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第三章 培优点5 隐零点-【北师大版】2025年高考数学大一轮复习(课件+讲义+练习)
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隐零点问题是指函数的零点存在但无法直接求解出来的问题,在函数、不等式与导数的综合题目中常会遇到涉及隐零点的问题,处理隐零点问题的基本策略是判断单调性,合理取点判断符号,再结合函数零点存在定理处理.
题型一 不含参函数的隐零点问题
(1)讨论函数f(x)的单调性;
由题知,f′(x)=(x2-1)ex-a(x2-1)=(x-1)(x+1)(ex-a).若a≤1,当00,所以g(x)在(-1,+∞)上单调递增,
又g(-1)=-10,故g(x)在(-1,0)上有唯一的零点β,即g(β)=0,因此有aeβ(β+1)=1.当x∈(-1,β)时,g(x)0.所以f(x)在(-1,β)上单调递减,在(β,+∞)上单调递增,故f(β)为最小值.
由aeβ(β+1)=1,得-ln(β+1)=ln a+β,所以当-10,
所以f(x)≥f(β)>0.因此当a>1时,f(x)没有零点.
已知含参函数f(x,a),其中a为参数,导函数方程f′(x,a)=0的根存在,却无法求出,设方程f′(x)=0的根为x0,则①有关系式f′(x0)=0成立,该关系式给出了x0,a的关系;②注意确定x0的合适范围,往往和a的范围有关.
跟踪训练2 已知函数f(x)=ex-a-ln x+x.(1)当a=1时,求曲线f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
当a=1时,f(x)=ex-1-ln x+x,
则f′(1)=1,而f(1)=2,则切线方程为y-2=x-1,即x-y+1=0,所以曲线f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为x-y+1=0.
(2)当a≤0时,证明:f(x)>x+2.
当a≤0时,令F(x)=f(x)-x-2=ex-a-ln x-2,x>0,
显然函数F′(x)在(0,+∞)上单调递增,令g(x)=xex-a-1,x≥0,g′(x)=(x+1)ex-a>0,即函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,而g(0)=-10,
则存在唯一x0∈(0,1),使得g(x0)=0,
因此存在唯一x0∈(0,1),使得F′(x0)=0,当0x+2.
1.(2023·荆门模拟)设函数f(x)=ex+bsin x,x∈(-π,+∞).若函数f(x)在(0,f(0))处的切线的斜率为2.(1)求实数b的值;
∵f(x)=ex+bsin x,∴f′(x)=ex+bcs x,由导数的几何意义知,f(x)在(0,f(0))处的切线的斜率k=f′(0)=e0+bcs 0=1+b,由已知k=1+b=2,解得b=1.
(2)求证:f(x)存在唯一的极小值点x0,且f(x0)>-1.
由(1)得f(x)=ex+sin x,x∈(-π,+∞),∴f′(x)=ex+cs x,令g(x)=ex+cs x,x∈(-π,+∞),则g′(x)=ex-sin x,当x∈(-π,0]时,ex>0,sin x≤0,g′(x)=ex-sin x>0,当x∈(0,+∞)时,ex>1,sin x≤1,g′(x)=ex-sin x>0,
∴当x∈(-π,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在区间(-π,+∞)上单调递增,
使g(x0)= +cs x0=0,又∵g(x)在区间(-π,+∞)上单调递增,
∴x=x0是g(x)在(-π,+∞)上的唯一零点,∴f′(x)=ex+cs x在区间(-π,+∞)上单调递增,且f′(x0)= +cs x0=0,当x∈(-π,x0)时,f′(x)0,f(x)在区间(x0,+∞)上单调递增,∴f(x)存在唯一极小值点x0.又∵ +cs x0=0,∴ =-cs x0,∴f(x0)= +sin x0=sin x0-cs x0
2.(2023·绵阳模拟)已知函数f(x)=ax-ln x,a∈R.
令f′(x)=0得x=e,所以当x∈(0,e)时,f′(x)0,f(x)单调递增,所以函数f(x)在x=e处取得最小值,f(x)min=f(e)=0.
(2)若函数f(x)≤xex-(a+1)ln x对x∈(0,+∞)恒成立,求实数a的取值范围.
因为函数f(x)≤xex-(a+1)ln x对x∈(0,+∞)恒成立,所以xex-a(x+ln x)≥0对x∈(0,+∞)恒成立,令h(x)=xex-a(x+ln x),x>0,
①当a=0时,h′(x)=(x+1)ex>0,h(x)在(0,+∞)上单调递增,所以由h(x)=xex可得h(x)>0,即满足xex-a(x+ln x)≥0对x∈(0,+∞)恒成立;
②当a0,h′(x)>0,h(x)在(0,+∞)上单调递增,因为当x趋近于0+时,h(x)趋近于负无穷,不成立,故不满足题意;③当a>0时,令h′(x)=0得a=xex,
故k(x)在(0,+∞)上单调递增,因为当x趋近于正无穷时,k(x)趋近于正无穷,当x趋近于0时,k(x)趋近于负无穷,
所以∃x0∈(0,+∞),使得h′(x0)=0,a= ,所以当x∈(0,x0)时,h′(x)0,h(x)单调递增,所以只需h(x)min=h(x0)= -a(x0+ln x0)= ≥0即可;所以1-x0-ln x0≥0,1≥x0+ln x0,因为x0= ,所以ln x0=ln a-x0,
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