新高考数学二轮考点培优专题(精讲+精练)10 导数中的隐零点问题(2份打包,原卷版+含解析)
展开一、隐零点问题
隐零点问题是函数零点中常见的问题之一,其源于含指对函数的方程无精确解,这样我们只能得到存在性之后去估计大致的范围(数值计算不再考察之列).
基本步骤:
第1步:用零点存在性定理判定导函数零点的存在性,列出零点方程 SKIPIF 1 < 0 ,并结合 SKIPIF 1 < 0 的单调性得到零点的范围;
第2步:以零点为分界点,说明导函数 SKIPIF 1 < 0 的正负,进而得到 SKIPIF 1 < 0 的最值表达式;
第3步:将零点方程 SKIPIF 1 < 0 适当变形,整体代入 SKIPIF 1 < 0 最值式子进行化简,要么消除 SKIPIF 1 < 0 最值式中的指对项,要么消除其中的参数项,从而得到 SKIPIF 1 < 0 最值式的估计. 下面我们通过实例来分析.
二、函数零点的存在性定理
函数零点存在性定理:设函数 SKIPIF 1 < 0 在闭区间 SKIPIF 1 < 0 上连续,且 SKIPIF 1 < 0 ,那么在开区间 SKIPIF 1 < 0 内至少有函数 SKIPIF 1 < 0 的一个零点,即至少有一点 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 .
三、常见类型
1.隐零点代换
2.隐零点同构
实际上,很多隐零点问题产生的原因就是含有指对项,而这类问题由往往具有同构特征,所以下面我们看到的这两个问题,它的隐零点代换则需要同构才能做出,否则,我们可能很难找到隐零点合适的代换化简方向.例如: SKIPIF 1 < 0
3.隐零点的估计
二、题型精讲精练
【典例1】已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,求曲线 SKIPIF 1 < 0 在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线与两坐标轴围成的三角形面积;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
解析:(1)切线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,故切线与坐标轴交点坐标分别为 SKIPIF 1 < 0 ,所求三角形面积为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)由于 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 . 设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 成立.当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,∴存在唯一 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,且当 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,因此 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 , 故 SKIPIF 1 < 0 恒成立;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ∴ SKIPIF 1 < 0 不是恒成立.综上所述,实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
【典例2】已知函数 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为自然对数的底数), SKIPIF 1 < 0 .
(1)若 SKIPIF 1 < 0 有两个零点,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围;
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 对任意的 SKIPIF 1 < 0 恒成立,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
解析:(1) SKIPIF 1 < 0 有两个零点 SKIPIF 1 < 0 关于 SKIPIF 1 < 0 的方程 SKIPIF 1 < 0 有两个相异实根,由 SKIPIF 1 < 0 ,知 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 有两个零点 SKIPIF 1 < 0 有两个相异实根.令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 得: SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 单调递减, SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 有两个零点时,实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 原命题等价于 SKIPIF 1 < 0 对一切 SKIPIF 1 < 0 恒成立
SKIPIF 1 < 0 对一切 SKIPIF 1 < 0 恒成立.令 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单增,又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,使 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 ①,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 递减,在 SKIPIF 1 < 0 递增, SKIPIF 1 < 0
由①知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增, SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 .
【典例3】已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)证明: SKIPIF 1 < 0 存在唯一的极大值点 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 QUOTE .
解析:(1) SKIPIF 1 < 0 .
(2)由(1)知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 单调递增.又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 有唯一零点 SKIPIF 1 < 0 ,在 SKIPIF 1 < 0 有唯一零点1,且当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .因此 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的唯一极大值点.由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 .
由 SKIPIF 1 < 0 得, SKIPIF 1 < 0 .因为 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 的最大值点,由 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 .所以 SKIPIF 1 < 0 .
【题型训练】
1.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)若 SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 的极小值.
(2)讨论函数 SKIPIF 1 < 0 的单调性;
(3)当 SKIPIF 1 < 0 时,证明: SKIPIF 1 < 0 有且只有 SKIPIF 1 < 0 个零点.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0
(2)答案见解析
(3)证明见解析
【详解】(1)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
在区间 SKIPIF 1 < 0 递减;
在区间 SKIPIF 1 < 0 递增.
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 取得极小值 SKIPIF 1 < 0 .
(2) SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,所以 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递增.
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 递减;
在区间 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 递增.
(3)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
由(2)知, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递增, SKIPIF 1 < 0 ,
所以存在 SKIPIF 1 < 0 使得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 递减;在区间 SKIPIF 1 < 0 递增.
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 取得极小值也即最小值为 SKIPIF 1 < 0 ,
由于 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
根据零点存在性定理可知 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 各有 SKIPIF 1 < 0 个零点,
所以 SKIPIF 1 < 0 有 SKIPIF 1 < 0 个零点.
2.已知函数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,求函数 SKIPIF 1 < 0 在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程;
(2)设 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,都有 SKIPIF 1 < 0 ,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0
(2) SKIPIF 1 < 0
【详解】(1)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,∴切点为 SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,∴切线斜率 SKIPIF 1 < 0 ,∴切线方程为 SKIPIF 1 < 0
(2) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增,∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,也即 SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,显然 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .∵当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增,
∴ SKIPIF 1 < 0 .
∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,都有 SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
故实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 .
3.已知函数 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的导数.
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,求 SKIPIF 1 < 0 的最小值;
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【解析】(1)由题意, SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,从而 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
则 SKIPIF 1 < 0 的最小值为 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 的最小值0;
(2)由已知得当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
①当 SKIPIF 1 < 0 时,若 SKIPIF 1 < 0 时,由(1)可知 SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 为增函数,
∴ SKIPIF 1 < 0 恒成立,∴ SKIPIF 1 < 0 恒成立,即 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
若 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 则 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
∵在 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 内大于零恒成立,∴函数 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 为单调递增,
又∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,,
∴ SKIPIF 1 < 0 上存在唯一的 SKIPIF 1 < 0 使得 SKIPIF 1 < 0 ,
∴当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 为减函数,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 为增函数,
又∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,
∴当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为增函数,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为减函数,
又∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 为增函数,∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 恒成立,
②当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上为增函数,
∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴存在唯一的 SKIPIF 1 < 0 使 SKIPIF 1 < 0 ,
∴当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,从而 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,与 SKIPIF 1 < 0 矛盾,
综上所述,实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 .
4.已知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)若函数 SKIPIF 1 < 0 的图像在 SKIPIF 1 < 0 处的切线与直线 SKIPIF 1 < 0 垂直,求 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【解析】(1) SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,由已知可得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
化简可得, SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,只需 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 存在唯一的 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,
两边取对数得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,即实数a的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
5.已知函数 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 ), SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的导数.
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的导数.证明: SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 存在唯一的极小值点;
(2)已知函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【解析】(1)由已知, SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递增,而 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上图象连续
不断.所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上有唯一零点 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;
∴ SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,故 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上存在唯一的极小
值点,即 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上存在唯一的极小值点;
(2)设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增, SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,从而 SKIPIF 1 < 0 ,
因为函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
∴ SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,
令 SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减, SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减, SKIPIF 1 < 0 ,符合题意.
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
SKIPIF 1 < 0 所以一定存在 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增, SKIPIF 1 < 0 与题意不符,舍去.
综上, SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0
6.已知函数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
(1)求函数 SKIPIF 1 < 0 的单调区间;
(2)若关于x的不等式 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,求实数a的取值范围.
【解析】(1)由 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,则 SKIPIF 1 < 0 在R上单调递减;
当 SKIPIF 1 < 0 时,令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减, SKIPIF 1 < 0 上单调递增
综上,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 ,单调递增区间 SKIPIF 1 < 0 .
(2)由 SKIPIF 1 < 0 得, SKIPIF 1 < 0 恒成立,
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,等号仅在 SKIPIF 1 < 0 时取得,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,故 SKIPIF 1 < 0 ,等号仅在 SKIPIF 1 < 0 时取得,即 SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,则 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,则 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立.
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 是R上的增函数, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
即 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递增,
SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 内存在唯一解 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递减,则 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递减,故 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递减,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 时,存在x使得 SKIPIF 1 < 0 ,与 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立矛盾,
综上,a的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
7.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)讨论函数 SKIPIF 1 < 0 零点个数;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 恒成立,求a的取值范围.
【解析】(1)由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
据此可画出 SKIPIF 1 < 0 大致图象如图,
所以(i)当 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 无零点:
(ii)当 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 有一个零点;
(iii)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 有两个零点;
(2)①当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 恒成立,符合题意;
②当 SKIPIF 1 < 0 时,由 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 恒成立,即 SKIPIF 1 < 0 符合题意;
③当 SKIPIF 1 < 0 时,由(1)可知, SKIPIF 1 < 0 ,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增.
又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,使 SKIPIF 1 < 0 .
i)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
所以 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;
ii)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
又令 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
有 SKIPIF 1 < 0 ,
得 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,有 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
则 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
得当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
由上可知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,则此时 SKIPIF 1 < 0 ,
综上可知,a的范围是 SKIPIF 1 < 0 .
8.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,讨论 SKIPIF 1 < 0 的单调性
(2)证明: SKIPIF 1 < 0 有唯一极值点t,且 SKIPIF 1 < 0 .
【解析】(1)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,又 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
因此 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
(2)依题意, SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,显然 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,
且 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
因此 SKIPIF 1 < 0 有唯一极小值点t;
由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
当且仅当 SKIPIF 1 < 0 时等号成立,故 SKIPIF 1 < 0 有唯一极值点t,且 SKIPIF 1 < 0 .
9.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)若 SKIPIF 1 < 0 的极小值为 SKIPIF 1 < 0 ,求实数 SKIPIF 1 < 0 的值;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 ,求证: SKIPIF 1 < 0 .
【解析】(1)由题意, SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,
且 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
∴ SKIPIF 1 < 0 的极小值为 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 .
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增.
∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 存在唯一的零点 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 .
由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
易得 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,故 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
10.已知函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程是 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求a,b的值;
(2)若对于 SKIPIF 1 < 0 ,曲线 SKIPIF 1 < 0 与曲线 SKIPIF 1 < 0 都有唯一的公共点,求实数m的取值范围.
【解析】(1)将切点坐标 SKIPIF 1 < 0 代入 SKIPIF 1 < 0 的 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,又因为 SKIPIF 1 < 0 ,直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率为 SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0
(2)由(1)知 SKIPIF 1 < 0 ,
因为曲线 SKIPIF 1 < 0 与曲线 SKIPIF 1 < 0 有唯一的公共点,
所以方程 SKIPIF 1 < 0 有唯一解,即 SKIPIF 1 < 0
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
即 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
当 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 单调递增,易知 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 有且只有一个交点,满足题意;
当 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 有两个根,且两根之和为 SKIPIF 1 < 0 ,两根之积为 SKIPIF 1 < 0 ,所以两根一个大于4,一个小于4,此时,函数 SKIPIF 1 < 0 先增后减再增,存在一个极大值和一个极小值,要使 SKIPIF 1 < 0 有唯一实数根,则 SKIPIF 1 < 0 大于极大值或小于极小值.
记 SKIPIF 1 < 0 为极大值点,则 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
又 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0
则极大值 SKIPIF 1 < 0
因为 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
综上,要使对 SKIPIF 1 < 0 ,曲线 SKIPIF 1 < 0 与曲线 SKIPIF 1 < 0 都有唯一的公共点,则 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 为极小值点,则 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 恒成立,又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 单减,无最小值,所以不存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
所以, SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0
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