2022高考數(shù)學“一本”培養(yǎng)專題突破 第2部分 專題6 函數(shù)、導(dǎo)數(shù)、不等式 第14講 導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用學案 文

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1、2022高考數(shù)學“一本”培養(yǎng)專題突破 第2部分 專題6 函數(shù)、導(dǎo)數(shù)、不等式 第14講 導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用學案 文 熱點題型 真題統(tǒng)計 命題規(guī)律 題型1:“輔助函數(shù)法”證明不等式(構(gòu)造法) 2018全國卷ⅠT21;2018全國卷ⅢT21 2017全國卷ⅢT21;2016全國卷ⅢT21 1.每年必考內(nèi)容,出現(xiàn)在壓軸題的位置,難度很大. 2.利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點問題是近幾年高考的一個亮點,熱點內(nèi)容,應(yīng)引起高度重視. 題型2:“轉(zhuǎn)化法”解決不等式恒成立中的參數(shù)問題 2017全國卷ⅠT21;2017全國卷ⅡT21 2016全國卷ⅡT20;2014全國卷ⅠT21 題型3:“圖象輔助法

2、”解決函數(shù)零點或方程根的問題 2018全國卷ⅡT21;2016全國卷ⅠT21 2015全國卷ⅠT21;2014全國卷ⅡT21 ■高考考法示例· 【例1】 (2018·全國卷Ⅰ)已知函數(shù)f(x)=aex-ln x-1. (1)設(shè)x=2是f(x)的極值點,求a,并求f(x)的單調(diào)區(qū)間; (2)證明:當a≥時,f(x)≥0. [思路點撥] (1)―→ (2)→→ [解] (1)f(x)的定義域為(0,+∞),f′(x)=aex-. 由題設(shè)知,f′(2)=0,所以a=. 從而f(x)=ex-ln x-1,f′(x)=ex-. 當02時,f′

3、(x)>0. 所以f(x)在(0,2)單調(diào)遞減,在(2,+∞)單調(diào)遞增. (2)證明:當a≥時,f(x)≥-ln x-1. 設(shè)g(x)=-ln x-1,則g′(x)=-. 當01時,g′(x)>0.所以x=1是g(x)的最小值點. 故當x>0時,g(x)≥g(1)=0. 因此,當a≥時,f(x)≥0. [方法歸納] 構(gòu)造輔助函數(shù)的4種方法 【教師備選】 (2017·全國卷Ⅲ)已知函數(shù)f(x)=ln x+ax2+(2a+1)x. (1)討論f(x)的單調(diào)性; (2)當a<0時,證明f(x)≤--2. [解] (1)f(x)的定義域為(

4、0,+∞), f′(x)=+2ax+2a+1=. 若a≥0,則當x∈(0,+∞)時,f′(x)>0, 故f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增. 若a<0,則當x∈時,f′(x)>0; 當x∈時,f′(x)<0. 故f(x)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減. (2)證明:由(1)知,當a<0時,f(x)在x=-處取得最大值,最大值為f=ln-1-. 所以f(x)≤--2等價于ln-1-≤--2, 即ln++1≤0. 設(shè)g(x)=ln x-x+1, 則g′(x)=-1. 當x∈(0,1)時,g′(x)>0; 當x∈(1,+∞)時,g′(x)<0, 所以g(x)在(0,1)上單調(diào)遞

5、增,在(1,+∞)上單調(diào)遞減. 故當x=1時,g(x)取得最大值,最大值為g(1)=0. 所以當x>0時,g(x)≤0. 從而當a<0時,ln++1≤0, 即f(x)≤--2. ■對點即時訓(xùn)練· 已知函數(shù)f(x)=ex-3x+3a(e為自然對數(shù)的底數(shù),a∈R). (1)求f(x)的單調(diào)區(qū)間與極值; (2)求證:當a>ln,且x>0時,>x+-3a. [解] (1)由f(x)=ex-3x+3a,知f′(x)=ex-3. 令f′(x)=0,得x=ln 3, 于是當x變化時,f′(x),f(x)的變化情況如下表: x (-∞,ln 3) ln 3 (ln 3,+∞)

6、f′(x) - 0 + f(x)  3(1-ln 3+a)  故f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間是(-∞,ln 3),單調(diào)遞增區(qū)間是(ln 3,+∞), f(x)在x=ln 3處取得極小值,極小值為f(ln 3)=3(1-ln 3+a). (2)證明:待證不等式等價于ex>x2-3ax+1, 設(shè)g(x)=ex-x2+3ax-1, 于是g′(x)=ex-3x+3a. 由(1)及a>ln =ln 3-1知,g′(x)的最小值為g′(ln 3)=3(1-ln 3+a)>0. 于是對任意x∈R,都有g(shù)′(x)>0,所以g(x)在R內(nèi)單調(diào)遞增. 于是當a>ln=ln 3-1時,對

7、任意x∈(0,+∞),都有g(shù)(x)>g(0). 而g(0)=0,從而對任意x∈(0,+∞),g(x)>0. 即ex>x2-3ax+1,故>x+-3a. 題型2 “轉(zhuǎn)化法”解決不等式恒成立中的參數(shù)問題 利用導(dǎo)數(shù)解決不等式恒成立問題是高考??伎键c,主要考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,求函數(shù)最值的方法,以及轉(zhuǎn)化與化歸,函數(shù)與方程、分類討論的思想. ■高考考法示例· 【例2】 (2017·全國卷Ⅰ)已知函數(shù)f(x)=ex(ex-a)-a2x. (1)討論f(x)的單調(diào)性; (2)若f(x)≥0,求a的取值范圍. [解] (1)函數(shù)f(x)的定義域為(-∞,+∞), f′(x)=

8、2e2x-aex-a2=(2ex+a)(ex-a). ①若a=0,則f(x)=e2x在(-∞,+∞)上單調(diào)遞增. ②若a>0,則由f′(x)=0得x=ln a. 當x∈(-∞,ln a)時,f′(x)<0; 當x∈(ln a,+∞)時,f′(x)>0. 故f(x)在(-∞,ln a)上單調(diào)遞減, 在(ln a,+∞)上單調(diào)遞增. ③若a<0,則由f′(x)=0得x=ln. 當x∈時,f′(x)<0; 當x∈時,f′(x)>0. 故f(x)在上單調(diào)遞減, 在上單調(diào)遞增. (2)①若a=0,則f(x)=e2x,所以f(x)≥0. ②若a>0,則由(1)得,當x=ln a時

9、,f(x)取得最小值,最小值為f(ln a)=-a2ln a. 從而當且僅當-a2ln a≥0,即0<a≤1時,f(x)≥0. ③若a<0,則由(1)得,當x=ln時,f(x)取得最小值,最小值為f=a2,從而當且僅當a2≥0,即-2e≤a<0時,f(x)≥0. 綜上,a的取值范圍是[-2e,1]. [方法歸納] 解決不等式恒成立問題的兩種方法 (1)分離參數(shù)法:若能夠?qū)?shù)分離,且分離后含x變量的函數(shù)關(guān)系式的最值易求,則用分離參數(shù)法.,即:①λ≥f(x)恒成立,則λ≥f(x)max. ②λ≤f(x)恒成立,則λ≤f(x)min. (2)最值轉(zhuǎn)化法:若參數(shù)不易分離或分離后含x變量

10、的函數(shù)關(guān)系式的最值不易求,則常用最值轉(zhuǎn)化法.可通過求最值建立關(guān)于參數(shù)的不等式求解.如f(x)≥0,則只需f(x)min≥0. (教師備選) 已知函數(shù)f(x)=e-x[x2+(1-m)x+1](e為自然對數(shù)的底數(shù),m為常數(shù)). (1)若曲線y=f(x)與x軸相切,求實數(shù)m的值; (2)若存在實數(shù)x1,x2∈[0,1]使得2f(x1)

11、或 所以m的值是3或-1. (2)依題意,當x∈[0,1]時,函數(shù)f(x)max>2f(x)min, ①m≥1時,當x∈[0,1]時,f′(x)≤0,函數(shù)f(x)單調(diào)遞減, 所以f(0)>2f(1), 即1>2×?m>3-; ②m≤0時,x∈[0,1]時,f′(x)≥0,函數(shù)f(x)單調(diào)遞增, 所以f(1)>2f(0), 即>2?m<3-2e; ③當0<m<1時,當x∈(0,m)時,f′(x)<0, 當x∈(m,1)時,f′(x)>0, 所以f(x)min=f(m)=,f(x)max=f(0)或f(1), 記函數(shù)g(m)=,g′(m)=,當m≥0時,g′(m)≤0,g(

12、m)單調(diào)遞減, 所以m∈(0,1)時,g(m)>g(1)=, 所以2f(x)min=>>1=f(0), 2f(x)min=>>>=f(1),不存在m∈(0,1)使得f(x)max>2f(x)min, 綜上,實數(shù)m的取值范圍是(-∞,3-2e)∪. ■對點即時訓(xùn)練· (2018·湖北七市模擬)函數(shù)f(x)=ln x+x2+ax(a∈R),g(x)=ex+x2. (1)討論f(x)的極值點的個數(shù); (2)若對于任意x∈(0,+∞),總有f(x)≤g(x)成立,求實數(shù)a的取值范圍. [解] (1)由題意得f′(x)=+x+a=(x>0,令f′(x)=0,即x2+ax+1=0,Δ=a

13、2-4. ①當Δ=a2-4≤0,即-2≤a≤2時,x2+ax+1≥0對x>0恒成立,即f′(x)=≥0對x>0恒成立,此時f(x)沒有極值點. ②當Δ=a2-4>0,即a<-2或a>2時, 若a<-2,設(shè)方程x2+ax+1=0的兩個不同實根為x1,x2,不妨設(shè)x10,x1x2=1>0,故x2>x1>0, ∴當0x2時,f′(x)>0;當x12,設(shè)方程x2+ax+1=0的兩個不同實根為x3,x4, 則x3+x4=-a<0,x3x4=1>0,故x3<0,x4<0

14、. ∴當x>0時,f′(x)>0,故函數(shù)f(x)沒有極值點. 綜上,當a<-2時,函數(shù)f(x)有兩個極值點; 當a≥-2時,函數(shù)f(x)沒有極值點. (2)f(x)≤g(x)?ex-ln x+x2≥ax, 因為x>0,所以a≤?x>0恒成立, 設(shè)φ(x)=(x>0), φ′(x)= =, ∵x>0,∴當x∈(0,1)時,φ′(x)<0,φ(x)單調(diào)遞減, 當x∈(1,+∞)時,φ′(x)>0,φ(x)單調(diào)遞增, ∴φ(x)≥φ(1)=e+1, ∴a≤e+1,即實數(shù)a的取值范圍是(-∞,e+1]. 題型3 “圖象輔助法”解決函數(shù)零點或方程根的問題 ■核心知識儲備·

15、導(dǎo)數(shù)法研究方程的根或函數(shù)的零點問題是指利用導(dǎo)數(shù)研究對應(yīng)函數(shù)的單調(diào)性與極值,進而畫出函數(shù)的大致圖象,并根據(jù)圖象判斷方程的根或函數(shù)的零點個數(shù)等.破解此類題的關(guān)鍵點如下: ①定函數(shù),即確定與方程對應(yīng)的函數(shù)或研究零點問題中的函數(shù)解析式. ②求性質(zhì),求解函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù)f′(x),根據(jù)f′(x)的符號變化研究函數(shù)的單調(diào)性,求出函數(shù)的極值,畫出函數(shù)的大致圖象. ③列關(guān)系,根據(jù)函數(shù)圖象的分布判斷函數(shù)的零點個數(shù),或根據(jù)零點個數(shù)列出參數(shù)所滿足的關(guān)系式. ④得結(jié)論,求解關(guān)系式,得出結(jié)論. ■高考考法示例· 【例3】 (2018·全國卷Ⅱ)已知函數(shù)f(x)=x3-a(x2+x+1). (1)若

16、a=3,求f(x)的單調(diào)區(qū)間; (2)證明:f(x)只有一個零點. [解] (1)當a=3時,f(x)=x3-3x2-3x-3,f′(x)=x2-6x-3. 令f′(x)=0解得x=3-2或x=3+2. 當x∈(-∞,3-2)∪(3+2,+∞)時,f′(x)>0; 當x∈(3-2,3+2)時,f′(x)<0. 故f(x)在(-∞,3-2),(3+2,+∞)單調(diào)遞增,在(3-2,3+2)單調(diào)遞減. (2)證明:由于x2+x+1>0,所以f(x)=0等價于-3a=0. 設(shè)g(x)=-3a,則g′(x)=≥0,僅當x=0時g′(x)=0,所以g(x)在(-∞,+∞)單調(diào)遞增. 故g

17、(x)至多有一個零點,從而f(x)至多有一個零點. 又f(3a-1)=-6a2+2a-=-6a-2-<0,f(3a+1)=>0,故f(x)有一個零點. 綜上,f(x)只有一個零點. [方法歸納] 判斷函數(shù)零點個數(shù)的常用方法 (1)直接研究函數(shù),求出極值以及最值,畫出草圖.函數(shù)零點的個數(shù)問題即是函數(shù)圖象與x軸交點的個數(shù)問題. (2)分離出參數(shù),轉(zhuǎn)化為a=g(x),根據(jù)導(dǎo)數(shù)的知識求出函數(shù)g(x)在某區(qū)間的單調(diào)性,求出極值以及最值,畫出草圖.函數(shù)零點的個數(shù)問題即是直線y=a與函數(shù)y=g(x)圖象交點的個數(shù)問題.只需要用a與函數(shù)g(x)的極值和最值進行比較即可. ■對點即時訓(xùn)練· 已知函

18、數(shù)f(x)=ex,x∈R. (1)若直線y=kx與f(x)的反函數(shù)的圖象相切,求實數(shù)k的值; (2)若m<0,討論函數(shù)g(x)=f(x)+mx2零點的個數(shù). [解] (1)f(x)的反函數(shù)為y=ln x,x>0,則y′=. 設(shè)切點為(x0,ln x0),則切線斜率為k==,故x0=e,k=. (2)函數(shù)g(x)=f(x)+mx2的零點的個數(shù)即是方程f(x)+mx2=0的實根的個數(shù)(當x=0時,方程無解), 等價于函數(shù)h(x)=(x≠0)與函數(shù)y=-m圖象交點的個數(shù). h′(x)=. 當x∈(-∞,0)時,h′(x)>0,h(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞增; 當x∈(0,2)時,

19、h′(x)<0,h(x)在(0,2)上單調(diào)遞減; 當x∈(2,+∞)時,h′(x)>0,h(x)在(2,+∞)上單調(diào)遞增. ∴h(x)的大致圖象如圖: ∴h(x)在(0,+∞)上的最小值為h(2)=. ∴當-m∈,即m∈時,函數(shù)h(x)=與函數(shù)y=-m圖象交點的個數(shù)為1; 當-m=,即m=-時,函數(shù)h(x)=與函數(shù)y=-m圖象交點的個數(shù)為2; 當-m∈,即m∈時,函數(shù)h(x)=與函數(shù)y=-m圖象交點的個數(shù)為3. 綜上所述,當x∈時,函數(shù)g(x)有三個零點;當m=-時,函數(shù)g(x)有兩個零點;當m∈時,函數(shù)g(x)有一個零點. 1.(2018·全國卷Ⅲ)已知函數(shù)f(x

20、)=. (1)求曲線y=f(x)在點(0,-1)處的切線方程; (2)證明:當a≥1時,f(x)+e≥0. [解] (1)f′(x)=,f′(0)=2. 因此曲線y=f(x)在(0,-1)處的切線方程是2x-y-1=0. (2)當a≥1時,f(x)+e≥(x2+x-1+ex+1)e-x. 令g(x)=x2+x-1+ex+1,則g′(x)=2x+1+ex+1. 當x<-1時,g′(x)<0,g(x)單調(diào)遞減;當x>-1時,g′(x)>0,g(x)單調(diào)遞增;所以g(x)≥g(-1)=0. 因此f(x)+e≥0. 2.(2017·全國卷Ⅱ)設(shè)函數(shù)f(x)=(1-x2)ex. (1

21、)討論f(x)的單調(diào)性; (2)當x≥0時,f(x)≤ax+1,求a的取值范圍. [解] (1)f′(x)=(1-2x-x2)ex. 令f′(x)=0得x=-1-或x=-1+. 當x∈(-∞,-1-)時,f′(x)<0; 當x∈(-1-,-1+)時,f′(x)>0; 當x∈(-1+,+∞)時,f′(x)<0. 所以f(x)在(-∞,-1-),(-1+,+∞)單調(diào)遞減,在(-1-,-1+)單調(diào)遞增. (2)f(x)=(1+x)(1-x)ex. 當a≥1時,設(shè)函數(shù)h(x)=(1-x)ex,則h′(x)=-xex<0(x>0),因此h(x)在[0,+∞)單調(diào)遞減.而h(0)=1,故

22、h(x)≤1,所以f(x)=(x+1)h(x)≤x+1≤ax+1. 當0(1-x)(1+x)2,(1-x)(1+x)2-ax-1=x(1-a-x-x2),取x0=,則x0∈(0,1),(1-x0)(1+x0)2-ax0-1=0,故f(x0)>ax0+1. 當a≤0時,取x0=,則x0∈(0,1),f(x0)>(1-x0)(1+x0)2=1≥ax0+1. 綜上,a的取值范圍是[1,+∞). 3.(2016·全國卷

23、Ⅰ)已知函數(shù)f(x)=(x-2)ex+a(x-1)2. (1)討論f(x)的單調(diào)性; (2)若f(x)有兩個零點,求a的取值范圍. [解] (1)f′(x)=(x-1)ex+2a(x-1)=(x-1)(ex+2a). (ⅰ)設(shè)a≥0,則當x∈(-∞,1)時,f′(x)<0; 當x∈(1,+∞)時,f′(x)>0. 所以f(x)在(-∞,1)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增. (ⅱ)設(shè)a<0,由f′(x)=0得x=1或x=ln(-2a). ①若a=-,則f′(x)=(x-1)(ex-e), 所以f(x)在(-∞,+∞)上單調(diào)遞增. ②若a>-,則ln(-2a)<1, 故

24、當x∈(-∞,ln(-2a))∪(1,+∞)時,f′(x)>0; 當x∈(ln(-2a),1)時,f′(x)<0. 所以f(x)在(-∞,ln(-2a)),(1,+∞)上單調(diào)遞增,在(ln(-2a),1)上單調(diào)遞減. ③若a<-,則ln(-2a)>1, 故當x∈(-∞,1)∪(ln(-2a),+∞)時,f′(x)>0; 當x∈(1,ln(-2a))時,f′(x)<0. 所以f(x)在(-∞,1),(ln(-2a),+∞)上單調(diào)遞增,在(1,ln(-2a))上單調(diào)遞減. (2)(ⅰ)設(shè)a>0,則由(1)知,f(x)在(-∞,1)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增.又f(1)=-e

25、,f(2)=a,取b滿足b<0且b<ln,則f(b)>(b-2)+a(b-1)2=a>0,所以f(x)有兩個零點. (ⅱ)設(shè)a=0,則f(x)=(x-2)ex,所以f(x)只有一個零點. (ⅲ)設(shè)a<0,若a≥-,則由(1)知,f(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞增.又當x≤1時f(x)<0,故f(x)不存在兩個零點;若a<-,則由(1)知,f(x)在(1,ln(-2a))上單調(diào)遞減,在(ln(-2a),+∞)上單調(diào)遞增.又當x≤1時,f(x)<0,故f(x)不存在兩個零點. 綜上,a的取值范圍為(0,+∞). 兩類壓軸大題是導(dǎo)數(shù)和圓錐曲線,難度大、綜合性強,取得滿分不容易,但要得到

26、盡可能多的分數(shù)還是有方法可行的.高考是選拔性的考試,同時又是一場智者的競爭,真正的高考高手是坦然的,他們懂得有舍才有得的真正道理,面對高考大題,特別是壓軸題,哪些應(yīng)該勇于割舍,哪些應(yīng)努力爭?。局v教你四招,讓你在考試中盡可能多得分、巧得分. 策略1 缺步解答——化繁為簡,能解多少算多少 如果遇到一個很困難的問題,確實啃不動,一個聰明的解題策略是,將它們分解為一系列的步驟,或者是一個個小問題,先解決問題的一部分,能解決多少就解決多少,能演算幾步就寫幾步,尚未成功不等于失敗.特別是那些解題層次明顯的題目,或者是已經(jīng)程序化了的方法,每進行一步得分點的演算都可以得分,最后結(jié)論雖然未得出,但分數(shù)卻已

27、過半,這叫“大題巧拿分”. 【例1】 (12分)已知橢圓C:+=1(a>b>0)的兩個焦點分別為F1(-1,0),F(xiàn)2(1,0),且橢圓C經(jīng)過點P. (1)求橢圓C的離心率; (2)設(shè)過點A(0,2)的直線l與橢圓C交于M,N兩點,點Q是線段MN上的點,且=+,求點Q的軌跡方程. [解] (1)由橢圓定義知,2a=|PF1|+|PF2|=+=2, 所以a=. 2分 又由已知,c=1, 所以橢圓C的離心率e===, 4分 (2)由(1)知,橢圓C的方程為+y2=1. 設(shè)點Q的坐標為(x,y), ①當直線l與x軸垂直時,直線l與橢圓C交于(0,1),(0,-1)兩點,此時點Q

28、的坐標為. 6分 ②當直線l與x軸不垂直時,設(shè)直線l的方程為y=kx+2. 因為M,N在直線l上,可設(shè)點M,N的坐標分別為(x1,kx1+2),(x2,kx2+2), 則|AM|2=(1+k2)x,|AN|2=(1+k2)x. 又|AQ|2=x2+(y-2)2=(1+k2)x2. 由=+,得 =+, 即=+=.① 8分 將y=kx+2代入+y2=1中,得 (2k2+1)x2+8kx+6=0.② 由Δ=(8k)2-4×(2k2+1)×6>0,得k2>. 由②可知,x1+x2=,x1x2=, 代入①中并化簡,得x2=.③ 9分 因為點Q在直線y=kx+2上,所以k=,代

29、入③中并化簡, 得10(y-2)2-3x2=18. 10分 由③及k2>,可知0<x2<,即x∈∪. 又滿足10(y-2)2-3x2=18, 故x∈. 由題意,Q(x,y)在橢圓C內(nèi),所以-1≤y≤1, 又由10(y-2)2=18+3x2有(y-2)2∈且-1≤y≤1,則y∈. 所以點Q的軌跡方程為10(y-2)2-3x2=18, 其中x∈,y∈. 12分 [名師點題] (1)本題第(1)問為已知橢圓標準方程求橢圓的離心率問題,屬于容易題. (2)本題的難點在于第(2)問中確定軌跡方程及方程中各變量的取值范圍,本題有一定的難度,要想拿到全分很難,這就應(yīng)該學會缺步解答.,首

30、先,解決直線與圓錐曲線的位置關(guān)系問題時,若需要設(shè)直線方程,應(yīng)考慮直線的斜率是否存在,因此當直線l的斜率不存在時,求出點Q的坐標為,這是每位考生都應(yīng)該能做到的.其次,聯(lián)立直線方程與橢圓方程并設(shè)出M,N,Q的坐標,通過,得到,然后由x1+x2及x1x2聯(lián)想一元二次方程根與系數(shù)的關(guān)系,將問題解決到是完全可以做到的,到此已經(jīng)可以得到9分. 另外,考慮到點Q在直線l上,將點Q坐標代入所設(shè)直線方程就能得到10(y-2)2-3x2=18,到此便可以得到10分.到此不能繼續(xù)往下解時,我們也已經(jīng)得到絕大部分分數(shù)了. 策略2 跳步解答——左右逢源,會做哪問做哪問 解題過程中卡在某一過渡環(huán)節(jié)上是常見的.這時,

31、我們可以先承認中間結(jié)論,往后推,看能否得到結(jié)論.若題目有兩問,第(1)問想不出來,可把第(1)問當作“已知”,先做第(2)問,跳一步解答. 【例2】 (12分)設(shè)函數(shù)fn(x)=xn+bx+c(n∈N*,b,c∈R). (1)設(shè)n≥2,b=1,c=-1,證明:fn(x)在區(qū)間內(nèi)存在唯一零點; (2)設(shè)n=2,若對任意x1,x2∈[-1,1],有|f2(x1)-f2(x2)|≤4,求b的取值范圍; (3)在(1)的條件下,設(shè)xn是fn(x)在內(nèi)的零點,判斷數(shù)列x2,x3,…,xn,…的增減性. [解] (1)證明:b=1,c=-1,n≥2時,fn(x)=xn+x-1. ∵fnfn(1

32、)=×1<0, ∴fn(x)在內(nèi)存在零點. 2分 又∵當x∈時,f′n(x)=nxn-1+1>0, ∴fn(x)在上是單調(diào)遞增的. ∴fn(x)在區(qū)間內(nèi)存在唯一零點. 4分 (2)當n=2時,f2(x)=x2+bx+c. 對任意x1,x2∈[-1,1]都有|f2(x1)-f2(x2)|≤4. 等價于f2(x)在[-1,1]上的最大值與最小值之差M≤4. 據(jù)此分類討論如下: 5分 ①當>1,即|b|>2時, M=|f2(1)-f2(-1)|=2|b|>4,與題設(shè)矛盾. 6分 ②當-1≤-<0,即0<b≤2時, M=f2(1)-f2=2≤4恒成立. 7分 ③當0≤-≤

33、1,即-2≤b≤0時, M=f2(-1)-f2=2≤4恒成立. 綜上可知,-2≤b≤2. 8分 故a的取值范圍為[-2,2]. (3)法一:設(shè)xn是fn(x)在內(nèi)的唯一零點(n≥2),fn(xn)=x+xn-1=0, fn+1(xn+1)=x+xn+1-1=0,xn+1∈, 于是有fn(xn)=0=fn+1(xn+1) =x+xn+1-1<x+xn+1-1=fn(xn+1). 又由(1)知fn(x)在上是單調(diào)遞增的, 故xn<xn+1(n≥2), 所以數(shù)列x2,x3,…,xn,…是遞增數(shù)列. 12分 法二:設(shè)xn是fn(x)在內(nèi)的唯一零點, fn+1(xn)fn+1(

34、1)=(x+xn-1)(1n+1+1-1) =x+xn-1<x+xn-1=0, 則fn+1(x)的零點xn+1在(xn,1)內(nèi), 故xn<xn+1(n≥2), 所以數(shù)列x2,x3,…,xn,…是遞增數(shù)列. 12分 [名師點題] 第(1)問可利用函數(shù)的單調(diào)性及零點存在性定理較簡單解決,但第(2)問較麻煩,很多同學不會做或耽誤較長時間,從而延誤了第(3)問的解答.事實上,由題意可知,第(3)問的解答與第(2)問沒有任何關(guān)系,但與第(1)問是相關(guān)的,且非常容易解答,因此我們可跨過第(2)問,先解決第(3)問,從而增大了本題的得分率,這是解決此類題的上策之舉. 策略3 逆向解答——逆水行舟

35、,往往也能解決問題 對一個問題正面思考發(fā)生思維受阻時,用逆向思維的方法去探求新的解題途徑,往往能得到突破性的進展.順向推有困難就逆推,直接證有困難就反證. 【例3】 (12分)已知f(x)=xln x,g(x)=-x2+ax-3. (1)求函數(shù)f(x)的最小值; (2)對一切x∈(0,+∞),2f(x)≥g(x)恒成立,求實數(shù)a的取值范圍; (3)證明:對一切x∈(0,+∞),都有l(wèi)n x>-成立. [解] (1)f′(x)=ln x+1, 1分 當x∈時,f′(x)<0,f(x)單調(diào)遞減; 當x∈時,f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增; 所以f(x)的最小值為f=-. 3

36、分 (2)2xln x≥-x2+ax-3,則a≤2ln x+x+ 設(shè)h(x)=2ln x+x+(x>0), 則h′(x)=, 4分 ①當x∈(0,1)時,h′(x)<0,h(x)單調(diào)遞減; ②當x∈(1,+∞)時,h′(x)>0,h(x)單調(diào)遞增, 5分 所以h(x)min=h(1)=4. 因為對一切x∈(0,+∞),2f(x)≥g(x)恒成立, 所以a≤h(x)min=4,即a的取值范圍為(-∞,4]. 7分 (3)證明:問題等價于證明xln x>-(x∈(0,+∞)). 8分 由(1)可知f(x)=xln x(x∈(0,+∞))的最小值是-, 當且僅當x=時取得.

37、 9分 設(shè)m(x)=-(x∈(0,+∞)),則m′(x)=, 易知m(x)max=m(1)=-. 且兩函數(shù)不會同時取得-. 所以有xln x>-, 11分 從而對一切x∈(0,+∞),都有l(wèi)n x>-成立. 12分. [名師點題] 解答本題第(3)問利用了逆向解答,把不等式巧妙地轉(zhuǎn)化為,不等式左邊是f(x),右邊看作一個新的函數(shù)m(x),只需說明f(x)min>m(x)max即可. 策略4 退步解答——以退為進,列出相關(guān)內(nèi)容也能得分 “以退求進”是一個重要的解題策略.對于一個較一般的問題,如果你一時不能解決所提出的問題,那么,你可以從一般退到特殊,從抽象退到具體,從復(fù)雜退到簡

38、單,從整體退到部分,從參變量退到常量,從較強的結(jié)論退到較弱的結(jié)論.總之,退到一個你能夠解決的問題,通過對“特殊”的思考與解決,啟發(fā)思維,達到對“一般”的解決. 【例4】 (12分)如圖1,O為坐標原點,雙曲線C1:-=1(a1>0,b1>0)和橢圓C2:+=1(a2>b2>0)均過點P,且以C1的兩個頂點和C2的兩個焦點為頂點的四邊形是面積為2的正方形. 圖1 (1)求C1,C2的方程; (2)是否存在直線l,使得l與C1交于A,B兩點,與C2只有一個公共點,且|+|=||,證明你的結(jié)論. [解] (1)設(shè)C2的焦距為2c2,由題意知,2c2=2,2a1=2. 從而a1=1,c

39、2=1. 因為點P在雙曲線x2-=1上, 所以2-=1,故b=3. 2分 由橢圓的定義知 2a2=+=2. 于是a2=,b=a-c=2. 故c1,c2的方程分別為 x2-=1,+=1. 4分 (2)不存在符合題設(shè)條件的直線. 5分 ①若直線l垂直于x軸,因為l與C2只有一個公共點,所以直線l的方程為x=或x=-. 當x=時,易知A(,),B(,-), 所以|+|=2,||=2. 此時,|+|≠|(zhì)|. 當x=-時,同理可知,|+|≠|(zhì)|. 7分 ②若直線l不垂直于x軸,設(shè)l的方程為y=kx+m. 由得(3-k2)x2-2kmx-m2-3=0. 當l與C1相交

40、于A,B兩點時,設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則x1,x2是上述方程的兩個實根, 從而x1+x2=,x1x2=. 于是y1y2=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=. 9分 由得(2k2+3)x2+4kmx+2m2-6=0. 因為直線l與C2只有一個公共點,所以上述方程的判別式Δ=16k2m2-8(2k2+3)(m2-3)=0. 化簡,得m2=2k2+3, 10分 因此·=x1x2+y1y2 =+=≠0. 于是2+2+2·≠2+2-2·, 即|+|2≠|(zhì)-|2, 故|+|≠|(zhì)|. 綜合①②可知,不存在符合題設(shè)條件的直線. 12分 [名師點題] 在求解第(2)問時可采用退步解答,若不能正確判斷其結(jié)論也應(yīng)說明直線是否存在,同時應(yīng)對直線垂直于x軸時給予說明,這就是所謂的從一般到特殊.

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