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新教材2022届高考数学人教版一轮复习课件:专题突破一 .1 利用导数证明不等式
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类题通法将不等式转化为函数最值来证明不等式,其主要思想是依据函数在固定区间的单调性,直接求得函数的最值,然后由f(x)≤f(x)max或f(x)≥f(x)min直接证得不等式.
(2)证明:令F(x)=2x-f(x)=ex-(a-2)x,①当a=2时,F(x)=ex>0,∴f(x)≤2x.②当2ln (a-2)时,F′(x)>0;∴F(x)在(-∞,ln (a-2))上单调递减,在(ln (a-2),+∞)上单调递增.∴F(x)≥F(ln (a-2))=eln (a-2)-(a-2)ln (a-2)=(a-2)[1-ln (a-2)],∵20.1-ln (a-2)≥1-ln [(2+e)-2]=0,∴F(x)≥0,即f(x)≤2x.综上,当2≤a≤e+2时,f(x)≤2x.
题型二 构造函数法证明不等式[例2] 设a为实数,函数f(x)=ex-2x+2a,x∈R.(1)求f(x)的单调区间与极值;(2)求证:当a>ln 2-1且x>0时,ex>x2-2ax+1.
解析:(1)由f(x)=ex-2x+2a,x∈R,得f′(x)=ex-2,x∈R,令f′(x)=0,得x=ln 2.于是当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:故f(x)的单调递减区间是(-∞,ln 2),单调递增区间是(ln 2,+∞).f(x)在x=ln 2处取得极小值,极小值为f(ln 2)=eln 2-2ln 2+2a=2(1-ln 2+a),无极大值.
(2)证明:设g(x)=ex-x2+2ax-1,x∈R,于是g′(x)=ex-2x+2a,x∈R.由(1)知当a>ln 2-1时,g′(x)最小值为g′(ln 2)=2(1-ln 2+a)>0.于是对任意x∈R,都有g′(x)>0,所以g(x)在R上单调递增.于是当a>ln 2-1时,对任意x∈(0,+∞),都有g(x)>g(0).又g(0)=0,从而对任意x∈(0,+∞),g(x)>0.即ex-x2+2ax-1>0,故ex>x2-2ax+1.
类题通法待证不等式的两边含有同一个变量时,一般地,可以直接构造“左减右”的函数,利用导数研究其单调性,借助所构造函数的单调性即可得证.
巩固训练2:已知函数f(x)=ex-ax(e为自然对数的底数,a为常数)的图象在点(0,1)处的切线斜率为-1.(1)求a的值及函数f(x)的极值;(2)证明:当x>0时,x2
类题通法在证明的不等式中,若对不等式的变形无法转化为一个函数的最值问题,可以借助两个函数的最值进行证明.
类题通法破解含双参不等式的证明的关键 一是转化,即由已知条件入手,寻找双参所满足的关系式,并把含双参的不等式转化为含单参的不等式;二是巧构造函数,再借用导数,判断函数的单调性,从而求其最值;三是回归双参的不等式的证明,把所求的最值应用到双参不等式,即可证得结果.
状 元 笔 记 两个经典不等式的应用(1)对数形式:x≥1+ln x(x>0),当且仅当x=1时,等号成立.(2)指数形式:ex≥x+1(x∈R),当且仅当x=0时,等号成立.进一步可得到一组不等式链:ex>x+1>x>1+ln x(x>0,且x≠1).
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