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文檔簡介
培優(yōu)沖刺05導(dǎo)數(shù)壓軸大題歸類TOC\o"1-3"\p""\h\z\u目錄題型一:不等式證明:三角形不等式················································································································1題型二:三角函數(shù)型數(shù)列不等式證明··················································································································2題型三:混合型極值點(diǎn)偏移證明·························································································································3題型四:三個零點(diǎn)型偏移證明·····························································································································3題型五:非對稱型偏移證明不等式····················································································································4題型六:比大小型證明不等式································································································································4題型七:三角函數(shù)型比大小證明不等式············································································································5題型八:恒成立型求參············································································································································6題型九:構(gòu)造新函數(shù)求參··········································································································································6題型十:借助三角函數(shù)構(gòu)造證明不等式············································································································7題型十一:帕德逼近型證明與求參·······················································································································8題型十二:泰勒展開型證明與求參·····················································································································9題型十三:新結(jié)構(gòu)19題:導(dǎo)數(shù)與數(shù)列············································································································11題型十四:新結(jié)構(gòu)19題:高觀下導(dǎo)數(shù)新定義···································································································12題型十五:新結(jié)構(gòu)19題:導(dǎo)數(shù)與集合············································································································13題型十六:新結(jié)構(gòu)19題:函數(shù)性質(zhì)定義型········································································································14題型一:不等式證明:三角形不等式利用導(dǎo)數(shù)證明具有正余弦型的三角函數(shù)型不等式問題,方法如下:(1)直接構(gòu)造函數(shù)法:證明不等式(或)轉(zhuǎn)化為證明(或),進(jìn)而構(gòu)造輔助函數(shù);(2)適當(dāng)放縮構(gòu)造法:一是根據(jù)已知條件適當(dāng)放縮;二是利用常見放縮結(jié)論;(3)構(gòu)造“形似”函數(shù),稍作變形再構(gòu)造,對原不等式同解變形,根據(jù)相似結(jié)構(gòu)構(gòu)造輔助函數(shù).(4)借助正余弦函數(shù)的有界性,可以適當(dāng)?shù)姆趴s,轉(zhuǎn)化為較容易的函數(shù)不等形式來證明1.(2024·湖南·一模)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,求函數(shù)在處的切線方程;(2)時;(?。┤?,求的取值范圍;(ⅱ)證明:.2.(2024·山西朔州·一模)已知函數(shù)為的導(dǎo)函數(shù).(1)若函數(shù)在處的切線的斜率為2,求的值;(2)求證:.3.(2024·全國·模擬預(yù)測)設(shè)函數(shù).(1)討論的零點(diǎn)個數(shù);(2)若,求證:.題型二:三角函數(shù)型數(shù)列不等式證明利用導(dǎo)數(shù)證明不等式有如下方法,方法一,等價轉(zhuǎn)化是證明不等式的常見方法,其中利用函數(shù)的對稱性,構(gòu)造對稱差函數(shù)是解決極值點(diǎn)偏移問題的基本處理策略;方法二,比值代換是一種將雙變量問題化為單變量問題的有效途徑,構(gòu)造函數(shù)利用函數(shù)的單調(diào)性證明的不等式即可,方法三,利用不等式的性質(zhì)對原不等式作等價轉(zhuǎn)換后,利用導(dǎo)數(shù)證明相關(guān)的式子成立.1.(2024·內(nèi)蒙古呼倫貝爾·一模)已知函數(shù).(1)判斷函數(shù)的單調(diào)性(2)證明:①當(dāng)時,;②.2.(2024·天津·一模)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)當(dāng)時,若在的圖象上有一點(diǎn)列,若直線的斜率為,(ⅰ)求證:;(ⅱ)求證:.3.(2024·全國·模擬預(yù)測)已知當(dāng)時,,,.(1)證明:;(2)已知,證明:(可近似于3.14).題型三:混合型極值點(diǎn)偏移證明極值點(diǎn)偏移問題的一般題設(shè)形式:1.若函數(shù)存在兩個零點(diǎn)且,求證:(為函數(shù)的極值點(diǎn));2.若函數(shù)中存在且滿足,求證:(為函數(shù)的極值點(diǎn));3.若函數(shù)存在兩個零點(diǎn)且,令,求證:;4.若函數(shù)中存在且滿足,令,求證:.1.(2023·陜西安康·二模)已知函數(shù),(e為自然對數(shù)的底數(shù))(1)當(dāng)時,恰好存在一條過原點(diǎn)的直線與,都相切,求b的值;(2)若,方程有兩個根,(),求證:.2.(2023·山西·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)若,求實數(shù)的取值范圍;(2)若有2個不同的零點(diǎn)(),求證:.3.(2021·陜西寶雞·模擬預(yù)測)已知.(1)求的單調(diào)區(qū)間;(2)當(dāng)時,若關(guān)于x的方程存在兩個正實數(shù)根,證明:且.題型四:三個零點(diǎn)型偏移證明極值點(diǎn)偏移問題,解題關(guān)鍵為將雙變量消元為單變量,常構(gòu)造差函數(shù)或以兩變量之差,之商構(gòu)造函數(shù)以達(dá)到消元目的.對于極值點(diǎn)偏移問題,首先找到兩極值點(diǎn)的相應(yīng)關(guān)系,然后構(gòu)造商數(shù)或加數(shù)關(guān)系;通過要證明的不等式,將兩極值點(diǎn)變形后構(gòu)造相應(yīng)的函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求解出構(gòu)造函數(shù)的最值,從而證明不等式或等式成立.1.(2022·安徽淮南·二模)已知函數(shù).(1)若,證明:時,;(2)若函數(shù)恰有三個零點(diǎn),證明:.2.(2022·河南·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)若函數(shù)有三個零點(diǎn),求a的取值范圍.(2)若,證明:.3.(2024·遼寧·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,判斷在區(qū)間內(nèi)的單調(diào)性;(2)若有三個零點(diǎn),且.(i)求的取值范圍;(ii)證明:.題型五:非對稱型偏移證明不等式1.(22-23高三上·河南·)已知函數(shù).(1)討論的單調(diào)性;(2)若存在,且,使得,求證:.2.(2022·全國·模擬預(yù)測)設(shè)函數(shù).(1)若,求函數(shù)的最值;(2)若函數(shù)有兩個不同的極值點(diǎn),記作,且,求證:.3.(2024·全國·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)求的單調(diào)區(qū)間;(2)若有兩個零點(diǎn),,且,求證:.題型六:比大小型證明不等式1.(2023·浙江金華·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)證明:當(dāng)時,;(2)設(shè)為正實數(shù)且.(i)若,證明:;(ii)若,證明:.2.(2022·河南·三模)已知函數(shù),.(1)判斷函數(shù)的零點(diǎn)個數(shù);(2)比較,,的大小,并說明理由.3.(23-24高三上·甘肅金昌·階段練習(xí))已知函數(shù)是函數(shù)的導(dǎo)函數(shù).(1)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)問;(2)設(shè),試比較與的大小,并說明理由;題型七:三角函數(shù)型比大小證明不等式1.(22-23高三天津南開·階段練習(xí))已知函數(shù).(1)當(dāng),時,求的單調(diào)區(qū)間;(2)若在區(qū)間內(nèi)存在極值點(diǎn).①求實數(shù)的取值范圍;②求證:在區(qū)間內(nèi)存在唯一的,使,并比較與的大小,說明理由.2.(23-24高三·福建南平·)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,比較與的大?。?2)若,比較與的大小.3.(22-23高三·北京大興·)已知函數(shù).(1)求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)設(shè),討論函數(shù)在區(qū)間上的單調(diào)性;(3)對任意的,且,判斷與的大小關(guān)系,并證明結(jié)論.題型八:恒成立型求參對于利用導(dǎo)數(shù)研究不等式的恒成立與有解問題的求解策略:①通常要構(gòu)造新函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,求出最值,從而求出參數(shù)的取值范圍;②利用可分離變量,構(gòu)造新函數(shù),直接把問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值問題.③根據(jù)恒成立或有解求解參數(shù)的取值時,一般涉及分離參數(shù)法,但壓軸試題中很少碰到分離參數(shù)后構(gòu)造的新函數(shù)能直接求出最值點(diǎn)的情況,進(jìn)行求解,若參變分離不易求解問題,就要考慮利用分類討論法和放縮法,注意恒成立與存在性問題的區(qū)別.1.(2024·北京順義·二模)設(shè)函數(shù),.曲線在點(diǎn)處的切線方程為.(1)求a的值;(2)求證:方程僅有一個實根;(3)對任意,有,求正數(shù)k的取值范圍.2.(23-24高三·上?!ぃ┮阎瘮?shù).(1)若直線是曲線的切線,求實數(shù)的值;(2)若對任意實數(shù)恒成立,求的取值范圍;(3)若,且,求實數(shù)的最大值.3.(2024·湖北武漢·模擬預(yù)測)函數(shù).(1)求函數(shù)的極值;(2)若恒成立,求的最大值.題型九:構(gòu)造新函數(shù)求參利用導(dǎo)數(shù)證明不等式問題,方法如下:(1)直接構(gòu)造函數(shù)法:證明不等式(或)轉(zhuǎn)化為證明(或),進(jìn)而構(gòu)造輔助函數(shù);(2)適當(dāng)放縮構(gòu)造法:一是根據(jù)已知條件適當(dāng)放縮;二是利用常見放縮結(jié)論;(3)構(gòu)造“形似”函數(shù),稍作變形再構(gòu)造,對原不等式同解變形,根據(jù)相似結(jié)構(gòu)構(gòu)造輔助函數(shù).1.(2024·遼寧·一模)已知函數(shù)(1)討論的零點(diǎn)個數(shù);(2)當(dāng)時,|求a的取值范圍.2.(23-24高三·江西宜春模擬)已知函數(shù)有兩個零點(diǎn).(1)求實數(shù)a的取值范圍;(2)求證:;(3)求證:.3.(2024·山東臨沂·一模)已知函數(shù).(1)若,求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)討論的單調(diào)性;(3)若存在,且,使得,求證:.題型十:借助三角函數(shù)構(gòu)造證明不等式三角函數(shù)的放縮(1)的放縮:當(dāng)時,;當(dāng)時,.(2)的放縮:當(dāng)時,.1.(2024·廣東湛江·二模)已知函數(shù).(1)求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)若,,且,證明:.2.(2024·山西呂梁·一模)已知函數(shù).(1)求在處的切線方程;(2)若對任意恒成立,求正實數(shù)的取值集合.3.(23-24高三上·遼寧沈陽·階段練習(xí))設(shè)函數(shù).(1)若最小值為0,求的范圍;(2)在(1)的條件下,令的圖象上有一點(diǎn)列,若直線的斜率為,證明:.題型十一:帕德逼近型證明與求參帕德近似是法國數(shù)學(xué)家亨利.帕德發(fā)明的用有理多項式近似特定函數(shù)的方法.給定兩個正整數(shù)m,n,函數(shù)在處的階帕德近似定義為:,且滿足:,,,…,.(注:,,,,…;為的導(dǎo)數(shù))1.(23-24高三下·重慶·階段練習(xí))帕德近似(Padeapproximation)是有理函數(shù)逼近的一種方法.已知函數(shù)在處的階帕德近似定義為:,且滿足:,,,….又函數(shù),其中.(1)求實數(shù),,的值;(2)若函數(shù)的圖象與軸交于,兩點(diǎn),,且恒成立,求實數(shù)的取值范圍.2.(2024·山東菏澤·一模)帕德近似是法國數(shù)學(xué)家亨利.帕德發(fā)明的用有理多項式近似特定函數(shù)的方法.給定兩個正整數(shù)m,n,函數(shù)在處的階帕德近似定義為:,且滿足:,,,…,.(注:,,,,…;為的導(dǎo)數(shù))已知在處的階帕德近似為.(1)求實數(shù)a,b的值;(2)比較與的大?。?3)若在上存在極值,求的取值范圍.3.(22-23高三·山東濟(jì)南·)帕德近似是法國數(shù)學(xué)家亨利·帕德發(fā)明的用有理多項式近似特定函數(shù)的方法.給定兩個正整數(shù),,函數(shù)在處的階帕德近似定義為:,且滿足:,,,.已知在處的階帕德近似為.注:(1)求實數(shù),的值;(2)求證:;(3)求不等式的解集,其中.題型十二:泰勒展開型證明與求參常見泰勒展開;;截取片段:,當(dāng)且僅當(dāng)時,等號成立;進(jìn)而:當(dāng)且僅當(dāng)時,等號成立3、關(guān)于的放縮①切線放縮及其變形:;②當(dāng)時,;當(dāng)時,;③當(dāng)時,;當(dāng)時,;④對數(shù)平均不等式:.1.(2023·湖南永州·三模)已知函數(shù),.(1)若是函數(shù)的極小值點(diǎn),討論在區(qū)間上的零點(diǎn)個數(shù).(2)英國數(shù)學(xué)家泰勒發(fā)現(xiàn)了如下公式:這個公式被編入計算工具,計算足夠多的項時就可以確保顯示值的精確性.現(xiàn)已知,利用上述知識,試求的值.2.(21-22高三·福建福州)英國數(shù)學(xué)家泰勒發(fā)現(xiàn)了如下公式:,其中,此公式有廣泛的用途,例如利用公式得到一些不等式:當(dāng)時,,.(1)證明:當(dāng)時,;(2)設(shè),若區(qū)間滿足當(dāng)定義域為時,值域也為,則稱為的“和諧區(qū)間”.(i)時,是否存在“和諧區(qū)間”?若存在,求出的所有“和諧區(qū)間”,若不存在,請說明理由;(ii)時,是否存在“和諧區(qū)間”?若存在,求出的所有“和諧區(qū)間”,若不存在,請說明理由.3.(20-21高二下·江蘇蘇州·階段練習(xí))給出以下三個材料:①若函數(shù)可導(dǎo),我們通常把導(dǎo)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)叫做的二階導(dǎo)數(shù),記作.類似地,二階導(dǎo)數(shù)的導(dǎo)數(shù)叫做三階導(dǎo)數(shù),記作,三階導(dǎo)數(shù)的導(dǎo)數(shù)叫做四階導(dǎo)數(shù)……一般地,階導(dǎo)數(shù)的導(dǎo)數(shù)叫做階導(dǎo)數(shù),記作.②若,定義.③若函數(shù)在包含的某個開區(qū)間上具有階的導(dǎo)數(shù),那么對于任一有,我們將稱為函數(shù)在點(diǎn)處的階泰勒展開式.例如,在點(diǎn)處的階泰勒展開式為.根據(jù)以上三段材料,完成下面的題目:(1)求出在點(diǎn)處的階泰勒展開式,并直接寫出在點(diǎn)處的階泰勒展開式;(2)比較(1)中與的大小.(3)已知不小于其在點(diǎn)處的階泰勒展開式,證明:.題型十三:新結(jié)構(gòu)19題:導(dǎo)數(shù)與數(shù)列1.(2024·四川成都·三模)已知函數(shù),若數(shù)列的各項由以下算法得到:①任?。ㄆ渲校?,并令正整數(shù);②求函數(shù)圖象在處的切線在軸上的截距;③判斷是否成立,若成立,執(zhí)行第④步;若不成立,跳至第⑤步;④令,返回第②步;⑤結(jié)束算法,確定數(shù)列的項依次為.根據(jù)以上信息回答下列問題:(1)求證:;(2)是否存在實數(shù)使得為等差數(shù)列,若存在,求出數(shù)列的項數(shù);若不存在,請說明理由.參考數(shù)據(jù):.2.(2024·江蘇蘇州·模擬預(yù)測)已知函數(shù),.(1)當(dāng)時,求函數(shù)的最小值;(2)是否存在,且依次成等比數(shù)列,使得,,依次成等差數(shù)列?請證明;(3)當(dāng)時,函數(shù)有兩個零點(diǎn),是否存在的關(guān)系?若存在,請證明;若不存在,請寫出正確的關(guān)系.3.(2024·四川成都·三模)已知函數(shù),若數(shù)列的各項由以下算法得到:①任?。ㄆ渲校⒘钫麛?shù);②求函數(shù)圖象在處的切線在軸上的截距;③判斷是否成立,若成立,執(zhí)行第④步;若不成立,跳至第⑤步;④令,返回第②步;⑤結(jié)束算法,確定數(shù)列的項依次為.根據(jù)以上信息回答下列問題:(1)求證:;(2)是否存在實數(shù)使得為等差數(shù)列,若存在,求出的值;若不存在,請說明理由.參考數(shù)據(jù):.題型十四:新結(jié)構(gòu)19題:高觀下導(dǎo)數(shù)新定義對新定義的題型要注意一下幾點(diǎn):(1)讀懂定義所給的主要信息篩選出重要的關(guān)鍵點(diǎn)(2)利用好定義所給的表達(dá)式以及相關(guān)的條件(3)含有參數(shù)是要注意分類討論的思想.1.(2024·湖南·模擬預(yù)測)超越數(shù)得名于歐拉,它的存在是法國數(shù)學(xué)家劉維爾(Joseph
Liouville)最早證明的.一個超越數(shù)不是任何一個如下形式的整系數(shù)多項式方程的根:(,,…,,).?dāng)?shù)學(xué)家證明了自然對數(shù)的底數(shù)e與圓周率是超越數(shù).回答下列問題:已知函數(shù)()只有一個正零點(diǎn).(1)求數(shù)列的通項公式;(2)(?。?gòu)造整系數(shù)方程,證明:若,則為有理數(shù)當(dāng)且僅當(dāng).(ⅱ)數(shù)列中是否存在不同的三項構(gòu)成等比數(shù)列?若存在,求出這三項的值;否則說明理由.2.(2024·上?!ざ#┕潭楁湹膬啥?,在重力的作用下項鏈所形成的曲線是懸鏈線.1691年,萊布尼茨等得出“懸鏈線”方程,其中為參數(shù).當(dāng)時,就是雙曲余弦函數(shù),懸鏈線的原理運(yùn)用于懸索橋、架空電纜、雙曲拱橋、拱壩等工程.類比三角函數(shù)的三種性質(zhì):①平方關(guān)系:;②兩角和公式:,③導(dǎo)數(shù):定義雙曲正弦函數(shù).(1)直接寫出,具有的類似①、②、③的三種性質(zhì)(不需要證明);(2)當(dāng)時,雙曲正弦函數(shù)的圖像總在直線的上方,求直線斜率的取值范圍;(3)無窮數(shù)列滿足,,是否存在實數(shù),使得?若存在,求出的值,若不存在,說明理由.3.(2024·天津·一模)意大利畫家達(dá)芬奇提出:固定項鏈的兩端,使其在重力的作用下自然下垂,那么項鏈所形成的曲線是什么?這就是著名的“懸鏈線問題”,通過適當(dāng)建立坐標(biāo)系,懸鏈線可為雙曲余弦函數(shù)的圖象,定義雙曲正弦函數(shù),類比三角函數(shù)的性質(zhì)可得雙曲正弦函數(shù)和雙曲余弦函數(shù)有如下性質(zhì)①平方關(guān)系:,②倍元關(guān)系:.(1)求曲線在處的切線斜率;(2)若對任意,都有恒成立,求實數(shù)的取值范圍:(3)(i)證明:當(dāng)時,;(ii)證明:.題型十五:新結(jié)構(gòu)19題:導(dǎo)數(shù)與集合導(dǎo)函數(shù)中常用的兩種常用的轉(zhuǎn)化方法:一是利用導(dǎo)數(shù)研究含參函數(shù)的單調(diào)性,?;癁椴坏仁胶愠闪栴}.注意分類討論與數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用;二是函數(shù)的零點(diǎn)、不等式證明常轉(zhuǎn)化為函數(shù)的單調(diào)性、極(最)值問題處理.1.(2024·福建·模擬預(yù)測)對于函數(shù),若實數(shù)滿足,則稱為的不動點(diǎn).已知,且的不動點(diǎn)的集合為.以和分別表示集合中的最小元素和最大元素.(1)若,求的元素個數(shù)及;(2)當(dāng)恰有一個元素時,的取值集合記為.(i)求;(ii)若,數(shù)列滿足,,集合,.求證:,.2.(2023·浙江溫州·二模)定義:對于函數(shù),若,則稱為的“不動點(diǎn)”,若,則稱為的“穩(wěn)定點(diǎn)”.函數(shù)的“不動點(diǎn)”和“穩(wěn)定點(diǎn)”集合分別記為和,即.(1)證明下面兩個性質(zhì):性質(zhì)1:;性質(zhì)2:若函數(shù)單調(diào)遞增,則;(2)已知函數(shù),若集合中恰有1個元素,求的取值范圍.3.(2023·吉林長春·模擬預(yù)測)定義:對于函數(shù),若,則稱為的“不動點(diǎn)”,若,則稱為的“穩(wěn)定點(diǎn)”.函數(shù)的“不動點(diǎn)”和“穩(wěn)定點(diǎn)”集合分別記為A和B,即,有如下性質(zhì):性質(zhì)1:;性質(zhì)2:若函數(shù)單調(diào)遞增,則,已知函數(shù),(1)討論集合中元素個數(shù):(2)若集合中恰有1個元素,求a的取值范圍.題型十六:新結(jié)構(gòu)19題:函數(shù)性質(zhì)定義型1.(2024·上海虹口·二模)若函數(shù)滿足:對任意,都有,則稱函數(shù)具有性質(zhì).(1)設(shè),,分別判斷與是否具有性質(zhì)?并說明理由;(2)設(shè)函數(shù)具有性質(zhì),求實數(shù)的取值范圍;(3)已知函數(shù)具有性質(zhì),且圖像是一條連續(xù)曲線,若在上是嚴(yán)格增函數(shù),求證:是奇函數(shù).2.(2023·上海閔行·二模)已知關(guān)于的函數(shù),與在區(qū)間上恒有,則稱滿足性質(zhì).(1)若,,,,判斷是否滿足性質(zhì),并說明理由;(2)若,,且,求的值并說明理由;(3)若,,,,試證:是滿足性質(zhì)的必要條件.3.(23-24高三上·上海普陀·期末)已知為實數(shù),.對于給定的一組有序?qū)崝?shù),若對任意,,都有,則稱為的“正向數(shù)組”.(1)若,判斷是否為的“正向數(shù)組”,并說明理由;(2)證明:若為的“正向數(shù)組”,則對任意,都有;(3)已知對任意,都是的“正向數(shù)組”,求的取值范圍.
培優(yōu)沖刺05導(dǎo)數(shù)壓軸大題歸類TOC\o"1-3"\p""\h\z\u目錄題型一:不等式證明:三角形不等式················································································································1題型二:三角函數(shù)型數(shù)列不等式證明··················································································································5題型三:混合型極值點(diǎn)偏移證明·························································································································8題型四:三個零點(diǎn)型偏移證明···························································································································13題型五:非對稱型偏移證明不等式··················································································································17題型六:比大小型證明不等式·····························································································································20題型七:三角函數(shù)型比大小證明不等式·········································································································23題型八:恒成立型求參·········································································································································27題型九:構(gòu)造新函數(shù)求參·······································································································································31題型十:借助三角函數(shù)構(gòu)造證明不等式··········································································································36題型十一:帕德逼近型證明與求參·····················································································································40題型十二:泰勒展開型證明與求參···················································································································46題型十三:新結(jié)構(gòu)19題:導(dǎo)數(shù)與數(shù)列············································································································51題型十四:新結(jié)構(gòu)19題:高觀下導(dǎo)數(shù)新定義···································································································55題型十五:新結(jié)構(gòu)19題:導(dǎo)數(shù)與集合············································································································60題型十六:新結(jié)構(gòu)19題:函數(shù)性質(zhì)定義型········································································································69題型一:不等式證明:三角形不等式利用導(dǎo)數(shù)證明具有正余弦型的三角函數(shù)型不等式問題,方法如下:(1)直接構(gòu)造函數(shù)法:證明不等式(或)轉(zhuǎn)化為證明(或),進(jìn)而構(gòu)造輔助函數(shù);(2)適當(dāng)放縮構(gòu)造法:一是根據(jù)已知條件適當(dāng)放縮;二是利用常見放縮結(jié)論;(3)構(gòu)造“形似”函數(shù),稍作變形再構(gòu)造,對原不等式同解變形,根據(jù)相似結(jié)構(gòu)構(gòu)造輔助函數(shù).(4)借助正余弦函數(shù)的有界性,可以適當(dāng)?shù)姆趴s,轉(zhuǎn)化為較容易的函數(shù)不等形式來證明1.(2024·湖南·一模)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,求函數(shù)在處的切線方程;(2)時;(ⅰ)若,求的取值范圍;(ⅱ)證明:.【答案】(1)(2)(?。áⅲ┳C明見解析【分析】(1)令時,利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出斜率,進(jìn)行計算求出切線方程即可.(2)(?。┰O(shè)由得,再證明此時滿足.(ⅱ)根據(jù)(?。┙Y(jié)論判斷出在上單調(diào)遞增,即【詳解】(1)當(dāng)時,所以切線方程為:即(2)(?。┘?,設(shè)又是的一個必要條件,即下證時,滿足又,設(shè)在上單調(diào)遞減,所以,又即在單調(diào)遞增.時,;下面證明時不滿足,,令,則,,∴在為增函數(shù),令滿足,則,又∴,使得,當(dāng)時,,∴此時在為減函數(shù),當(dāng)時,,∴時,不滿足恒成立.綜上.(ⅱ)設(shè)由(?。┲?,在上單調(diào)遞增,即【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題考查導(dǎo)數(shù),解題關(guān)鍵是進(jìn)行必要性探路,然后證明充分性,得到所要求的參數(shù)范圍即可.2.(2024·山西朔州·一模)已知函數(shù)為的導(dǎo)函數(shù).(1)若函數(shù)在處的切線的斜率為2,求的值;(2)求證:.【答案】(1)(2)證明見解析【分析】(1)求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù)后可求參數(shù)的值;(2)可證及,故可證.【詳解】(1),故.(2)當(dāng)時,,而,故在上恒成立.當(dāng)時,設(shè),則,故在上遞增,故,故,設(shè),則,故在上遞增,故,故.,綜上,.3.(2024·全國·模擬預(yù)測)設(shè)函數(shù).(1)討論的零點(diǎn)個數(shù);(2)若,求證:.【答案】(1)的零點(diǎn)個數(shù)為1(2)證明見解析【分析】(1)首先討論時,函數(shù)的零點(diǎn)個數(shù),再討論時,函數(shù)的零點(diǎn)個數(shù),即可求解;(2)首先將不等式變形為,再根據(jù)不等式構(gòu)造3個函數(shù),,,,再分別證明,以及.【詳解】(1)當(dāng)時,,,,沒有零點(diǎn).當(dāng)時,,則在區(qū)間上單調(diào)遞增,,由零點(diǎn)存在定理及函數(shù)的單調(diào)性得在上存在唯一零點(diǎn).綜上所述,的零點(diǎn)個數(shù)為1.(2)由題知,,即.設(shè),,,則只需證當(dāng)時,,易知,,設(shè),則單調(diào)遞增,又,當(dāng)時,,當(dāng)時,,在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,,,當(dāng)且僅當(dāng)時取等號,當(dāng)時,,只需證.又,當(dāng)且僅當(dāng)時取等號,在上單調(diào)遞增.又,,當(dāng)時,,得證.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題第二問的關(guān)鍵是由不等式的形式構(gòu)造3個函數(shù),從而轉(zhuǎn)化為分別證明不等式成立.題型二:三角函數(shù)型數(shù)列不等式證明利用導(dǎo)數(shù)證明不等式有如下方法,方法一,等價轉(zhuǎn)化是證明不等式的常見方法,其中利用函數(shù)的對稱性,構(gòu)造對稱差函數(shù)是解決極值點(diǎn)偏移問題的基本處理策略;方法二,比值代換是一種將雙變量問題化為單變量問題的有效途徑,構(gòu)造函數(shù)利用函數(shù)的單調(diào)性證明的不等式即可,方法三,利用不等式的性質(zhì)對原不等式作等價轉(zhuǎn)換后,利用導(dǎo)數(shù)證明相關(guān)的式子成立.1.(2024·內(nèi)蒙古呼倫貝爾·一模)已知函數(shù).(1)判斷函數(shù)的單調(diào)性(2)證明:①當(dāng)時,;②.【答案】(1)答案見解析;(2)①證明見解析;②證明見解析.【分析】(1)求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),分類討論,即討論a的取值范圍,確定導(dǎo)數(shù)正負(fù),從而判斷函數(shù)的單調(diào)性;(2)①利用(1)的結(jié)論,即可證明結(jié)論;②由(1)可得,利用變量代換推出,結(jié)合,可得,從而采用累加法,即可證明不等式.【詳解】(1)由于,定義域為,則,①當(dāng)時,,令,得,令,得,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減;②當(dāng)時,時,;當(dāng)時,,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減;③當(dāng)時,時,,時,,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減;④當(dāng)時,,所以在上單調(diào)遞增;⑤當(dāng)時,時,,時,,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.綜上,當(dāng)時,在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減;當(dāng)時,在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減;當(dāng)時,在上單調(diào)遞增;當(dāng)時,在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.(2)證明:①由(1)知,當(dāng)時,在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以,故;②由(1)可得,當(dāng)時,,即,則,僅當(dāng)時等號成立,所以,所以,即得,令,則,所以,即,令,則,且不恒為零,所以在上單調(diào)遞增,所以,所以,所以,所以.【點(diǎn)睛】難點(diǎn)點(diǎn)睛:本題考查了導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用,利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性以及利用導(dǎo)數(shù)證明不等式,難點(diǎn)在于不等式的證明,證明時要結(jié)合函數(shù)的性質(zhì)推出,繼而結(jié)合,推出,從而累加,證明結(jié)論.2.(2024·天津·一模)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)當(dāng)時,若在的圖象上有一點(diǎn)列,若直線的斜率為,(?。┣笞C:;(ⅱ)求證:.【答案】(1)(2)(?。┳C明見解析;(ⅱ)證明見解析【分析】(1)借助導(dǎo)數(shù)的幾何意義計算即可得;(2)(?。┝?,即證在時恒成立,借助導(dǎo)數(shù),多次求導(dǎo)后即可得;(ⅱ)計算可得,由(?。┛傻茫纯傻?,借助放縮法可得,結(jié)合等比數(shù)列求和公式及放縮即可得證.【詳解】(1)當(dāng)時,,,所以,曲線在點(diǎn)處切線的斜率為,所以切線方程為,即;(2)(?。┮C,即證時,,令,即證在時恒成立,因為,令,則,令,則在內(nèi)單調(diào)遞增,所以,即在內(nèi)單調(diào)遞增,所以,即在內(nèi)單調(diào)遞增,所以,即得證;(ⅱ)時,,由(ⅰ)知,,即,則,所以,,即得證.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題最后一問關(guān)鍵點(diǎn)在于由(?。┲械玫剑瑥亩玫?,從而借助放縮法,得到.3.(2024·全國·模擬預(yù)測)已知當(dāng)時,,,.(1)證明:;(2)已知,證明:(可近似于3.14).【答案】(1)證明見解析;(2)證明見解析.【分析】(1)令,求導(dǎo)得到函數(shù)單調(diào)性,得到,要證,只需證,構(gòu)造,,二次求導(dǎo)得到單調(diào)性,得到,證明出,證明出不等式;(2)變形得到,兩邊同時除以得到:,證明出不等式.【詳解】(1)令,∴在上恒成立,∴在上單調(diào)遞增,∴,∴,∴,要證,只需證,∵,∴只需證,令,,∴,∴,令,,∴,又∵當(dāng)時,,∴當(dāng)時,,∴在上單調(diào)遞減,∴,∴當(dāng)時,,∴在上單調(diào)遞減∴,∴,∴,∴綜上所述,當(dāng)時,,證畢.(2)∵當(dāng)時,,∴,∴,∴,①將①式兩邊同時乘以得到:,②∵,但當(dāng)時,,∴,將②式兩邊同時除以得到:,∴,∴,∴當(dāng)時,,證畢.【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:證明不等式或比較兩函數(shù)大小,需構(gòu)造函數(shù),并根據(jù)導(dǎo)函數(shù)得到函數(shù)單調(diào)性,結(jié)合特殊點(diǎn)函數(shù)值得到結(jié)論.題型三:混合型極值點(diǎn)偏移證明極值點(diǎn)偏移問題的一般題設(shè)形式:1.若函數(shù)存在兩個零點(diǎn)且,求證:(為函數(shù)的極值點(diǎn));2.若函數(shù)中存在且滿足,求證:(為函數(shù)的極值點(diǎn));3.若函數(shù)存在兩個零點(diǎn)且,令,求證:;4.若函數(shù)中存在且滿足,令,求證:.1.(2023·陜西安康·二模)已知函數(shù),(e為自然對數(shù)的底數(shù))(1)當(dāng)時,恰好存在一條過原點(diǎn)的直線與,都相切,求b的值;(2)若,方程有兩個根,(),求證:.【答案】(1)(2)證明見解析【分析】(1)由題可求得過原點(diǎn)的與相切的直線方程:,后利用切點(diǎn)即在圖像上,也在切線上,可求得相應(yīng)切點(diǎn)橫坐標(biāo),后由切線斜率為1可求得b;(2)由題可得有兩個根,令,則可得方程有兩個根,則.通過令,,可將證明,轉(zhuǎn)化為證明,后構(gòu)造函數(shù),,通過其單調(diào)性可證明結(jié)論.【詳解】(1)當(dāng)時,,設(shè)直線與的切點(diǎn)為,則切線斜率為,切線方程為.因即在圖像上,也在切線上,則,故切線斜率為1,則切線方程為.又,,設(shè)直線與的切點(diǎn)為,則切線斜率為,切線方程為.因即在圖像上,也在切線上,則,又切線斜率為1,則;(2)當(dāng)時,,則由題可得有兩個根,令,則可得方程有兩個根,則.令,,則,.注意到,則構(gòu)造函數(shù),.因,則在上單調(diào)遞增,得.故命題得證.2.(2023·山西·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)若,求實數(shù)的取值范圍;(2)若有2個不同的零點(diǎn)(),求證:.【答案】(1)(2)證明見解析【分析】(1)求解函數(shù)定義域,參變分離得到,構(gòu)造,利用導(dǎo)函數(shù)得到其單調(diào)性,極值和最值情況,得到;(2)轉(zhuǎn)化為有2個不同的實數(shù)根,構(gòu)造,得到其單調(diào)性,得到,且,求出,換元后即證,構(gòu)造,求導(dǎo)后得到在上單調(diào)遞增,,得到證明.【詳解】(1)因為函數(shù)的定義域為,所以成立,等價于成立.令,則,令,則,所以在內(nèi)單調(diào)遞減,又因為,所以當(dāng)時,,單調(diào)遞增;當(dāng)時,,單調(diào)遞減,所以在處取極大值也是最大值.因此,即實數(shù)的取值范圍為.(2)有2個不同的零點(diǎn)等價于有2個不同的實數(shù)根.令,則,當(dāng)時,解得.所以當(dāng)時,,單調(diào)遞增,當(dāng)時,,單調(diào)遞減,所以在處取極大值為.又因為,當(dāng)時,,當(dāng)時,.且時,.所以,且.因為是方程的2個不同實數(shù)根,即.將兩式相除得,令,則,,變形得,.又因為,,因此要證,只需證.因為,所以只需證,即證.因為,即證.令,則,所以在上單調(diào)遞增,,即當(dāng)時,成立,命題得證.【點(diǎn)睛】極值點(diǎn)偏移問題中,若等式中含有參數(shù),則消去參數(shù),由于兩個變量的地位相同,將特征不等式變形,如常常利用進(jìn)行變形,可構(gòu)造關(guān)于的函數(shù),利用導(dǎo)函數(shù)再進(jìn)行求解.3.(2021·陜西寶雞·模擬預(yù)測)已知.(1)求的單調(diào)區(qū)間;(2)當(dāng)時,若關(guān)于x的方程存在兩個正實數(shù)根,證明:且.【答案】(1)減區(qū)間為:,增區(qū)間為:;(2)證明見解析.【分析】(1)對函數(shù)求導(dǎo),根據(jù)導(dǎo)數(shù)與0的關(guān)系,判斷函數(shù)單調(diào)區(qū)間;(2)方法一:由條件,分離參數(shù),令,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)單調(diào)區(qū)間及最值情況,利用數(shù)形結(jié)合將問題轉(zhuǎn)化為圖像交點(diǎn)問題,從而證得參數(shù)a的取值范圍;令,將證明的結(jié)論等價轉(zhuǎn)化為,從而,令,通過導(dǎo)數(shù)研究其最大值情況,從而證明結(jié)論;方法二:令,通過導(dǎo)數(shù)求得單調(diào)區(qū)間,若,有兩個零點(diǎn),只需最小值小于0,從而求得參數(shù)a取值范圍;令,則,變形整理,要證,則只需證,即只要證,結(jié)合對數(shù)函數(shù)的圖象可知,只需要證兩點(diǎn)連線的斜率要比兩點(diǎn)連線的斜率小即可.【詳解】(1)解:的定義域為,又由得,當(dāng)時,,當(dāng)時,,的減區(qū)間為:,增區(qū)間為:,(2)證明:方法一:由存在兩個正實數(shù)根,整理得方程存在兩個正實數(shù)根.由,知,令,則,當(dāng)時,減函數(shù);當(dāng)時,增函數(shù).所以.因為.所以的值域為,問題等價于直線和有兩個不同的交點(diǎn).,且,所以,從而.令,則,解得,,而,下面證明時,,令,則,令,則,在為減函數(shù),,在為減函數(shù),,在為減函數(shù),,即.方法二:由存在兩個正實數(shù)根,整理得方程存在兩個正實數(shù)根.由,知,令,則,當(dāng)時,在上單調(diào)遞增;當(dāng)時,在上單調(diào)遞減.所以.因為有兩個零點(diǎn),即,得.因為實數(shù)是的兩個根,所以,從而.令,則,變形整理,要證,則只需證,即只要證,結(jié)合對數(shù)函數(shù)的圖象可知,只需要證兩點(diǎn)連線的斜率要比兩點(diǎn)連線的斜率小即可.因為,所以只要證,整理得.令,則,所以在上單調(diào)遞減,即,所以成立,故成立.【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:通過導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,最值情況以及交點(diǎn),零點(diǎn)情況;帶參數(shù)時,可以分離參數(shù)或者帶參分類討論這兩種方法來求得參數(shù)取值范圍;對于雙變量問題的證明,一般需要找到兩個變量間的關(guān)系,利用另一個變量來表示這兩個變量,從而轉(zhuǎn)化為函數(shù)問題,借助導(dǎo)數(shù)證得結(jié)論.題型四:三個零點(diǎn)型偏移證明極值點(diǎn)偏移問題,解題關(guān)鍵為將雙變量消元為單變量,常構(gòu)造差函數(shù)或以兩變量之差,之商構(gòu)造函數(shù)以達(dá)到消元目的.對于極值點(diǎn)偏移問題,首先找到兩極值點(diǎn)的相應(yīng)關(guān)系,然后構(gòu)造商數(shù)或加數(shù)關(guān)系;通過要證明的不等式,將兩極值點(diǎn)變形后構(gòu)造相應(yīng)的函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求解出構(gòu)造函數(shù)的最值,從而證明不等式或等式成立.1.(2022·安徽淮南·二模)已知函數(shù).(1)若,證明:時,;(2)若函數(shù)恰有三個零點(diǎn),證明:.【答案】(1)證明見解析(2)證明見解析【分析】(1)當(dāng)時,,求導(dǎo),得到導(dǎo)函數(shù)大于0恒成立,故得到;(2)首先確定為函數(shù)的一個零點(diǎn),接下來研究,構(gòu)造差函數(shù),求導(dǎo)后單調(diào)性,得到證明.【詳解】(1)時,函數(shù),則,在上單調(diào)遞增,所以.(2),顯然為函數(shù)的一個零點(diǎn),設(shè)為;設(shè)函數(shù),當(dāng)時,,當(dāng)時,,故在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.由已知,必有兩個零點(diǎn),且,下證:.設(shè)函數(shù),則,,由于,則,由(1)有,故,即函數(shù)在上單調(diào)遞減,所以,即有,由于,且在上單調(diào)遞增,所以,所以.【點(diǎn)睛】對于極值點(diǎn)偏移問題,通常要構(gòu)造差函數(shù),結(jié)合差函數(shù)的單調(diào)性和最值,進(jìn)行證明.2.(2022·河南·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)若函數(shù)有三個零點(diǎn),求a的取值范圍.(2)若,證明:.【答案】(1)(2)證明見詳解【分析】(1)令換元得函數(shù),然后通過導(dǎo)數(shù)求極值,根據(jù)與函數(shù)圖象有三個交點(diǎn)可得;(2)構(gòu)造函數(shù),通過導(dǎo)數(shù)研究在區(qū)間上的單調(diào)性,然后由單調(diào)性結(jié)合已知可證.【詳解】(1)令,則,記令,得當(dāng)時,,時,,時,所以當(dāng)時,取得極大值,時,取得極大值,因為函數(shù)有三個零點(diǎn)與有三個交點(diǎn),所以,即a的取值范圍為.(2)記記則記則易知在區(qū)間上單調(diào)遞增,所以所以在區(qū)間上單調(diào)遞增,所以所以在區(qū)間上單調(diào)遞增,所以所以在區(qū)間上單調(diào)遞增因為,記所以由(1)可知,所以,即又,所以因為,所以由(1)知在區(qū)間上單調(diào)遞增,所以,即所以【點(diǎn)睛】本題第二問屬于極值點(diǎn)偏移問題,關(guān)鍵點(diǎn)在于構(gòu)造一元差函數(shù),通常構(gòu)造成或,本題由于采取了換元法轉(zhuǎn)化問題,因此構(gòu)造函數(shù)為.3.(2024·遼寧·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,判斷在區(qū)間內(nèi)的單調(diào)性;(2)若有三個零點(diǎn),且.(i)求的取值范圍;(ii)證明:.【答案】(1)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增(2)(i);(ii)證明見解析【分析】(1)多次求導(dǎo)后,借助導(dǎo)數(shù)的單調(diào)性及正負(fù)即可判斷原函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(2)(i)原條件可轉(zhuǎn)化有三個不等實根,從而構(gòu)造函數(shù),研究該函數(shù)即可得;(ii)借助的單調(diào)性,得到,從而將證明,轉(zhuǎn)化為證明,再設(shè),從而將三個變量的問題轉(zhuǎn)化為單變量問題,即可構(gòu)造函數(shù),證明其在上大于即可.【詳解】(1)當(dāng)時,,,令,,令,可得,則當(dāng)時,,當(dāng)時,,即在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,又,,故當(dāng)時,,當(dāng)時,,故在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增;(2)(i)有三個零點(diǎn),即有三個根,由不是該方程的根,故有三個根,且,令,,故當(dāng)時,,當(dāng)時,,即在、上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,,當(dāng)時,,時,,當(dāng)時,,時,,故時,有三個根;(ii)由在上單調(diào)遞增,,故,由(i)可得,且,即只需證,設(shè),則,則有,即有,故,,則,即,即只需證,令,則恒成立,故在上單調(diào)遞增,則,即得證.題型五:非對稱型偏移證明不等式1.(22-23高三上·河南·)已知函數(shù).(1)討論的單調(diào)性;(2)若存在,且,使得,求證:.【答案】(1)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.(2)證明見解析【分析】(1)利用導(dǎo)函數(shù)與原函數(shù)單調(diào)性的關(guān)系求解即可;(2)由(1)得,設(shè),,利用導(dǎo)函數(shù)可得,從而可得;設(shè),,利用導(dǎo)函數(shù)的幾何意義可得,從而可得,兩式聯(lián)立即可求解.【詳解】(1)函數(shù)的定義域為,,令,得或,在上,,在上,,在上,,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.(2)由(1)可知,設(shè),,
則,因為,所以,在上單調(diào)遞增.又,所以當(dāng)時,,即.因為,所以,所以,因為在上單調(diào)遞增,且,,所以,即.①設(shè),,則.因為,所以,在上單調(diào)遞增,又,所以當(dāng)時,,即,因為,所以,所以.因為在上單調(diào)遞增,且,,所以,即.②由①得,由②得,所以.【點(diǎn)睛】函數(shù)的單調(diào)性是函數(shù)的重要性質(zhì)之一,某些數(shù)學(xué)問題從表面上看似乎與函數(shù)的單調(diào)性無關(guān),但如果我們能挖掘其內(nèi)在聯(lián)系,抓住其本質(zhì),那么運(yùn)用函數(shù)的單調(diào)性解題,能起到化難為易、化繁為簡的作用.因此對函數(shù)的單調(diào)性進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的認(rèn)識,并掌握好使用的技巧和方法,這是非常必要的.根據(jù)題目的特點(diǎn),構(gòu)造一個適當(dāng)?shù)暮瘮?shù),利用它的單調(diào)性進(jìn)行解題,是一種常用技巧.許多問題,如果運(yùn)用這種思想去解決,往往能獲得簡潔明快的思路,有著非凡的功效.2.(2022·全國·模擬預(yù)測)設(shè)函數(shù).(1)若,求函數(shù)的最值;(2)若函數(shù)有兩個不同的極值點(diǎn),記作,且,求證:.【答案】(1)無最小值,最大值為(2)證明見解析【分析】(1)對函數(shù)求導(dǎo)后得,分別求出和的解集,從而可求解.(2)由有兩個極值點(diǎn),從而要證,令,構(gòu)建函數(shù),然后利用導(dǎo)數(shù)求解的最值,從而可求解證明.【詳解】(1)由題意得,則.令,解得;令,解得,在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,,無最小值,最大值為.(2),則,又有兩個不同的極值點(diǎn),欲證,即證,原式等價于證明①.由,得,則②.由①②可知原問題等價于求證,即證.令,則,上式等價于求證.令,則,恒成立,在上單調(diào)遞增,當(dāng)時,,即,原不等式成立,即.3.(2024·全國·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)求的單調(diào)區(qū)間;(2)若有兩個零點(diǎn),,且,求證:.【答案】(1)答案見解析(2)證明見解析【分析】(1)先求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),然后分類討論的取值情況,從而可求解.(2)結(jié)合(1)中結(jié)論可知,從而求出,,然后設(shè)并構(gòu)造函數(shù),然后利用導(dǎo)數(shù)求解,然后再構(gòu)造函數(shù)證明,從而求解.【詳解】(1)因為函數(shù)的定義域是,,當(dāng)時,,所以在上單調(diào)遞減;當(dāng)時,令,解得,當(dāng)時,,單調(diào)遞增;當(dāng)時,,單調(diào)遞減.綜上所述,當(dāng)時,的減區(qū)間為,無增區(qū)間;當(dāng)時,的增區(qū)間為,減區(qū)間為.(2)因為是函的兩個零點(diǎn),由(1)知,因為,設(shè),則,當(dāng),,當(dāng),,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,.又因為,且,所以,.首先證明:.由題意,得,設(shè),則兩式相除,得.要證,只要證,即證.只要證,即證.設(shè),.因為,所以在上單調(diào)遞增.所以,即證得①.其次證明:.設(shè),.因為,所以在上單調(diào)遞減.所以,即.所以②.由①②可證得.【點(diǎn)睛】導(dǎo)數(shù)是研究函數(shù)的單調(diào)性、極值(最值)最有效的工具,而函數(shù)是高中數(shù)學(xué)中重要的知識點(diǎn),對導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用的考查主要從以下幾個角度進(jìn)行:(1)考查導(dǎo)數(shù)的幾何意義,往往與解析幾何、微積分相聯(lián)系.(2)利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,判斷單調(diào)性;已知單調(diào)性,求參數(shù).(3)利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值(極值),解決生活中的優(yōu)化問題.(4)利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點(diǎn)問題.題型六:比大小型證明不等式1.(2023·浙江金華·模擬預(yù)測)已知函數(shù).(1)證明:當(dāng)時,;(2)設(shè)為正實數(shù)且.(i)若,證明:;(ii)若,證明:.【答案】(1)證明見解析(2)(i)證明見解析(ii)證明見解析【分析】(1)構(gòu)造并利用導(dǎo)數(shù)研究其在單調(diào)性,即可證結(jié)論;(2)(i)問題化為,證明,設(shè)且,利用得到,構(gòu)造研究其值域范圍,即可證結(jié)論;(ii)設(shè),令研究其單調(diào)性可得,再構(gòu)造研究單調(diào)性得,最后構(gòu)造研究單調(diào)性比較函數(shù)值大小即可證結(jié)論.【詳解】(1)令且,則,所以在上遞減,故,即,所以時.(2)(i)設(shè),證明:,不妨設(shè),且,則,.設(shè),則,.設(shè),則.于是,在內(nèi)單調(diào)遞增,當(dāng)趨向于時,趨向于,故.由得:,則在內(nèi)單調(diào)遞減,當(dāng)趨向于時,趨向于e,故.因此,.(ii)證明:,其中,由對稱性知:不妨設(shè),令,此時,令且,則,即遞減,所以,即,故,則單調(diào)遞增,則,于是,令,此時,單調(diào)遞增,則令,此時,令,則,所以遞增,即遞增,則,于是,單調(diào)遞增,則.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:第二問,(i)注意令且,結(jié)合得到為關(guān)鍵;(ii)依次構(gòu)造函數(shù)證明、,最后構(gòu)造證結(jié)論.2.(2022·河南·三模)已知函數(shù),.(1)判斷函數(shù)的零點(diǎn)個數(shù);(2)比較,,的大小,并說明理由.【答案】(1)一個零點(diǎn)(2),理由見解析【分析】(1)對二次求導(dǎo),求出的單調(diào)性及極值,判斷出的零點(diǎn)個數(shù);(2)對要比較大小的式子進(jìn)行整理變形,結(jié)合第一問函數(shù)的單調(diào)性進(jìn)行證明.【詳解】(1),,設(shè),則因此在上單調(diào)遞減,又,所以當(dāng)時,,即,在上單調(diào)遞增,當(dāng)時,,即,在上單調(diào)遞減,所以在處有極大值,又,故有且僅有一個零點(diǎn).(2)因為,,由(1)可知,當(dāng)時,恒成立,又,所以,又對于任意的時,所以,即,因為,所以,所以.【點(diǎn)睛】導(dǎo)函數(shù)比較函數(shù)值的大小,通常會構(gòu)造函數(shù),或者對函數(shù)值進(jìn)行變形,本題中,是關(guān)鍵,再結(jié)合函數(shù)單調(diào)性進(jìn)行比較.3.(23-24高三上·甘肅金昌·階段練習(xí))已知函數(shù)是函數(shù)的導(dǎo)函數(shù).(1)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)問;(2)設(shè),試比較與的大小,并說明理由;【答案】(1)答案見解析;(2),理由見解析.【分析】(1)由題設(shè)可得,討論參數(shù)a研究的單調(diào)區(qū)間即可;(2)確定大小關(guān)系,由作差法、分析法得,令,構(gòu)造且,利用導(dǎo)數(shù)研究單調(diào)性并證恒成立即可比大小.【詳解】(1)由題意得,則,所以.當(dāng)時,在上恒成立,所以在上單調(diào)遞增.當(dāng)時,由,得;由,得,所以函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.綜上,當(dāng)時,的增區(qū)間為,無遞減區(qū)間;當(dāng)時,的單調(diào)減區(qū)間是;單調(diào)增區(qū)間是.(2),理由如下:
要證,只需證,即證且.令,從而即證且.設(shè)且,則.所以函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增.所以,即且成立,故,得證.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:第二問,明確大小關(guān)系,應(yīng)用作差法得到,再構(gòu)造函數(shù)研究不等式恒成立即可.題型七:三角函數(shù)型比大小證明不等式1.(22-23高三天津南開·階段練習(xí))已知函數(shù).(1)當(dāng),時,求的單調(diào)區(qū)間;(2)若在區(qū)間內(nèi)存在極值點(diǎn).①求實數(shù)的取值范圍;②求證:在區(qū)間內(nèi)存在唯一的,使,并比較與的大小,說明理由.【答案】(1)增區(qū)間為,無減區(qū)間(2)①;②證明見解析,【分析】(1)當(dāng)時,利用導(dǎo)數(shù)符號與函數(shù)的單調(diào)性的關(guān)系可求得函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(2)①由,令,其中,利用導(dǎo)數(shù)分析函數(shù)的單調(diào)性,利用極值點(diǎn)的定義以及數(shù)形結(jié)合可得出實數(shù)的取值范圍;②將問題轉(zhuǎn)化為證明出函數(shù)在區(qū)間內(nèi)存在唯一的零點(diǎn),利用導(dǎo)數(shù)結(jié)合①中的結(jié)論,可以證明;表示出,構(gòu)造函數(shù),其中,利用導(dǎo)數(shù)分析函數(shù)在上的單調(diào)性,可得出,從而可得出,再利用函數(shù)的單調(diào)性,比較后可得出結(jié)論.【詳解】(1)解:當(dāng)時,若,,則,所以,函數(shù)的增區(qū)間為,無減區(qū)間.(2)解:①因為,,令,其中,則,所以,函數(shù)在上單調(diào)遞增,作出函數(shù)與的圖象如下圖所示:由圖可知,當(dāng)時,對任意的,,則函數(shù)在上為增函數(shù),不合乎題意;當(dāng)時,由圖可知,直線與函數(shù)的圖象有且只有一個交點(diǎn),設(shè)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為,當(dāng)時,,當(dāng)時,,此時函數(shù)在只有一個極值點(diǎn),且為極小值點(diǎn),綜上所述,實數(shù)的取值范圍是;②要證明存在唯一的,使得,令,只需證明存在唯一的,使得,因為,由①可知,函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,又當(dāng)時,,所以,函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,當(dāng)時,,且,又因為,所以,函數(shù)在內(nèi)無零點(diǎn),在內(nèi)存在唯一零點(diǎn),即存在唯一的使得,即,由①可知,,所以,,令,其中,則,令,其中,則,所以,函數(shù)在上為增函數(shù),故當(dāng)時,,故當(dāng)時,,所以,函數(shù)在上為增函數(shù),因為,,所以,,因為在上為增函數(shù),且,,所以,.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題要比較與的大小關(guān)系,關(guān)鍵就是構(gòu)造出合適的函數(shù),轉(zhuǎn)化為比較、的大小關(guān)系,結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性求解.2.(23-24高三·福建南平·)已知函數(shù).(1)當(dāng)時,比較與的大??;(2)若,比較與的大小.【答案】(1)(2)【分析】(1)令設(shè)函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求出函數(shù)的最值,進(jìn)而可得出答案;(2)先證明,則有,,再根據(jù),可得,再利用導(dǎo)數(shù)分別求出函數(shù)在上的單調(diào)性,根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性即可得出結(jié)論.【詳解】(1)設(shè)函數(shù),則,當(dāng)時,,則在上單調(diào)遞增,所以,從而,即;(2)設(shè)函數(shù),當(dāng)時,,,則即恒成立,所以,,又,所以,因為,所以,令,則恒成立,所以在上單調(diào)遞增,則,所以在上單調(diào)遞增,又,,所以,即,設(shè)函數(shù),則,所以在上單調(diào)遞增,因為,所以,所以,所以,所以,從而.3.(22-23高三·北京大興·)已知函數(shù).(1)求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)設(shè),討論函數(shù)在區(qū)間上的單調(diào)性;(3)對任意的,且,判斷與的大小關(guān)系,并證明結(jié)論.【答案】(1);(2)單調(diào)遞增;(3),證明見解析.【分析】(1)求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出切線方程作答.(2)求出函數(shù)的解析式并求出導(dǎo)數(shù),判斷導(dǎo)數(shù)正負(fù)作答.(3)根據(jù)給定條件,構(gòu)造函數(shù),利用(2)的結(jié)論判斷單調(diào)性即可比較大小作答.【詳解】(1)由,求導(dǎo)得,顯然,,所以曲線在點(diǎn)處的切線方程為.(2)由(1)及知,,求導(dǎo)得,當(dāng)時,,則,因此在區(qū)間上單調(diào)遞增.(3)令,求導(dǎo)得,由(2)知,,在區(qū)間上單調(diào)遞增,則當(dāng)時,,當(dāng)時,,因此在區(qū)間上單調(diào)遞減,由,得,且,于是,即,所以.【點(diǎn)睛】結(jié)論點(diǎn)睛:函數(shù)y=f(x)是區(qū)間D上的可導(dǎo)函數(shù),則曲線y=f(x)在點(diǎn)處的切線方程為:.題型八:恒成立型求參對于利用導(dǎo)數(shù)研究不等式的恒成立與有解問題的求解策略:①通常要構(gòu)造新函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,求出最值,從而求出參數(shù)的取值范圍;②利用可分離變量,構(gòu)造新函數(shù),直接把問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值問題.③根據(jù)恒成立或有解求解參數(shù)的取值時,一般涉及分離參數(shù)法,但壓軸試題中很少碰到分離參數(shù)后構(gòu)造的新函數(shù)能直接求出最值點(diǎn)的情況,進(jìn)行求解,若參變分離不易求解問題,就要考慮利用分類討論法和放縮法,注意恒成立與存在性問題的區(qū)別.1.(2024·北京順義·二模)設(shè)函數(shù),.曲線在點(diǎn)處的切線方程為.(1)求a的值;(2)求證:方程僅有一個實根;(3)對任意,有,求正數(shù)k的取值范圍.【答案】(1);(2)證明見解析;(3).【分析】(1)根據(jù)切點(diǎn)在曲線和切線上可得;(2)分,,,利用導(dǎo)數(shù)討論單調(diào)性,通過單調(diào)性討論即可得證;(3)令,分,兩種情況,利用導(dǎo)數(shù)討論最值即可得解.【詳解】(1)解:因為,所以,又點(diǎn)在切線上,所以,所以,即.(2)證明:欲證方程僅有一個實根,只需證明僅有一個零點(diǎn),令,則,令,則,討論:(1)當(dāng)時,,所以在上單調(diào)遞增,所以,即,所以在上單調(diào)遞增,,即此時無零點(diǎn);(2)當(dāng)時,,即此時有一個零點(diǎn);(3)當(dāng)時,所以,當(dāng)時,,即此時無零點(diǎn)綜上可得,僅有一個零點(diǎn),得證.(3)當(dāng)時,,即恒成立,令,則,由(Ⅱ)可知,時,所以,討論:(1)當(dāng)時,因為,所以,即,所以,即當(dāng)時,,所以在時單調(diào)遞增,所以恒成立,即滿足條件,(2)當(dāng)時,由可知,又,所以存在,使得,所以,當(dāng)時,,單調(diào)遞減,當(dāng)時,,單調(diào)遞增,所以,即不能保證恒成立,綜上可知,正數(shù)k的取值范圍是.【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:根據(jù)不等式恒成立求參數(shù)范圍常用方法:(1)參變分離,將問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)最值問題;(2)根據(jù)參數(shù)分類討論,利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)最值即可求解.2.(23-24高三·上?!ぃ┮阎瘮?shù).(1)若直線是曲線的切線,求實數(shù)的值;(2)若對任意實數(shù)恒成立,求的取值范圍;(3)若,且,求實數(shù)的最大值.【答案】(1)(2)(3)【分析】(1)利用函數(shù)與直線相切結(jié)合導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出;(2)構(gòu)造新函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求出的最小值即可得到的取值范圍;(3)化簡得,令,則,構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)法研究函數(shù)最值即可求解.【詳解】(1)因為,直線是曲線的切線,令,所以,所以,解得或(舍去),所以,代入直線得,即切點(diǎn)為,即,所以;(2)令,則,令,則,所以可得恒為遞增函數(shù),又,所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,故,若對任意實數(shù)恒成立,則,解得;(3)因為,所以,因為,所以,所以,僅當(dāng)時,等號成立,令,則,因為,所以當(dāng)時,恒成立,令,,則在上單調(diào)遞增,所以.所以在上單調(diào)遞減,所以,所以,所以的最大值為.【點(diǎn)睛】涉及不等式恒成立問題,將給定不等式等價轉(zhuǎn)化,構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)探求函數(shù)單調(diào)性、最值是解決問題的關(guān)鍵.3.(2024·湖北武漢·模擬預(yù)測)函數(shù).(1)求函數(shù)的極值;(2)若恒成立,求的最大值.【答案】(1)極小值為,極大值為;(2)3.【分析】(1)判斷函數(shù)為奇函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求出在區(qū)間上的極值,利用奇偶性即可求得定義域上的極值.(2)利用導(dǎo)數(shù)證明當(dāng)時,恒成立,當(dāng)時,等價變形不等式并構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)并按導(dǎo)數(shù)為負(fù)為正確定的取值范圍,進(jìn)而確定不等式恒成立與否得解.【詳解】(1)函數(shù),,即函數(shù)為奇函數(shù),其圖象關(guān)于原點(diǎn)對稱,當(dāng)時,,求導(dǎo)得:,由于,由,得,解得,由,得,解得,即在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,因此函數(shù)在上有極小值,從而在上的極小值為,極大值為.(2)當(dāng)時,恒成立,即恒成立,亦即恒成立,令,求導(dǎo)得,則函數(shù)在上為增函數(shù),有,因此恒成立;當(dāng)時,恒成立,即不等式恒成立,令,求導(dǎo)得:令,求導(dǎo)得則,由,得,當(dāng)時,即時,,則函數(shù)在上單調(diào)遞減,則有,即,因此函數(shù)在上單調(diào)遞減,有,即,當(dāng)時,即時,存在一個,使得,且當(dāng)時,,即在上單調(diào)遞增,且,則,于是在上單調(diào)遞增,因此,即,與矛盾,所以的最大值為3.題型九:構(gòu)造新函數(shù)求參利用導(dǎo)數(shù)證明不等式問題,方法如下:(1)直接構(gòu)造函數(shù)法:證明不等式(或)轉(zhuǎn)化為證明(或),進(jìn)而構(gòu)造輔助函數(shù);(2)適當(dāng)放縮構(gòu)造法:一是根據(jù)已知條件適當(dāng)放縮;二是利用常見放縮結(jié)論;(3)構(gòu)造“形似”函數(shù),稍作變形再構(gòu)造,對原不等式同解變形,根據(jù)相似結(jié)構(gòu)構(gòu)造輔助函數(shù).1.(2024·遼寧·一模)已知函數(shù)(1)討論的零點(diǎn)個數(shù);(2)當(dāng)時,|求a的取值范圍.【答案】(1)答案見解析(2)的取值范圍為【分析】(1)構(gòu)造函數(shù),首先利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的大致圖象,結(jié)合分類討論思想求解可得答案;(2)將原不等式轉(zhuǎn)化為,再利用導(dǎo)數(shù)結(jié)合虛設(shè)零點(diǎn)的方法解不等式即可.【詳解】(1)令,則當(dāng)時,,當(dāng)時,,所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,所以,又,作出的大致圖象如下圖所示:
當(dāng)時,,無零點(diǎn);當(dāng)時,,得,由上圖知:當(dāng),即時,無零點(diǎn);當(dāng)或,即或時,有1個零點(diǎn);當(dāng),即時,有2個零點(diǎn).(2)當(dāng)時,顯然在上單調(diào)遞增,由(1)知,在區(qū)間上有唯一的零點(diǎn),即,當(dāng)時,由得,即,設(shè)函數(shù),則,在上單調(diào)遞減,所以,解得,當(dāng)時,,由得,即,設(shè),則,由得,所以在上單調(diào)遞增,所以,解得,綜上,由得,綜上:的取值范圍為.2.(23-24高三·江西宜春模擬)已知函數(shù)有兩個零點(diǎn).(1)求實數(shù)a的取值范圍;(2)求證:;(3)求證:.【答案】(1)(2)證明見解析(3)證明見解析【分析】(1)首先求函數(shù)的導(dǎo)數(shù),并判斷函數(shù)的單調(diào)性和最值,求實數(shù)的取值范圍,再結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性和零點(diǎn)存在性定理,說明零點(diǎn)的情況;(2)構(gòu)造新函數(shù),并利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性,并結(jié)合,即可證明;(3)設(shè),并求導(dǎo),可證明,即可證明,設(shè),設(shè),并求導(dǎo),證明.【詳解】(1),又因為函數(shù)單調(diào)遞增,且,所以,所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,當(dāng),即時,,,所以在和上各有一個零點(diǎn),當(dāng)時,的最小值為,且,所以在內(nèi)至多只有一個零點(diǎn),綜上,實數(shù)的取值范圍是;(2)設(shè),,,,當(dāng)時,,,所以,所以在上單調(diào)遞增,當(dāng)時,,即當(dāng)時,,又因為函數(shù)有兩個零點(diǎn),由(1)知,,,所以,(3)設(shè),,,當(dāng)時,因為,令,,設(shè),,令,解得:,令,解得:,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以,所以恒成立,顯然,令,解得:,令,解得:,所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,所以,即,設(shè)的零點(diǎn)為,,易知,所以,設(shè),設(shè),,令,解得:,令,解得:,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以,所以恒成立,即,設(shè)的零點(diǎn)為,,易知,,所以,所以,所以3.(2024·山東臨沂·一模)已知函數(shù).(1)若,求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)討論的單調(diào)性;(3)若存在,且,使得,求證:.【答案】(1)(2)函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減,在區(qū)間上單調(diào)遞增(3)證明見解析【分析】(1)分別求出和的值,求切線方程即可;(2)求原函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),構(gòu)造函數(shù),借助其導(dǎo)數(shù)的符號,研究的單調(diào)性及符號,的單調(diào)性即可解決;(3)從出發(fā),將不等式同構(gòu)為的形式,設(shè)定,只需證成立,構(gòu)造函數(shù),用極值點(diǎn)偏移的方法解決問題即可.【詳解】(1)當(dāng)時,,所以,又,所以,曲線在點(diǎn)處的切線方程為:;(2)因為,且,令,,因為,,即函數(shù)在上單調(diào)遞增,由,得,所以函數(shù)在上小于零,在上大于零,因為,的符號和函數(shù)的符號一致,所以函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減,在區(qū)間上單調(diào)遞增;(3)因為,所以時,,且,則,即,若,且,,所以,取自然對數(shù)得:,即,由得:,即,所以,令,設(shè),所以,所以時,,函數(shù)單調(diào)遞減;時,,函數(shù)單調(diào)遞增;下面證明:,又,即證,即證,即證,令,,所以在區(qū)間上單調(diào)遞增,所以,從而得證;故,即,所以,所以,得證.【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:極值點(diǎn)偏移是一種最常見的考法,其解題步驟大致分為3步,第一步:代根作差找關(guān)系,第二步:換元分析化結(jié)論,第三步:構(gòu)造函數(shù)證結(jié)論.題型十:借助三角函數(shù)構(gòu)造證明不等式三角函數(shù)的放縮(1)的放縮:當(dāng)時,;當(dāng)時,.(2)的放縮:當(dāng)時,.1.(2024·廣東湛江·二模)已知函數(shù).(1)求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)若,,且,證明:.【答案】(1)(2)證明見解析【分析】(1)求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),利用到數(shù)的幾何意義,即可求得答案;(2)設(shè),,,原不等式即為,利用的單調(diào)性,繼而轉(zhuǎn)化為,繼而再構(gòu)造函數(shù),利用函數(shù)的單調(diào)性證明結(jié)論.【詳解】(1)由,得,則,,.故曲線在點(diǎn)處的切線方程為,即.(2)證明:由,,且,不妨設(shè),,,則證明等價于證明,,即證,從而構(gòu)造函數(shù),利用其調(diào)性證明結(jié)論.令,則,當(dāng)時,,在單調(diào)遞減,故,,即,,則,要證,只需證.令,則,令,得.令,,則,令,,則在上恒成立,則,則在上恒成立,則在上單調(diào)遞增.當(dāng)時,,則,則,在單調(diào)遞減,當(dāng)時,,則,則,在單調(diào)遞增.因為,所以,即在上恒成立,從而.【點(diǎn)睛】難點(diǎn)點(diǎn)睛:本題查了導(dǎo)數(shù)的幾何意義的應(yīng)用以及利用導(dǎo)數(shù)證明不等式,難點(diǎn)就在于不等式的證明,解答時要將原不等式轉(zhuǎn)化為,繼而構(gòu)造函數(shù),利用單調(diào)性證明成立.2.(2024·山西呂梁·一模)已知函數(shù).(1)求在處的切線方程;(2)若對任意恒成立,求正實數(shù)的取值集合.【答案】(1)(2)【分析】(1)由題意先求出,從而可求解.(2)由對任意恒成立,構(gòu)建,利用導(dǎo)數(shù)求出的單調(diào)性,從而可求解.【詳解】(1)由題意得,所以,又因為,則切線方程為,即.(2)由題意得對任意,恒成立,令,則,令,則,當(dāng)時,,單調(diào)遞增,且,,所以存在使得,當(dāng)時,,單調(diào)遞減,當(dāng)時,,單調(diào)遞增,所以,不合題意;當(dāng)時,,單調(diào)遞增,且,當(dāng)時,,單調(diào)遞增,當(dāng)時,,單調(diào)遞減,所以,符合題意;當(dāng)時,得在上單調(diào)遞增,又,所以,在上單調(diào)遞增,又,,所以存在使得,當(dāng)時,,單調(diào)遞增,,不符合題意,綜上,正實數(shù)的取值集合為.3.(23-24高三上·遼寧沈陽·階段練習(xí))設(shè)函數(shù).(1)若最小值為0,求的范圍;(2)在(1)的條件下,令的圖象上有一點(diǎn)列,若直線的斜率為,證明:.【答案】(1)(2)證明見解析【分析】(1)求得,對實數(shù)的取值范圍進(jìn)行分類討論,利用導(dǎo)數(shù)分析函數(shù)在上的單調(diào)性,結(jié)合可得出實數(shù)的取值范圍;(2)由(1)可得,設(shè),取點(diǎn)、,證明出,可得出,再利用不等式的基本性質(zhì)結(jié)合等比數(shù)列求和公式可證得結(jié)論成立.【詳解】(1)因為,則,令,則,且.①當(dāng)時,即當(dāng)時,因為函數(shù)在上增函數(shù),,所以,存在,使得,且當(dāng)時,,所以,函數(shù)在上單調(diào)遞減,故當(dāng)時,,則函數(shù)在上單調(diào)遞減,所以,,這與在上的最小值為0矛盾,舍去;②當(dāng)時,即當(dāng)時,且不恒為零,所以,函數(shù)在上單調(diào)遞增,故當(dāng)時,且不恒為零,所以,函數(shù)在上為增函數(shù),當(dāng)時,,滿足題意.綜上所述,.(2)證明:由(1)知,設(shè),取點(diǎn),直線的斜率為,則,所以,曲線在處的切線的斜率為,接下來證明,即證,即證,令,其中,則,令,則函數(shù)在上單調(diào)遞增,故當(dāng)時,,此時函數(shù)單調(diào)遞減,即函數(shù)在上單調(diào)遞減,所以,當(dāng)時,,故,所以,當(dāng)時,,所以,,所以,.題型十一:帕德逼近型證明與求參帕德近似是法國數(shù)學(xué)家亨利.帕德發(fā)明的用有理多項式近似特定函數(shù)的方法.給定兩個正整數(shù)m,n,函數(shù)在處的階帕德近似定義為:,且滿足:,,,…,.(注:,,,,…;為的導(dǎo)數(shù))1.(23-24高三下·重慶·階段練習(xí))帕德近似(Padeapproximation)是有理函數(shù)逼近的一種方法.已知函數(shù)在處的階帕德近似定義為:,且滿足:,,,….又函數(shù),其中.(1)求實數(shù),,的值;(2)若函數(shù)的圖象與軸交于,兩點(diǎn),,且恒成立,求實數(shù)的取值范圍.【答案】(1),,(2)【分析】(1)求和的導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù),由,,,解方程組求實數(shù),,的值;(2)函數(shù)的圖象與軸交于,兩點(diǎn),兩點(diǎn)代入函數(shù)解析式得,恒成立,轉(zhuǎn)化為恒成立,通過換元,構(gòu)造函數(shù)利用導(dǎo)數(shù)求最小值即可.【詳解】(1),,則,所以,,,則,,由題意知,,,所以,解得,,故,,.(2)由(1)可知,函數(shù)定義域為,,,時,;時,,在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.函數(shù)的圖像與軸交于兩點(diǎn),,,,即,令,則,,時,;時,,即在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,又,,,,使,即,,當(dāng)時,,當(dāng)時,.,,.,,,,,,令,則恒成立.令,則,,令,則在上單調(diào)遞減,,在上單調(diào)遞減,則,即,在上單調(diào)遞減,當(dāng)時..,故.所以實數(shù)的取值范圍為.2.(2024·山東菏澤·一模)帕德近似是法國數(shù)學(xué)家亨利.帕德發(fā)明的用有理多項式近似特定函數(shù)的方法.給定兩個正整數(shù)m,n,函數(shù)在處的階帕德近似定義為:,且滿足:,,,…,.(注:,,,,…;為的導(dǎo)數(shù))已知在處的階帕德近似為.(1)求實數(shù)a,b的值;(2)比較與的大小;(3)若在上存在極值,求的取值范圍.【答案】(1),;(2)答案見解析;(3).【分析】(1)由,,列方程組求實數(shù)a,b的值;(2)令利用導(dǎo)數(shù)研究單調(diào)性,又,可比較與的大小;(3)由在上存在極值,所以在上存在變號零點(diǎn),通過構(gòu)造函數(shù)分類討論,對的零點(diǎn)進(jìn)行分析.【詳解】(1)由,,有,可知,,,,由題意,,,所以,所以,.(2)由(1)知,,令,則,所以在其定義域內(nèi)為增函數(shù),又,時,;時,;所以時,;時,.(3)由,.由在上存在極值,所以在上存在變號零點(diǎn).令,則,.①時,,為減函數(shù),,在上為減函數(shù),,無零點(diǎn),不滿足條件.②當(dāng),即時,,為增函數(shù),,在上為增函數(shù),,無零點(diǎn),不滿足條件.③當(dāng),即時,令即,.當(dāng)時,,為減函數(shù);時,,為增函數(shù),;令,,,在時恒成立,在上單調(diào)遞增,,恒成立;,,,則,,;,令,令,,則在是單調(diào)遞減,,所以,,令,則,,.,即.由零點(diǎn)存在定理可知,在上存在唯一零點(diǎn),又由③知,當(dāng)時,,為減函數(shù),,所以此時,,在內(nèi)無零點(diǎn),在上存在變號零點(diǎn),綜上所述實數(shù)m的取值范圍為.3.(22-23高三·山東濟(jì)南·)帕德近似是法國數(shù)學(xué)家亨利·帕德發(fā)明的用有理多項式近似特定函數(shù)的方法.給定兩個正整數(shù),,函數(shù)在處的階帕德近似定義為:,且滿足:,,,.已知在處的階帕德近似為.注:(1)求實數(shù),的值;(2)求證:;(3)求不等式的解集,其中.【答案】(1),(2)證明見解析(3)【分析】(1)求出,,,,依題意可得,,即可得到方程組,解得即可;(2)由(1)知,即證,令,即證時,記,,利用導(dǎo)數(shù)說明函數(shù)的單調(diào)性,即可證明;(3)分析可得,即或,先考慮,該不等式等價于,結(jié)合(2)的結(jié)論即可,再考慮,該不等式等價于,利用導(dǎo)數(shù)證明,,即可得到,,再分類討論即可判斷.【詳解】(1)因為,所以,,,則,,由題意知,,,所以,解得,.(2)由(1)知,即證,令,則且,即證時,記,,則,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞增,當(dāng)時,即,即成立,當(dāng)時,即,即成立,綜上可得時,所以成立,即成立.(3)由題意知,欲使得不等式成立,則至少有,即或,首先考慮,該不等式等價于,即,又由(2)知成立,所以使得成立的的取值范圍是,再考慮,該不等式等價于,記,,則,所以當(dāng)時,時,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以,即,,所以,,當(dāng)時由,可知成立,當(dāng)時由,可知不成立,所以使得成立的的取值范圍是,綜上可得不等式的解集為.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:第三問,首先確定或,分別求、對應(yīng)解集,進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為求、的解集,構(gòu)造中間函數(shù)研究不等式成立的x取值. 題型十二:泰勒展開型證明與求參常見泰勒展開;;截取片段:,當(dāng)且僅當(dāng)時,等號成立;進(jìn)而:當(dāng)且僅當(dāng)時,等號成立3、關(guān)于的放縮①切線放縮及其變形:;②當(dāng)時,;當(dāng)時,;③當(dāng)時,;當(dāng)時,;④對數(shù)平均不等式:.1.(2023·湖南永州·三模)已知函數(shù),.(1)若是函數(shù)的極小值點(diǎn),討論在區(qū)間上的零點(diǎn)個數(shù).(2)英國數(shù)學(xué)家泰勒發(fā)現(xiàn)了如下公式:這個公式被編入計算工具,計算足夠多的項時就可以確保顯示值的精確性.現(xiàn)已知,利用上述知識,試求的值.【答案】(1)答案見解析(2)【分析】(1)本小問考查函數(shù)零點(diǎn)個數(shù)問題,將的表達(dá)式表示出來,利用導(dǎo)數(shù)的方法討論函數(shù)的單調(diào)性,利用最值、零
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