(江蘇專用)2019高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題八 第1講 函數(shù)與方程思想、數(shù)形結(jié)合思想學(xué)案 理
《(江蘇專用)2019高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題八 第1講 函數(shù)與方程思想、數(shù)形結(jié)合思想學(xué)案 理》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(江蘇專用)2019高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題八 第1講 函數(shù)與方程思想、數(shù)形結(jié)合思想學(xué)案 理(12頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第1講 函數(shù)與方程思想、數(shù)形結(jié)合思想 高考定位 函數(shù)與方程思想一般通過函數(shù)與導(dǎo)數(shù)、三角函數(shù)、數(shù)列、解析幾何等知識(shí)進(jìn)行考查;數(shù)形結(jié)合思想一般在填空題中考查. 1.函數(shù)與方程思想的含義 (1)函數(shù)的思想,是用運(yùn)動(dòng)和變化的觀點(diǎn),分析和研究數(shù)學(xué)中的數(shù)量關(guān)系,是對(duì)函數(shù)概念的本質(zhì)認(rèn)識(shí),建立函數(shù)關(guān)系或構(gòu)造函數(shù),運(yùn)用函數(shù)的圖象和性質(zhì)去分析問題、轉(zhuǎn)化問題,從而使問題獲得解決的思想方法. (2)方程的思想,就是分析數(shù)學(xué)問題中變量間的等量關(guān)系,建立方程或方程組,或者構(gòu)造方程,通過解方程或方程組,或者運(yùn)用方程的性質(zhì)去分析、轉(zhuǎn)化問題,使問題獲得解決的思想方法. 2.函數(shù)與方程思想在解題中的應(yīng)用 (1)函
2、數(shù)與不等式的相互轉(zhuǎn)化,對(duì)于函數(shù)y=f(x),當(dāng)y>0時(shí),就轉(zhuǎn)化為不等式f(x)>0,借助于函數(shù)的圖象和性質(zhì)可解決有關(guān)問題,而研究函數(shù)的性質(zhì)也離不開不等式. (2)數(shù)列的通項(xiàng)與前n項(xiàng)和是自變量為正整數(shù)的函數(shù),用函數(shù)的觀點(diǎn)去處理數(shù)列問題十分重要. (3)解析幾何中的許多問題,需要通過解二元方程組才能解決,這都涉及二次方程與二次函數(shù)的有關(guān)理論. 3.數(shù)形結(jié)合是一種數(shù)學(xué)思想方法,包含“以形助數(shù)”和“以數(shù)輔形”兩個(gè)方面,其應(yīng)用大致可以分為兩種情形:①借助形的生動(dòng)和直觀性來(lái)闡明數(shù)之間的聯(lián)系,即以形作為手段,數(shù)為目的,比如應(yīng)用函數(shù)的圖象來(lái)直觀地說明函數(shù)的性質(zhì);②借助于數(shù)的精確性和規(guī)范嚴(yán)密性來(lái)闡明形的某
3、些屬性,即以數(shù)作為手段,形作為目的,如應(yīng)用曲線的方程來(lái)精確地闡明曲線的幾何性質(zhì). 4.在運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想分析和解決問題時(shí),要注意三點(diǎn):第一要徹底明白一些概念和運(yùn)算的幾何意義以及曲線的代數(shù)特征,對(duì)數(shù)學(xué)題目中的條件和結(jié)論既分析其幾何意義又分析其代數(shù)意義;第二是恰當(dāng)設(shè)參、合理用參,建立關(guān)系,由數(shù)思形、以形想數(shù),做好數(shù)形轉(zhuǎn)化;第三是正確確定參數(shù)的取值范圍.數(shù)學(xué)中的知識(shí),有的本身就可以看作是數(shù)形的結(jié)合. 熱點(diǎn)一 函數(shù)與方程思想的應(yīng)用 [應(yīng)用1] 不等式問題中的函數(shù)(方程)法 【例1-1】 (1)f(x)=ax3-3x+1對(duì)于x∈[-1,1],總有f(x)≥0成立,則a=________.
4、(2)設(shè)f(x),g(x)分別是定義在R上的奇函數(shù)和偶函數(shù),當(dāng)x<0時(shí),f′(x)g(x)+f(x)g′(x)>0,且g(-3)=0,則不等式f(x)g(x)<0的解集是________. 解析 (1)若x=0,則不論a取何值,f(x)≥0顯然成立; 當(dāng)x>0即x∈(0,1]時(shí),f(x)=ax3-3x+1≥0可化為 a≥-.設(shè)g(x)=-,則g′(x)=, 所以g(x)在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減,、 因此g(x)max=g=4,從而a≥4. 當(dāng)x<0即x∈[-1,0)時(shí),f(x)=ax3-3x+1≥0可化為a≤-, 設(shè)g(x)=-,且g(x)在區(qū)間[-1,0)上單調(diào)遞增,
5、 因此g(x)min=g(-1)=4,從而a≤4,綜上a=4. (2)設(shè)F(x)=f(x)g(x),由于f(x),g(x)分別是定義在R上的奇函數(shù)和偶函數(shù),得F(-x)=f(-x)·g(-x)=-f(x)g(x)=-F(x),即F(x)在R上為奇函數(shù). 又當(dāng)x<0時(shí),F(xiàn)′(x)=f′(x)·g(x)+f(x)g′(x)>0,所以x<0時(shí),F(xiàn)(x)為增函數(shù). 因?yàn)槠婧瘮?shù)在對(duì)稱區(qū)間上的單調(diào)性相同,所以x>0時(shí),F(xiàn)(x)也是增函數(shù). 因?yàn)镕(-3)=f(-3)g(-3)=0=-F(3). 所以,由圖可知F(x)<0的解集是(-∞,-3)∪(0,3). 答案 (1)4 (2)(-∞,
6、-3)∪(0,3) 探究提高 (1)在解決不等式問題時(shí),一種最重要的思想方法就是構(gòu)造適當(dāng)?shù)暮瘮?shù),利用函數(shù)的圖象和性質(zhì)解決問題;(2)函數(shù)f(x)>0或f(x)<0恒成立,一般可轉(zhuǎn)化為f(x)min>0或f(x)max<0;已知恒成立求參數(shù)范圍可先分離參數(shù),然后利用函數(shù)值域求解. [應(yīng)用2] 數(shù)列問題的函數(shù)(方程)法 【例1-2】 已知數(shù)列{an}滿足a1=3,an+1=an+p·3n(n∈N*,p為常數(shù)),a1,a2+6,a3成等差數(shù)列. (1)求p的值及數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式; (2)設(shè)數(shù)列{bn}滿足bn=,證明:bn≤. (1)解 由a1=3,an+1=an+p·3n,得a2
7、=3+3p,a3=a2+9p=3+12p. 因?yàn)閍1,a2+6,a3成等差數(shù)列,所以a1+a3=2(a2+6), 即3+3+12p=2(3+3p+6),得p=2,依題意知,an+1=an+2×3n. 當(dāng)n≥2時(shí),a2-a1=2×31,a3-a2=2×32,…,an-an-1=2×3n-1. 將以上式子相加得an-a1=2(31+32+…+3n-1), 所以an-a1=2×=3n-3,所以an=3n(n≥2). 又a1=3符合上式,故an=3n. (2)證明 因?yàn)閍n=3n,所以bn=. 所以bn+1-bn=-=(n∈N*), 若-2n2+2n+1<0,則n>,即當(dāng)n≥2時(shí),有
8、bn+1<bn, 又因?yàn)閎1=,b2=,故bn≤. 探究提高 數(shù)列最值問題中應(yīng)用函數(shù)與方程思想的常見類型: (1)數(shù)列中的恒成立問題,轉(zhuǎn)化為最值問題,利用函數(shù)的單調(diào)性或不等式求解. (2)數(shù)列中的最大項(xiàng)與最小項(xiàng)問題,利用函數(shù)的有關(guān)性質(zhì)或不等式組求解. (3)數(shù)列中前n項(xiàng)和的最值:轉(zhuǎn)化為二次函數(shù),借助二次函數(shù)的單調(diào)性或求使an≥0(an≤0)成立時(shí)最大的n值即可求解. [應(yīng)用3] 解析幾何問題的方程(函數(shù))法 【例1-3】 設(shè)橢圓中心在坐標(biāo)原點(diǎn),A(2,0),B(0,1)是它的兩個(gè)頂點(diǎn),直線y=kx(k>0)與AB相交于點(diǎn)D,與橢圓相交于E,F(xiàn)兩點(diǎn). (1)若=6,求k的值;
9、(2)求四邊形AEBF面積的最大值. 解 (1)依題意得橢圓的方程為+y2=1,直線AB,EF的方程分別為x+2y=2,y=kx(k>0).如圖,設(shè)D(x0,kx0),E(x1,kx1),F(xiàn)(x2,kx2),其中x1<x2,且x1,x2滿足方程(1+4k2)x2=4,故x2=-x1=.① 由=6知x0-x1=6(x2-x0),得x0=(6x2+x1)=x2=; 由D在AB上知x0+2kx0=2,得x0=. 所以=,化簡(jiǎn)得24k2-25k+6=0,解得k=或k=. (2)根據(jù)點(diǎn)到直線的距離公式和①式知,點(diǎn)E,F(xiàn)到AB的距離分別為 h1==, h2==. 又AB==, 所以四
10、邊形AEBF的面積為S=·AB·(h1+h2) =··==2=2≤2, 當(dāng)4k2=1(k>0),即當(dāng)k=時(shí),上式取等號(hào).所以S的最大值為2. 即四邊形AEBF面積的最大值為2. 探究提高 解析幾何中的最值是高考的熱點(diǎn),在圓錐曲線的綜合問題中經(jīng)常出現(xiàn),求解此類問題的一般思路為在深刻認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)變化的過程之中,抓住函數(shù)關(guān)系,將目標(biāo)量表示為一個(gè)(或者多個(gè))變量的函數(shù),然后借助于函數(shù)最值的探求來(lái)使問題得以解決. 熱點(diǎn)二 數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用 [應(yīng)用1] 利用數(shù)形結(jié)合思想討論方程的根或函數(shù)零點(diǎn) 【例2-1】 (1)若函數(shù)f(x)=|2x-2|-b有兩個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)b的取值范圍是________.
11、 (2)設(shè)函數(shù)f(x)(x∈R)滿足f(-x)=f(x),f(x)=f(2-x),且當(dāng)x∈[0,1]時(shí),f(x)=x3.又函數(shù)g(x)=|xcos πx|,則函數(shù)h(x)=g(x)-f(x)在上的零點(diǎn)個(gè)數(shù)為________. 解析 (1)由f(x)=|2x-2|-b有兩個(gè)零點(diǎn),可得|2x-2|=b有兩個(gè)不等的實(shí)根, 從而可得函數(shù)y=|2x-2|的圖象與函數(shù)y=b的圖象有兩個(gè)交點(diǎn),如圖所示. 結(jié)合函數(shù)的圖象,可得0<b<2,故填(0,2). (2)根據(jù)題意,f(x)=f(2-x)=f(x-2),函數(shù)y=f(x)是周期為2的偶函數(shù)且0≤x≤1時(shí),f(x)=x3, 則當(dāng)-1≤x≤0時(shí)
12、,f(x)=-x3,且g(x)=|xcos πx|,所以當(dāng)x=0時(shí),f(x)=g(x).當(dāng)x≠0時(shí),若0 13、數(shù)即為方程解(或函數(shù)零點(diǎn))的個(gè)數(shù).
[應(yīng)用2] 利用數(shù)形結(jié)合思想解不等式或求參數(shù)范圍
【例2-2】 (1)若不等式≤k(x+2)-的解集為區(qū)間[a,b],且b-a=2,則k=________.
(2)若不等式|x-2a|≥x+a-1對(duì)x∈R恒成立,則a的取值范圍是________.
解析 (1)如圖,分別作出直線y=k(x+2)-與半圓y=.由題意,知直線在半圓的上方,由b-a=2,可知b=3,a=1,所以直線y=k(x+2)-過點(diǎn)(1,2),則k=.
(2)作出y=|x-2a|和y=x+a-1的簡(jiǎn)圖,依題意知應(yīng)有2a≤2-2a,故a≤.
答案 (1) (2)
探究提高 14、求參數(shù)范圍或解不等式問題經(jīng)常聯(lián)系函數(shù)的圖象,根據(jù)不等式中量的特點(diǎn),選擇適當(dāng)?shù)膬蓚€(gè)(或多個(gè))函數(shù),利用兩個(gè)函數(shù)圖象的上、下位置關(guān)系轉(zhuǎn)化為數(shù)量關(guān)系來(lái)解決問題,往往可以避免繁瑣的運(yùn)算,獲得簡(jiǎn)捷的解答.
[應(yīng)用3] 利用數(shù)形結(jié)合思想求最值
【例2-3】 (1)已知P是直線l:3x+4y+8=0上的動(dòng)點(diǎn),PA,PB是圓x2+y2-2x-2y+1=0的兩條切線,A,B是切點(diǎn),C是圓心,則四邊形PACB面積的最小值為________.
(2)已知F是雙曲線C:x2-=1的右焦點(diǎn),P是C的左支上一點(diǎn),A(0,6),當(dāng)△APF周長(zhǎng)最小時(shí),該三角形的面積為________.
解析 (1)從運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)看問題 15、,當(dāng)動(dòng)點(diǎn)P沿直線3x+4y+8=0向左上方或右下方無(wú)窮遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)時(shí),直角三角形PAC的面積SRt△PAC=PA·AC=PA越來(lái)越大,從而S四邊形PACB也越來(lái)越大;當(dāng)點(diǎn)P從左上、右下兩個(gè)方向向中間運(yùn)動(dòng)時(shí),S四邊形PACB變小,顯然,當(dāng)點(diǎn)P到達(dá)一個(gè)最特殊的位置,即CP垂直直線l時(shí),S四邊形PACB應(yīng)有唯一的最小值,此時(shí)PC==3,
從而PA==2.所以(S四邊形PACB)min=2××PA×AC=2.
(2)設(shè)雙曲線的左焦點(diǎn)為F1,連接PF1,根據(jù)雙曲線的定義可知PF=2+PF1,則△APF的周長(zhǎng)為PA+PF+AF=PA+2+PF1+AF=PA+PF1+AF+2,
由于AF+2是定值 16、,要使△APF的周長(zhǎng)最小,則PA+PF1最小,即P,A,F(xiàn)1三點(diǎn)共線,如圖所示.
由于A(0,6),F(xiàn)1(-3,0),直線AF1的方程為:+=1,即x=-3,
代入雙曲線方程整理可得y2+6y-96=0,解得y=2或y=-8(舍去),
所以點(diǎn)P的縱坐標(biāo)為2.
所以S△APF=S△AFF1-S△PFF1=×6×6-×6×2=12.
答案 (1)2 (2)12
探究提高 破解圓錐曲線問題的關(guān)鍵是畫出相應(yīng)的圖形,注意數(shù)形結(jié)合的相互滲透,并從相關(guān)的圖形中挖掘?qū)?yīng)的信息加以分析與研究.直線與圓錐曲線的位置關(guān)系的轉(zhuǎn)化有兩種,一種是通過數(shù)形結(jié)合建立相應(yīng)的關(guān)系式,另一種是通過代數(shù)形式轉(zhuǎn)化為二元二次 17、方程組的解的問題進(jìn)行討論.
1.當(dāng)問題中涉及一些變化的量時(shí),就需要建立這些變化的量之間的關(guān)系,通過變量之間的關(guān)系探究問題的答案,這就需要使用函數(shù)思想.
2.借助有關(guān)函數(shù)的性質(zhì),一是用來(lái)解決有關(guān)求值、解(證)不等式、解方程以及討論參數(shù)的取值范圍等問題,二是在問題的研究中,可以通過建立函數(shù)關(guān)系式或構(gòu)造中間函數(shù)來(lái)求解.
3.許多數(shù)學(xué)問題中,一般都含有常量、變量或參數(shù),這些參變量中必有一個(gè)處于突出的主導(dǎo)地位,把這個(gè)參變量稱為主元,構(gòu)造出關(guān)于主元的方程,主元思想有利于回避多元的困擾,解方程的實(shí)質(zhì)就是分離參變量.
4.在數(shù)學(xué)中函數(shù)的圖象、方程的曲線、不等式所表示的平面區(qū)域、向量的幾何意義、復(fù)數(shù) 18、的幾何意義等都是實(shí)現(xiàn)以形助數(shù)的途徑,當(dāng)試題中涉及這些問題的數(shù)量關(guān)系時(shí),我們可以通過圖形分析這些數(shù)量關(guān)系,達(dá)到解題的目的.
5.有些圖形問題,單純從圖形上無(wú)法看出問題的結(jié)論,這就要對(duì)圖形進(jìn)行數(shù)量上的分析,通過數(shù)的幫助達(dá)到解題的目的.
6.利用數(shù)形結(jié)合解題,有時(shí)只需把圖象大致形狀畫出即可,不需要精確圖象.
一、填空題
1.直線x-y+m=0與圓x2+y2-2x-2=0相切,則實(shí)數(shù)m=________.
解析 圓的方程(x-1)2+y2=3,圓心(1,0)到直線的距離等于半徑=|+m|=2m=或m=-3.
答案?。?或
2.已知函數(shù)f(x)滿足下面關(guān)系:①f(x+1)=f(x 19、-1);②當(dāng)x∈[-1,1]時(shí),f(x)=x2,則方程f(x)=lg x解的個(gè)數(shù)是________.
解析 由題意可知,f(x)是以2為周期,值域?yàn)閇0,1]的函數(shù).
又f(x)=lg x,則x∈(0,10],畫出兩函數(shù)圖象,
則交點(diǎn)個(gè)數(shù)即為解的個(gè)數(shù).由圖象可知共9個(gè)交點(diǎn).
答案 9
3.函數(shù)f(x)的定義域?yàn)镽,f(-1)=2,對(duì)任意x∈R,f′(x)>2,則f(x)>2x+4的解集為________.
解析 f′(x)>2轉(zhuǎn)化為f′(x)-2>0,構(gòu)造函數(shù)F(x)=f(x)-2x,得F(x)在R上是增函數(shù).又F(-1)=f(-1)-2×(-1)=4,f(x)>2x+4,
20、即F(x)>4=F(-1),所以x>-1.
答案 (-1,+∞)
4.已知a,b是平面內(nèi)兩個(gè)互相垂直的單位向量,若向量c滿足(a-c)·(b-c)=0,則|c|的最大值是________.
解析 如圖,設(shè)=a,=b,=c,則=a-c,=b-c.由題意知⊥,
∴O,A,C,B四點(diǎn)共圓.∴當(dāng)OC為圓的直徑時(shí),|c|最大,此時(shí),||=.
答案
5.已知函數(shù)f(x)=x2-2ax-3在區(qū)間[1,2]上具有單調(diào)性,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為________.
解析 函數(shù)f(x)=x2-2ax-3的圖象開口向上,對(duì)稱軸為直線x=a,畫出草圖如圖所示.由圖象可知函數(shù)在(-∞,a]和[a,+∞) 21、上都具有單調(diào)性,因此要使函數(shù)f(x)在區(qū)間[1,2]上具有單調(diào)性,只需a≤1或a≥2,從而a∈(-∞,1]∪[2,
+∞).
答案 (-∞,1]∪[2,+∞)
6.已知A,B為雙曲線E的左、右頂點(diǎn),點(diǎn)M在E上,△ABM為等腰三角形,且頂角為120°,則E的離心率為________.
解析 如圖,設(shè)雙曲線E的方程為-=1(a>0,b>0),則AB=2a,由雙曲線的對(duì)稱性,可設(shè)點(diǎn)M(x1,y1)在第一象限內(nèi),過M作MN⊥x軸于點(diǎn)N(x1,0),
∵△ABM為等腰三角形,且∠ABM=120°,∴BM=AB=2a,∠MBN=60°,
∴y1=MN=BMsin∠MBN=2asin 6 22、0°=a,x1=OB+BN=a+2acos 60°=2a.將點(diǎn)M(2a,a)的坐標(biāo)代入-=1,可得a2=b2,∴e===.
答案
7.已知e1,e2是平面內(nèi)兩個(gè)相互垂直的單位向量,若向量b滿足|b|=2,b·e1=1,b·e2=1,則對(duì)于任意x,y∈R,|b-(xe1+ye2)|的最小值為________.
解析 |b-(xe1+ye2)|2=b2+x2e+y2e-2xb·e1-2yb·e2+2xye1·e2=4+x2+y2-2x-2y=(x-1)2+(y-1)2+2≥2,當(dāng)且僅當(dāng)x=1,y=1時(shí),|b-(xe1+ye2)|2取得最小值2,此時(shí)|b-(xe1+ye2)|取得最小值.
23、答案
8.設(shè)直線l與拋物線y2=4x相交于A,B兩點(diǎn),與圓C:(x-5)2+y2=r2(r>0)相切于點(diǎn)M,且M為線段AB的中點(diǎn).若這樣的直線l恰有4條,則r的取值范圍是________.
解析 設(shè)直線l的方程為x=ty+m,A(x1,y1),B(x2,y2),把直線l的方程代入拋物線方程y2=4x并整理得y2-4ty-4m=0,則Δ=16t2+16m>0,y1+y2=4t,y1y2=-4m,那么x1+x2=(ty1+m)+(ty2+m)=4t2+2m,則線段AB的中點(diǎn)M(2t2+m,2t).由題意可得直線AB與直線MC垂直,且C(5,0).當(dāng)t≠0時(shí),有kMC·kAB=-1,
即·= 24、-1,整理得m=3-2t2,把m=3-2t2代入Δ=16t2+16m>0,可得3-t2>0,即0<t2<3.由于圓心C到直線AB的距離等于半徑,即d===2=r,所以2<r<4,此時(shí)滿足題意且不垂直于x軸的直線有兩條.當(dāng)t=0時(shí),這樣的直線l恰有2條,即x=5±r,所以0<r<5.綜上,可得若這樣的直線恰有4條,則2<r<4.
答案 (2,4)
二、解答題
9.已知數(shù)列{an}是一個(gè)等差數(shù)列,且a2=1,a5=-5.
(1)求{an}的通項(xiàng)an;
(2)求{an}前n項(xiàng)和Sn的最大值.
解 (1)設(shè){an}的公差為d,由已知條件,解得a1=3,d=-2.
所以an=a1+(n-1 25、)d=-2n+5.
(2)Sn=na1+d=-n2+4n=4-(n-2)2.所以n=2時(shí),Sn取到最大值4.
10.已知橢圓C的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)O,焦點(diǎn)在y軸上,短軸長(zhǎng)為,離心率為,直線l與y軸交于點(diǎn)P(0,m),與橢圓C交于相異兩點(diǎn)A,B,且=3.
(1)求橢圓C的方程;
(2)求m的取值范圍.
解 (1)設(shè)橢圓C的方程為+=1(a>b>0),
設(shè)c>0,c2=a2-b2,由題意,知2b=,=,
所以a=1,b=c=.故橢圓C的方程為y2+=1.
(2)當(dāng)直線l的斜率不存在時(shí),由題意求得m=±;
當(dāng)直線l的斜率存在時(shí),
設(shè)直線l的方程為y=kx+m(k≠0),l與橢圓C的交 26、點(diǎn)坐標(biāo)為A(x1,y1),B(x2,y2),
由得(k2+2)x2+2kmx+m2-1=0,
Δ=(2km)2-4(k2+2)(m2-1)=4(k2-2m2+2)>0,(*)
解上述方程后易得:x1+x2=,x1x2=.
因?yàn)椋? ,所以-x1=3x2.
所以所以3(x1+x2)2+4x1x2=0,
所以3·+4·=0.整理得4k2m2+2m2-k2-2=0,
即k2(4m2-1)+(2m2-2)=0.
當(dāng)m2=時(shí),上式不成立;當(dāng)m2≠時(shí),k2=,
由(*)式,得k2>2m2-2,又k≠0,所以k2=>0.
解得-1<m<-或<m<1.
綜上,所求m的取值范圍為∪.
1 27、1.設(shè)函數(shù)f(x)=ax3-3ax,g(x)=bx2-ln x(a,b∈R),已知它們?cè)趚=1處的切線互相平行.
(1)求b的值;
(2)若函數(shù)F(x)=且方程F(x)=a2有且僅有四個(gè)解,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
解 函數(shù)g(x)=bx2-ln x的定義域?yàn)?0,+∞).
(1)f′(x)=3ax2-3af′(1)=0,g′(x)=2bx-g′(1)=2b-1,
依題意得2b-1=0,所以b=.
(2)x∈(0,1)時(shí),g′(x)=x-<0,
即g(x)在(0,1)上單調(diào)遞減,
x∈(1,+∞)時(shí),g′(x)=x->0,即g(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞增,所以當(dāng)x=1時(shí), 28、g(x)取得極小值g(1)=;當(dāng)a=0時(shí),方程F(x)=a2不可能有四個(gè)解;
當(dāng)a<0,x∈(-∞,-1)時(shí),f′(x)<0,
即f(x)在(-∞,-1)上單調(diào)遞減,x∈(-1,0)時(shí),f′(x)>0,
即f(x)在(-1,0)上單調(diào)遞增,所以當(dāng)x=-1時(shí),f(x)取得極小值f(-1)=2a,
又f(0)=0,所以F(x)的圖象如圖①所示,
從圖象可以看出F(x)=a2不可能有四個(gè)解.當(dāng)a>0,x∈(-∞,-1)時(shí),f′(x)>0,
即f(x)在(-∞,-1)上單調(diào)遞增,x∈(-1,0)時(shí),f′(x)<0,
即f(x)在(-1,0)上單調(diào)遞減,
所以當(dāng)x=-1時(shí),f(x)取得極大值f(-1)=2a.
又f(0)=0,所以F(x)的圖象如圖②所求,
從圖②看出,若方程F(x)=a2有四個(gè)解,則<a2<2a,得<a<2,
所以,實(shí)數(shù)a的取值范圍是.
12
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