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.

.

.

.

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