函 数2 3 ln x x 在[1,+∞)内单调递增,故01 x e ≤。再由(3)以及函数x x x +ln 2在(1.+ +∞)内单调递增,可得 13a e ≤。由(2 )解得,33e a e ≤≤+ 33e a e ≤≤综上,a 的取值范围为33e a e ≤≤。 例6 已知函数||ln )(b x x ax x f ++=是奇函数,且图像在))(,(e f e (e 为自然对数的底数)处的切线斜率为3 (1) 求b a ,的值 (2) 若Z k ∈,且1 ) (-< x x f k 对任意1>x 恒成立,求k 的最大值。 例7 (2009高考全国Ⅱ理科)设函数()()2 1f x x aIn x =++有两个极值点12x x 、, 且12x x <, (I )求a 的取值范围,并讨论()f x 的单调性;(II )证明:()2122 4 In f x -> 方法四:避开求值,等价替换。 对于有些函数的零点问题,可能用方法一、二、三都无法解决,这是我们可以考虑回避求其零点。 避开方法:放缩不等式 例8 设函数2 1)(ax x e x f x ---= (Ⅰ)若0=a ,求)(x f 的单调区间 (Ⅱ)若当,0)(,0≥≥x f x 时求a 的取值范围。 与例8类似,下面的2010高考全国Ⅱ理科的最后一题,也是这样的处理方法。 设函数()1x f x e -=-. (Ⅰ)证明:当x >-1时,()1 x f x x ≥+; (Ⅱ)设当0x ≥时,()x f x ≤ ,求a 的取值范围. . . . ——知识就是力量,学海无涯苦作舟!—— 不要担心知识没有用,知识多了,路也好选择,也多选择。比如高考,高分的同学,填报志愿的时候选择学校的范围大,而在分数线左右的就为难了,分数低的就更加不要说了。再比如,有了知识,你也可以随时炒老板。