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第9讲 2023高考热点分类提分复习 超难数压轴小题----导数与函数归纳
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第9讲 超难数压轴小题
——导数和函数归类(1)
目录
【题型一】 整数解 2
【题型二】 零点 6
【题型三】 同构 10
【题型四】 恒成立求参:移项讨论型 12
【题型五】 恒成立求参:代入消参型(虚设根型) 16
【题型六】 恒成立求参:构造函数 20
【题型七】 恒成立求参:分离参数(常规) 24
【题型八】 恒成立求参:分离参数(洛必达法则) 27
【题型九】 恒成立求参:倍函数 29
【题型十】 恒成立求参:双函数最值型 33
【题型十一】 数列与导数 37
热点题型总结
【题型一】 整数解
【典例分析】
在关于的不等式(其中为自然对数的底数)的解集中,有且仅有两个大于2的整数,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【详解】由,化简得:,
设,,则原不等式即为.若,则当时,,,
原不等式的解集中有无数个大于2的整数,∴.∵,,∴.
当,即时,设,则.
设,则在单调递减,所以,所以在单调递减,∴,
∴当时,,∴在上为减函数,即,
∴当时,不等式恒成立,原不等式的解集中没有大于2的整数.
要使原不等式的解集中有且仅有两个大于2的整数,则f3>g3f4>g4f5≤g5,即e2>2ae34e2>3ae49e2≤4ae5,解得.
则实数的取值范围为.故选:D
【提分秘籍】
基本规律
1.通过函数讨论法,参变分离,数形结合等来切入
2.讨论出单调性,要注意整数解中相邻两个整数点函数的符号问题
【变式演练】
1.已知函数,若存在唯一的正整数,使得,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
解:函数,若存在唯一的正整数,使得。等价于存在唯一的正整数,使得不等式成立,令,则,由得,由得
所以函数在区间上递增,在区间上递减。所以,
直线过定点,作出函数和直线图像如下:
由图可得要使存在唯一的正整数使得不等式成立
必有所以实数的取值范围是
故选:C.
2.已知偶函数满足,且当时,,若关于x的不等式在上有且只有150个整数解,则实数t的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】因为偶函数满足,所以,即,
所以函数是以6为周期的周期函数,当时,,所以,
当时,,函数递增;当时,,函数递减;
当当时,函数取得极大值,作出函数在上的图象,如图所示:
因为不等式在上有且只有150个整数解,
所以不等式在上有且只有3个整数解,
当时,不符合题意,故不等式在上有且只有3个整数解,
因为,所以,即,
故不等式在上的3个整数解分别为-2,2,3,
所以,,即,故选:B
3.已知对任意实数,关于的不等式在上恒成立,则的最大整数值为
A.0 B. C. D.
【详解】令,依题意,对任意,当时,图象在直线下方,∴列表
得的大致图象
则当时,∵,∴当时不成立;
当时,设与相切于点.
则,解得.
∴,故成立,∴当时,.故选B.
【题型二】 零点
【典例分析】
已知函数,若方程有3个不同的实根,,(),则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】因为,故可得,令,解得,
故可得在区间单调递增,在单调递减,在单调递增.
又,,且当趋近于负无穷时,趋近于零,故的图象如下所示:
故若方程有3个不同的实根,则,又因为,故,不妨令,则,令,解得,
容易知在区间单调递减,在单调递增.故可得,又<故可得,则,即.故选:B
【提分秘籍】
基本规律
求零点或者讨论零点求参
1.函数讨论法:讨论参数范围,借助函数单调性求解;
2.分离参数法:先将参数分离,转化成求函数的值域或最值问题加以解决;
3.数形结合法:构造两个函数,利用数形结合的方法求解.(常规题是函数与直线,较复杂的,就需要构造需要借助求导来画图的函数了)
【变式演练】
1.已知,若存在唯一的零点,且,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
解:当时,,解得,函数有两个零点,不符合题意,应舍去;
当时,令,解得或,列表如下:
x
0
0
0
单调递增
极大值
单调递减
极小值
单调递增
,,而,
存在,使得,
不符合条件:存在唯一的零点,且,应舍去,
当时,,
解得或,
列表如下:
x
0
0
0
单调递减
极小值
单调递增
极大值
单调递减
而,时,,存在,使得,
存在唯一的零点,且,极小值,化为,
,,综上可知:a的取值范围是.故选:.
2.已知函数,设方程的3个实根分别为,且,则的值可能为( )
A. B. C. D.
【详解】
由题设,的定义域为,且,
∴当时,,即递减;当时,,即递增.
∴,又在上逐渐变小时逐渐趋近于0,当时且随趋向于0,趋向无穷大.
∴的图象如下:
∵的定义域为,由可得:在上必有两个不等的实根(假设)且,
∴令,要使的3个实根,则、,即,可得.
∴由知:,,∴.故选:B.
3.已知函数,对于正实数a,若关于t的方程恰有三个不同的正实数根,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】
因为,,令得:;令得:,所以在区间单调递增,在单调递减,且时,恒成立,的图像如下:
令,则 ,且
①当时,,成立,所以是方程的一个实数根
②当时,由得:,令
则: ,两式相减得: ,两式相加得:
所以:,由对数均值不等式得:
所以:,且,所以,,即:
所以 故选:D
【题型三】 同构
【典例分析】
定义:设函数在上的导函数为,若在上也存在导函数,则称函数在上存在二阶导函数,简记为.若在区间上,则称函数在区间上为“凹函数”.已知在区间上为“凹函数”,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
解:因为
所以f'(x)=mex+(x+1)[lnm﹣ln(x+1)]+1,f″(x)=mex+lnm﹣ln(x+1)﹣1,
因为在区间(﹣1,+∞)上为“凹函数”,
所以f''(x)=mex+lnm﹣ln(x+1)﹣1>0对任意x∈(﹣1,+∞)都成立,因为mex+lnm﹣ln(x+1)﹣1>0⇔mex+lnm>ln(x+1)+1
⇔ex+lnm+(x+lnm)>ln(x+1)+(x+1)⇔ex+lnm+(x+lnm)>eln(x+1)+ln(x+1),且g(x)=ex+x在(﹣∞,+∞)是增函数,
所以ex+lnm+(x+lnm)>eln(x+1)+ln(x+1)⇔x+lnm>ln(x+1)⇔lnm>ln(x+1)﹣x,
由题意,lnm>h(x)=ln(x+1)﹣x的最大值, , , , 单调递增;
,单调递减, ,
即lnm>0,所以m>1,故选:A
【提分秘籍】
基本规律
1.注意同构法在解题中的应用,对于常见形式的同构要熟练运用,如 =.
2.注意同构技巧在试题中的转化意识,适当淡化那种“同构就结束解题”的题型。区别就是如练习1和3。
【变式演练】
1.已知函数,,若对恒成立,求实数的取值范围.
解析:由题意得:
右边式子凑1得
即,因为
当且仅当等号成立,所以满足即可
当且仅当,即等号成立,所以.
2.已知不等式对恒成立,则取值范围为( )
A. B. C. D.
【详解】
不等式对恒成立,即对恒成立,令,,而在单调递增(增+增),且,所以(x0唯一),使得.
则时,,单调递减,时,,单调递增.所以
根据,
所以,所以.
3.设,若存在正实数,使得不等式成立,则的最大值为( )
A. B. C. D.
解:因为,所以,因为,所以,即,
设函数,,,所以函数在为增函数,
所以所以,设函数,,
所以函数在为增函数,在为减函数,所以,
所以的最大值为,故选:A.
【题型四】 恒成立求参:移项讨论型
【典例分析】
若,恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【详解】
,,
令,则,而成立,
当时,,即在上递增,当时,
于是有当时,恒有,
当时,由得,有,有,即在上递减,
当时,,即成立,不符合题意,
综上:,
所以实数的取值范围为.
故选:A
【提分秘籍】
基本规律
1.移项含参讨论是所有导数讨论题的基础,也是学生日常训练的重点。
2.讨论点的寻找是关键。
3.一些题型,可以适当的借助端点值来“压缩”参数的讨论范围
【变式演练】
1.若关于的不等式对一切正实数恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】
解:设,则对一切正实数恒成立,即,
由,令,则恒成立,所以在上为增函数,
当时,,当时,,则在上,存在使得,
当时,,当时,,故函数在上单调递减,在,上单调递增,
所以函数在处取得最小值为,
因为,即,所以恒成立,即,
又,当且仅当,即时取等号,故,所以.故选:C.
2.已知函数,,若有最小值,则实数的取值范围是
A. B. C. D.
【详解】
,,
构造函数,其中,则.
①当时,对任意的,,则函数在上单调递减,
此时,,则对任意的,.
此时,函数在区间上单调递增,无最小值;
②当时,解方程,得.
当时,,当时,,
此时,.
(i)当时,即当时,则对任意的,,
此时,函数在区间上单调递增,无最小值;
(ii)当时,即当时,,当时,,
由零点存在定理可知,存在和,使得,
即,且当和时,,此时,;
当时,,此时,.
所以,函数在处取得极大值,在取得极小值,
由题意可知,,
,
可得,又,可得,构造函数,其中,
则,此时,函数在区间上单调递增,
当时,则,.
因此,实数的取值范围是,故选C.
3.已知函数,若存在,对于任意,都有,则实数a的取值范围是________.
【详解】设,由b的任意性,结合题意可知,对于任意,
即,
又,易知函数在单调递减,在上单调递增,
①当时,在上单调递增,
则
故,解得,此时无解.
②当时,在上单调递减,
则故,解得
③当时,在上单调递减,在上单调递增,
则,
故只需且
记函数,则,函数在上递增,
则,
记函数则,
函数在上递减,则
故当时,且恒成立,满足题意,
综上所述,实数a的取值范围为,故答案为:
【题型五】 恒成立求参:代入消参型(虚设根型)
【典例分析】
设实数,若对任意,不等式恒成立,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】令,只需要上恒成立,
∵且,
∴,即在上单调递增,
∵,,
∴,使,即,∴时,,单调递减;时,,单调递增;
故只需,令,
∴,故在上递减,而,
∴时,恒成立,可知. 故选:C
【提分秘籍】
基本规律
1.代入消参,也是压轴大题的一个类型。
2.解题框架(主要的):
(1)导函数(主要是一阶导函数)等零这一步,有根但不可解。但得到参数和的等量代换关系。备用
(2)知原函数最值处就是一阶导函数的零点处,可代入虚根
(3)利用与参数互化得关系式,先消掉参数,得出不等式,求得范围。
(4)再代入参数和互化式中求得参数范围。
【变式演练】
1.已知函数有唯一零点,则( )
A. B. C. D.
【详解】函数的定义域为,则,,
则,所以,函数在上为增函数,
当时,,当时,,
则存在,使得,则,
当时,,此时函数单调递减,
当时,,此时函数单调递增,,
由于函数有唯一零点,则,
由,解得,
所以,,
令,其中,
,
,则,,,则,
所以,函数在上单调递减,且,,
从而可得,解得.故选:C.
2.已知函数,不等式对任意恒成立,则实数m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】
由题可得对任意恒成立,等价于对任意恒成立,
令,则,令,则,
在单调递增,,
存在唯一零点,且,使得,
在单调递减,在单调递增,,
,即,
令,显然在单调递增,则,即,
则,.故选:A.
3.若对任意x∈(0,+∞),不等式e2x﹣mln(2m)﹣mlnx≥0恒成立,则实数m的最大值( )
A. B.e C.2e D.e2
【详解】令 =e2x﹣mln(2m)﹣mlnx,所以,要ln(2m)有意义,
则 ,当时,,,所以存在,有,
当时,,当时,,
所以,又,
所以,,
所以,,
,因为不等式e2x﹣mln(2m)﹣mlnx≥0恒成立,
所以令,
,所以在上是减函数,又,
当时,,即,又,所以,
所以在时是增函数,所以,
所以实数m的最大值是.故选:B
【题型六】 恒成立求参:构造函数
【典例分析】
已知函数的定义域为,若对任意的,恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【详解】函数的定义域为
,即函数在上单调递减.
变形为即
不妨设,则,即
令则
若使得对任意的,恒成立.
则需恒成立.则恒成立.
即恒成立.所以.
即实数的取值范围是.故选:B
【提分秘籍】
基本规律
1.一些复杂结构,需要先构造合理的函数形式,以达到“化繁为简”的目的
2.比较常见的,是绝对值形式,如本专题的【典例分析】
【变式演练】
1.已知函数与的图象恰有三个不同的公共点(其中为自然对数的底数),则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】令,可得,可得.设,则,即.,当时,单调递增且;
当时,单调递减且.作出的图象如图所示.
对于,,
设该方程有两个不同的实根,由题意得共有三个实数根.
若是方程的根,则,即,则方程的另一个根为,不合题意.
若是方程的根,则,即,则方程的另一个根为,不合题意.
所以关于的方程的两根(不妨令)满足.
所以解得.故选A.
2.对于任意,,当时,恒有成立;则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】对于任意,,当时,恒有成立,
即成立,
令,∴,
∴在上单调递减,
∴在恒成立,∴在恒成立,
∵当,,∴实数的取值范围为,故选C.
3.已知函数满足,若对任意正数都有,则的取值范围是
A. B. C. D.
【详解】
由题得,所以
所以当时,,单调递增,当时, ,单调递减.
所以
所以,所以在上单调递减.
因为
所以
令,u(x)是一个增函数,
所以x>1.故选D.
【题型七】 恒成立求参:分离参数(常规)
【典例分析】
设函数,若时,,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】时,即,对成立.∴.
令,则令,即,解得.
令,即,解得∴在上是减函数,在上是增函数.
∴∴.故选:B
【提分秘籍】
基本规律
分离参数:将参数提取到单独的一侧,然后通过求解函数的最值来求解参数的取值范围,
1.分离参数思维简单,不需过多思考;
2.缺点是,首先得能分参,其次求导计算可能十分麻烦,甚至需要二阶,三阶。。等等求导。
【变式演练】
1.不等式对任意恒成立,则实数的取值范围
A. B. C. D.
【详解】
题意即为对恒成立,
即对恒成立,从而求,的最小值,而故即
当时,等号成立,方程在内有根,
故,所以,故选D.
2.已知函数满足恒成立,则实数的取值范围是____.
【详解】∵ 恒成立,∴ 恒成立.∴
又 设,则∴ 时,,函数为增函数
时,,函数为减函数,又时,∴
设则恒成立,所以在区间内单调递增,
所以,故所以实数的取值范围为.
故答案为:.
3.已知函数,若对于任意,不等式恒成立,则实数a的最大值为________.
【详解】
依题意,对任意,恒成立,
令,则.,
令,则,所以在上单调递增,又,
所以,当时,即,单调递减;
当时,即,单调递增,
所以,故,即实数的最大值为1.故答案为:1
【题型八】 恒成立求参:分离参数(洛必达法则)
【典例分析】
若对恒成立,则实数的取值范围是
A. B. C. D.
【详解】
将条件对恒成立转化为对有恒成立
令,则
令,则,,对,有,所以在单调递增;
则,所以在单调递增;
则,所以,故在单调递增,则
由洛必达法则可知,则恒成立
所以,故
故选:A
【提分秘籍】
基本规律
若分离参数后,所求最值恰好在“断点处”,则可以通过洛必达法则求出“最值”
【变式演练】
1.已知函数 (a∈R),若在x∈(0,1] 时恒成立,则实数a的取值范围是
A.[,+ ∞) B.[,+∞) C.[2,+∞) D.[1,+∞)
【详解】
根据题意,有恒成立,当时,将其变形为恒成立,即,令,利用求得法则及求导公式可求得,令,可得,可得,因为,所以时,,时,,所以函数在时单调减,在时单调增,即,而,所以在上是减函数,且,所以函数在区间上满足恒成立,同理也可以确定在上也成立,即在上恒成立,即在上单调增,且,故所求的实数的取值范围是,故选B.
2.若对任意,不等式恒成立,则实数的取值范围是
A. B. C. D.
【详解】
将等价转化为在上恒成立,令,则,令,则,即在上为增函数,则,所以在恒成立,则在单调递增,则,由洛必达法则,得,所以实数的取值范围是;故选C.
【题型九】 恒成立求参:倍函数
【典例分析】
设函数的定义域为,若满足条件:存在,使在上的值域为(且),则称为“倍函数”,若函数为“3倍函数”,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】因为函数为增函数,由函数为“3倍函数”,即函数的图像与直线有两个不同的交点,设,则,又,所以,
则当时,,当时,,
所以函数在为减函数,在为增函数,
要使的图像与直线有两个不同的交点,则需,即
所以, 所以 所以 所以 所以 即
又,所以 故选A
【提分秘籍】
基本规律
1.倍函数,包括“倍增函数”,“倍缩函数”,“K倍函数”,等等新定义
2.应用函数思想和方程思想。
【变式演练】
1.若存在且,使成立,则在区间上,称为的“倍函数”.设,,若在区间上,为的“倍函数”,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【详解】
在恒成立,在上单调递增,
由对数函数单调性知:在上单调递增;
不妨设,
由得:,
.
令,则,在上存在单调递增区间,
即在上有解,
即在上有解,,
令,则,令,则,
,当时,单调递增,
,,即实数的取值范围为.故选:B.
2..对于函数y=f(x),若存在区间[a,b],当x∈[a,b]时的值域为[ka,kb](k>0),则称y=f(x)为k倍值函数.若f(x)=ex+3x是k倍值函数,则实数k的取值范围是( )
A.(e+,+∞) B.(e+,+∞)
C.(e+2,+∞) D.(e+3,+∞)
【详解】因为f(x)=ex+3x是定义域R上的增函数,所以,即,
所以是方程的两个根,显然不是方程的根,所以,
令,则,当时,,当时,,
所以当时,取得极小值,
当时,,当时,,画出函数图象,如下图所示:
所以所以实数k的取值范围是(e+3,+∞),故选:D
3.如果存在,且,使成立,则在区间上,称为的“倍函数”.设,,若在区间上,为的“倍函数”,则实数的取值范围为______.
【详解】
由题可知,在上,.因此函数在上单调递增,易知在上单调递增,
不妨设,因为,
所以,即.
令,则,则函数在上存在增区间,
则在上有解,即在上有解,
所以.令,则,令,则,
又,所以单调递增,所以,所以.
所以实数的取值范围为故答案为:
【题型十】 恒成立求参:双函数最值型
【典例分析】
已知函数,,对任意的,总存在使得成立,则a的范围为_________.
【详解】
解:对任意的,总存在使得成立,即恒成立
∵,∴
∴当时,,函数单调递减,
∴当时,,函数单调递增,
∴
当时,,则
记,,,
在上单减,,所以单减,则
,单增,,单减,所以
故当时,.
故实数a的取值范围为.
【提分秘籍】
基本规律
1.形如,最终是归结为求最值
2.一般地,已知函数,
(1)若,,总有成立,故;
(2)若,,有成立,故;
(3)若,,有成立,故;
(4)若,,有,则的值域是值域的子集 .
3.对于一般同学,如果难以区分,可以简单的总结为一句口诀:对于任意的,不等号大的“小”(min),小的“大”(max),任意改存在,则“大”(max)“小”(min)互换。
4.注意本节练习题3,不等号改成等号,则变成值域之间的包含关系。
【变式演练】
1.已知,,若存在,,使得成立,则实数的取值范围是______.
【详解】因为存在,,使得成立,所以只需,
因为,当时,当时,,
所以在中单调递减,在中单调递增,所以,
令,则在中的最大值,也就是在中的最大值.
因为
(1)当时,,在中递减,且趋近于0时,趋近于,满足题意;
(2)当时,,,不合题意舍去;
(3)当时,由可得,可得,
∴在中单调递增,在中单调递减,∴,
∴只需,即,令,则.
由可知,,∴在中单调递减,在中单调递增,
又时,,∴的解为,即的解为.
综上所述,所求实数的取值范围是.故答案为:
2.已知f(x)=ln x-+,g(x)=-x2-2ax+4,若对任意的x1∈(0,2],存在x2∈[1,2],使得f(x1)≥g(x2)成立,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【解析】
函数 的定义域为,
易知当 时, ,当 时, 所以在 上递减,在 上递增,故 .
对于二次函数 该函数开口向下,所以其在区间 上的最小值在端点处取得,
所以要使对 使得 成立,只需 或 ,所以
或
解得 故选B.
3.已知函数,若任意给定的,总存在两个不同的,使得成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】
.
当时,,显然不满足题意;
当时,函数的变化情况如下表所示
0
1
2
0
-
0
+
1
极小值
又时,在上是减函数,
且对任意的值域为,
此时当时,函数上不存在两个使得成立,∴不合题意;
当时,函数的变化情况如下表所示
0
1
2
0
+
0
-
1
极大值
在的最大值为.
又时,在上是增函数,且对任意.
由题意可知.
综上,实数的取值范围是.故选:.
【题型十一】 数列与导数
【典例分析】
已知数列中,,,记,,则下列结正确的是( )
A. B. C. D.
【详解】
由,,可得:,故,所以,因为,所以,故,所以与同号,因为,所以,综上:,又因为,可得:,所以,因为,所以,所以,从而,所以不恒成立,选项A不成立
因为,所以恒成立,选项B不成立;
因为,所以,若,则,其中设(),则,所以在上单调递减,其中,当时,,所以
,故有,结合函数的增长速度,显然不恒成立,故选项C错误;
,∴可视为数列的前项和,
∵单调递增,∴,故恒成立,选项D正确.
故选:D
【提分秘籍】
基本规律
数列与不等式结合,常常要进行适当放缩,或利用函数单调性研究数列的单调性,进而求出数列的范围或求和的范围,在求单调性或者最值范围时,可能需要用到函数导数。
如【典例分析】这道题需要构造函数,通过研究其单调性,得到是解题问题的关键.
【变式演练】
1.已知数列满足:.则对于任意正整数n>100,有( )
A. B.
C. D.
【详解】
解:易知,
下证的单调性:
(令,则,当时,,单调递减)
当时,单调递减,则单调递减,则也单调递减,故,
于是B、D不成立.
对于A,
,故A错.
对于C,要证:,
由,只需证 .
由知,只需证得证.
下证,令
当时,,单调递减,当 时,,单调递增,
所以,即恒成立,当取等号.又,故.
故选:C.
2.已知数列满足,满足,,则下列成立的是( )
A. B.
C. D.以上均有可能
【详解】
由题设,,,即数列均为正项,
∴,当时等号成立,
当时,有,以此类推可得与题设矛盾,
综上,,故,即.
∵,
∴,
令,则,
当时,即递减,当时,即递增,
∴,故上,即,
∴
故选:C
3.设,数列满足,,则( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【详解】
当时,,即.
则,设,则
,所以在上单调递增,且
所以当时,,则单调递增.
当时,,则单调递减.
所以,所以
所以当时,数列单调递增,则选项A正确,B错误.
当时,,即.
则,设,则
,所以在上单调递增,且
所以当时,,则单调递增.
当时,,则单调递减.
所以,又,
所以一定存在,使得,,使得
当(或)时有,,即.
同理可得,,所以选项C, D不正确.
故选:A
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1.已知函数,若关于的不等式恰有两个整数解,则实数的取值范围是
A. B.
C. D.
【详解】∵,
∴f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
当a>0时,f2(x)+af(x)>0⇔f(x)<−a或f(x)>0,此时不等式f2(x)+af(x)>0有无数个整数解,不符合题意;
当a=0时,f2(x)+af(x)>0⇔f(x)≠0,此时不等式f2(x)+af(x)>0有无数个整数解,不符合题意;
当a<0时,f2(x)+af(x)>0⇔f(x)<0或f(x)>−a,要使不等式f2(x)+af(x)>0恰有两个整数解,必须满足f(3)⩽−a
2.(四川省遂宁市2022届高三第一次诊断性考试数学试题)已知函数若函数恰有5个零点,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【详解】
当时,,则,
当时,,单调递减,当时,,单调递增,
则时,.当时,.
作出大致图象,函数恰有5个不同零点,
即方程恰有5个根.令,则需方程.
(l)在区间和上各有一个实数根,令函数,
则解得.
(2)方程(*)在和各有一根时,则即无解.
(3)方程(*)的一个根为6时,可得,验证得另一根为,不满足.
(4)方程(*)的一个根为1时,可得,可知不满足.
综上,.故选:A
3.(山东省2021-2022学年高三10月“山东学情”联考数学试题C)已知,若存在,使得成立,则实数的取值范围为__________.
解:由,得,令: ,即:,
解得:,,
(1)当时, ,则或,,则,
即:,时,为增函数,时,为减函数,
由于存在,使得成立,则要求,成立即可,
且,,,,,
已知时,, ,
①当时,只需,
则: ,解得:或解得:;
②当时,只需或即可,即或,
解得:或,
(2)当时, ,,时,为增函数,
,时,为减函数,
则此时,所以存在,使得成立,解得:.
综上得:实数的取值范围为.
故答案为:.
4.(广东省2022届高三上学期一轮复习联考(四)数学试题)已知函数有两个零点,则a的最小整数值为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【详解】
,
设,,即函数在上单调递增,易得,于是问题等价于函数在R上有两个零点,,
若,则,函数在R上单调递增,至多有1个零点,不合题意,舍去;
若,则时,,单调递减,时,,单调递增.
因为函数在R上有两个零点,所以,
而,
限定 ,记,,即在上单调递增,于是,则时 ,,此时,因为,所以,于是时,.
综上:当时,有两个交点,a的最小整数值为2.
故选:C.
5.(2019届湖北省八校高三第二次联考理科数学)若对任意,不等式恒成立,则实数a的最大值为( )
A. B. C. D.
【详解】令,,所以,
因为需要保证有意义,所以,所以在上单调递增,
因为当时,,且,所以,使得,
并且当时,;当时,,所以函数在上单调递减,在上单调递增,所以,且,
所以,,所以
所以,
考虑函数,其中,
根据复合函数单调性可得函数在上单调递减,
因为,所以解得到,所以,
因为在上单调递增,所以,所以的最大值为.故选:C
6.不等式对于定义域内的任意恒成立,则的取值范围为__________.
【详解】
解:已知对于定义域内的任意恒成立,
即对于内的任意恒成立,
令,则只需在定义域内即可,,
,当时取等号,由可知,,当时取等号,
,
当有解时,令,则,在上单调递增,
又,,使得,,
则,所以的取值范围为.故答案为:.
7.设函数的定义域为D,若满足条件:存在,使在上的值域为,则称为“倍胀函数”.若函数为“倍胀函数”,则实数t的取值范围是________.
【详解】
解:因为函数为“倍胀函数”,且定义域为,所以存在,使在上的值域为.因为为增函数,所以,所以方程有两个不等的实数根.令,则,令,解得.易知在上单调递增,在上单调递减,所以.易知当时,,当时,所以要使方程有两个不等的实数根,只需,得,所以t的取值范围为.
故答案为:
8.对任意的,不等式(其中e是自然对数的底)恒成立,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【详解】
对任意的N,不等式(其中e是自然对数的底)恒成立,只需恒成立,只需恒成立,只需恒成立,构造,.
下证,再构造函数,设,令,,在时,,单调递减,即,所以递减,,即,所以递减,并且,所以有,所以,所以在上递减,所以最小值为.∴,即的最大值为。
故选:B。
9.数列,满足,,,若的前项和为,则下列选项正确的是( )
A. B.
C. D.
【详解】由,①得,
,②
①-②得:,即.成立,∴;则.
所以,设,则.
∴在上单调递减,则,即.
令,则.∴,故.
设,则.在上单调递增,
∴,即.令,则.
∴ .故.
∴.故选D.
10.(黑龙江省哈尔滨市第三中学2021-2022学年高三第四次验收考试数学(理科)试题)已知函数,若存在实数使得,则的取值范围是___________;若,则的最大值是___________.
【详解】
,,当时,,单减;当时,单增;当时,,当时,,当时,,,画出大致图象,如图:
,故当时,,单减,当时,,单增,当时,,当时,,当时,,故将画出,如图所示:
由图可知,若,则;
若,,,因为,所以,即,即,
,令,因为,所以,构造,
,当时,,单增,当时,,单减,故,故的最大值是.
故答案为:;
——导数和函数归类(1)
目录
【题型一】 整数解 2
【题型二】 零点 6
【题型三】 同构 10
【题型四】 恒成立求参:移项讨论型 12
【题型五】 恒成立求参:代入消参型(虚设根型) 16
【题型六】 恒成立求参:构造函数 20
【题型七】 恒成立求参:分离参数(常规) 24
【题型八】 恒成立求参:分离参数(洛必达法则) 27
【题型九】 恒成立求参:倍函数 29
【题型十】 恒成立求参:双函数最值型 33
【题型十一】 数列与导数 37
热点题型总结
【题型一】 整数解
【典例分析】
在关于的不等式(其中为自然对数的底数)的解集中,有且仅有两个大于2的整数,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【详解】由,化简得:,
设,,则原不等式即为.若,则当时,,,
原不等式的解集中有无数个大于2的整数,∴.∵,,∴.
当,即时,设,则.
设,则在单调递减,所以,所以在单调递减,∴,
∴当时,,∴在上为减函数,即,
∴当时,不等式恒成立,原不等式的解集中没有大于2的整数.
要使原不等式的解集中有且仅有两个大于2的整数,则f3>g3f4>g4f5≤g5,即e2>2ae34e2>3ae49e2≤4ae5,解得.
则实数的取值范围为.故选:D
【提分秘籍】
基本规律
1.通过函数讨论法,参变分离,数形结合等来切入
2.讨论出单调性,要注意整数解中相邻两个整数点函数的符号问题
【变式演练】
1.已知函数,若存在唯一的正整数,使得,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
解:函数,若存在唯一的正整数,使得。等价于存在唯一的正整数,使得不等式成立,令,则,由得,由得
所以函数在区间上递增,在区间上递减。所以,
直线过定点,作出函数和直线图像如下:
由图可得要使存在唯一的正整数使得不等式成立
必有所以实数的取值范围是
故选:C.
2.已知偶函数满足,且当时,,若关于x的不等式在上有且只有150个整数解,则实数t的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】因为偶函数满足,所以,即,
所以函数是以6为周期的周期函数,当时,,所以,
当时,,函数递增;当时,,函数递减;
当当时,函数取得极大值,作出函数在上的图象,如图所示:
因为不等式在上有且只有150个整数解,
所以不等式在上有且只有3个整数解,
当时,不符合题意,故不等式在上有且只有3个整数解,
因为,所以,即,
故不等式在上的3个整数解分别为-2,2,3,
所以,,即,故选:B
3.已知对任意实数,关于的不等式在上恒成立,则的最大整数值为
A.0 B. C. D.
【详解】令,依题意,对任意,当时,图象在直线下方,∴列表
得的大致图象
则当时,∵,∴当时不成立;
当时,设与相切于点.
则,解得.
∴,故成立,∴当时,.故选B.
【题型二】 零点
【典例分析】
已知函数,若方程有3个不同的实根,,(),则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】因为,故可得,令,解得,
故可得在区间单调递增,在单调递减,在单调递增.
又,,且当趋近于负无穷时,趋近于零,故的图象如下所示:
故若方程有3个不同的实根,则,又因为,故,不妨令,则,令,解得,
容易知在区间单调递减,在单调递增.故可得,又<故可得,则,即.故选:B
【提分秘籍】
基本规律
求零点或者讨论零点求参
1.函数讨论法:讨论参数范围,借助函数单调性求解;
2.分离参数法:先将参数分离,转化成求函数的值域或最值问题加以解决;
3.数形结合法:构造两个函数,利用数形结合的方法求解.(常规题是函数与直线,较复杂的,就需要构造需要借助求导来画图的函数了)
【变式演练】
1.已知,若存在唯一的零点,且,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
解:当时,,解得,函数有两个零点,不符合题意,应舍去;
当时,令,解得或,列表如下:
x
0
0
0
单调递增
极大值
单调递减
极小值
单调递增
,,而,
存在,使得,
不符合条件:存在唯一的零点,且,应舍去,
当时,,
解得或,
列表如下:
x
0
0
0
单调递减
极小值
单调递增
极大值
单调递减
而,时,,存在,使得,
存在唯一的零点,且,极小值,化为,
,,综上可知:a的取值范围是.故选:.
2.已知函数,设方程的3个实根分别为,且,则的值可能为( )
A. B. C. D.
【详解】
由题设,的定义域为,且,
∴当时,,即递减;当时,,即递增.
∴,又在上逐渐变小时逐渐趋近于0,当时且随趋向于0,趋向无穷大.
∴的图象如下:
∵的定义域为,由可得:在上必有两个不等的实根(假设)且,
∴令,要使的3个实根,则、,即,可得.
∴由知:,,∴.故选:B.
3.已知函数,对于正实数a,若关于t的方程恰有三个不同的正实数根,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】
因为,,令得:;令得:,所以在区间单调递增,在单调递减,且时,恒成立,的图像如下:
令,则 ,且
①当时,,成立,所以是方程的一个实数根
②当时,由得:,令
则: ,两式相减得: ,两式相加得:
所以:,由对数均值不等式得:
所以:,且,所以,,即:
所以 故选:D
【题型三】 同构
【典例分析】
定义:设函数在上的导函数为,若在上也存在导函数,则称函数在上存在二阶导函数,简记为.若在区间上,则称函数在区间上为“凹函数”.已知在区间上为“凹函数”,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
解:因为
所以f'(x)=mex+(x+1)[lnm﹣ln(x+1)]+1,f″(x)=mex+lnm﹣ln(x+1)﹣1,
因为在区间(﹣1,+∞)上为“凹函数”,
所以f''(x)=mex+lnm﹣ln(x+1)﹣1>0对任意x∈(﹣1,+∞)都成立,因为mex+lnm﹣ln(x+1)﹣1>0⇔mex+lnm>ln(x+1)+1
⇔ex+lnm+(x+lnm)>ln(x+1)+(x+1)⇔ex+lnm+(x+lnm)>eln(x+1)+ln(x+1),且g(x)=ex+x在(﹣∞,+∞)是增函数,
所以ex+lnm+(x+lnm)>eln(x+1)+ln(x+1)⇔x+lnm>ln(x+1)⇔lnm>ln(x+1)﹣x,
由题意,lnm>h(x)=ln(x+1)﹣x的最大值, , , , 单调递增;
,单调递减, ,
即lnm>0,所以m>1,故选:A
【提分秘籍】
基本规律
1.注意同构法在解题中的应用,对于常见形式的同构要熟练运用,如 =.
2.注意同构技巧在试题中的转化意识,适当淡化那种“同构就结束解题”的题型。区别就是如练习1和3。
【变式演练】
1.已知函数,,若对恒成立,求实数的取值范围.
解析:由题意得:
右边式子凑1得
即,因为
当且仅当等号成立,所以满足即可
当且仅当,即等号成立,所以.
2.已知不等式对恒成立,则取值范围为( )
A. B. C. D.
【详解】
不等式对恒成立,即对恒成立,令,,而在单调递增(增+增),且,所以(x0唯一),使得.
则时,,单调递减,时,,单调递增.所以
根据,
所以,所以.
3.设,若存在正实数,使得不等式成立,则的最大值为( )
A. B. C. D.
解:因为,所以,因为,所以,即,
设函数,,,所以函数在为增函数,
所以所以,设函数,,
所以函数在为增函数,在为减函数,所以,
所以的最大值为,故选:A.
【题型四】 恒成立求参:移项讨论型
【典例分析】
若,恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【详解】
,,
令,则,而成立,
当时,,即在上递增,当时,
于是有当时,恒有,
当时,由得,有,有,即在上递减,
当时,,即成立,不符合题意,
综上:,
所以实数的取值范围为.
故选:A
【提分秘籍】
基本规律
1.移项含参讨论是所有导数讨论题的基础,也是学生日常训练的重点。
2.讨论点的寻找是关键。
3.一些题型,可以适当的借助端点值来“压缩”参数的讨论范围
【变式演练】
1.若关于的不等式对一切正实数恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】
解:设,则对一切正实数恒成立,即,
由,令,则恒成立,所以在上为增函数,
当时,,当时,,则在上,存在使得,
当时,,当时,,故函数在上单调递减,在,上单调递增,
所以函数在处取得最小值为,
因为,即,所以恒成立,即,
又,当且仅当,即时取等号,故,所以.故选:C.
2.已知函数,,若有最小值,则实数的取值范围是
A. B. C. D.
【详解】
,,
构造函数,其中,则.
①当时,对任意的,,则函数在上单调递减,
此时,,则对任意的,.
此时,函数在区间上单调递增,无最小值;
②当时,解方程,得.
当时,,当时,,
此时,.
(i)当时,即当时,则对任意的,,
此时,函数在区间上单调递增,无最小值;
(ii)当时,即当时,,当时,,
由零点存在定理可知,存在和,使得,
即,且当和时,,此时,;
当时,,此时,.
所以,函数在处取得极大值,在取得极小值,
由题意可知,,
,
可得,又,可得,构造函数,其中,
则,此时,函数在区间上单调递增,
当时,则,.
因此,实数的取值范围是,故选C.
3.已知函数,若存在,对于任意,都有,则实数a的取值范围是________.
【详解】设,由b的任意性,结合题意可知,对于任意,
即,
又,易知函数在单调递减,在上单调递增,
①当时,在上单调递增,
则
故,解得,此时无解.
②当时,在上单调递减,
则故,解得
③当时,在上单调递减,在上单调递增,
则,
故只需且
记函数,则,函数在上递增,
则,
记函数则,
函数在上递减,则
故当时,且恒成立,满足题意,
综上所述,实数a的取值范围为,故答案为:
【题型五】 恒成立求参:代入消参型(虚设根型)
【典例分析】
设实数,若对任意,不等式恒成立,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】令,只需要上恒成立,
∵且,
∴,即在上单调递增,
∵,,
∴,使,即,∴时,,单调递减;时,,单调递增;
故只需,令,
∴,故在上递减,而,
∴时,恒成立,可知. 故选:C
【提分秘籍】
基本规律
1.代入消参,也是压轴大题的一个类型。
2.解题框架(主要的):
(1)导函数(主要是一阶导函数)等零这一步,有根但不可解。但得到参数和的等量代换关系。备用
(2)知原函数最值处就是一阶导函数的零点处,可代入虚根
(3)利用与参数互化得关系式,先消掉参数,得出不等式,求得范围。
(4)再代入参数和互化式中求得参数范围。
【变式演练】
1.已知函数有唯一零点,则( )
A. B. C. D.
【详解】函数的定义域为,则,,
则,所以,函数在上为增函数,
当时,,当时,,
则存在,使得,则,
当时,,此时函数单调递减,
当时,,此时函数单调递增,,
由于函数有唯一零点,则,
由,解得,
所以,,
令,其中,
,
,则,,,则,
所以,函数在上单调递减,且,,
从而可得,解得.故选:C.
2.已知函数,不等式对任意恒成立,则实数m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】
由题可得对任意恒成立,等价于对任意恒成立,
令,则,令,则,
在单调递增,,
存在唯一零点,且,使得,
在单调递减,在单调递增,,
,即,
令,显然在单调递增,则,即,
则,.故选:A.
3.若对任意x∈(0,+∞),不等式e2x﹣mln(2m)﹣mlnx≥0恒成立,则实数m的最大值( )
A. B.e C.2e D.e2
【详解】令 =e2x﹣mln(2m)﹣mlnx,所以,要ln(2m)有意义,
则 ,当时,,,所以存在,有,
当时,,当时,,
所以,又,
所以,,
所以,,
,因为不等式e2x﹣mln(2m)﹣mlnx≥0恒成立,
所以令,
,所以在上是减函数,又,
当时,,即,又,所以,
所以在时是增函数,所以,
所以实数m的最大值是.故选:B
【题型六】 恒成立求参:构造函数
【典例分析】
已知函数的定义域为,若对任意的,恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【详解】函数的定义域为
,即函数在上单调递减.
变形为即
不妨设,则,即
令则
若使得对任意的,恒成立.
则需恒成立.则恒成立.
即恒成立.所以.
即实数的取值范围是.故选:B
【提分秘籍】
基本规律
1.一些复杂结构,需要先构造合理的函数形式,以达到“化繁为简”的目的
2.比较常见的,是绝对值形式,如本专题的【典例分析】
【变式演练】
1.已知函数与的图象恰有三个不同的公共点(其中为自然对数的底数),则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】令,可得,可得.设,则,即.,当时,单调递增且;
当时,单调递减且.作出的图象如图所示.
对于,,
设该方程有两个不同的实根,由题意得共有三个实数根.
若是方程的根,则,即,则方程的另一个根为,不合题意.
若是方程的根,则,即,则方程的另一个根为,不合题意.
所以关于的方程的两根(不妨令)满足.
所以解得.故选A.
2.对于任意,,当时,恒有成立;则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】对于任意,,当时,恒有成立,
即成立,
令,∴,
∴在上单调递减,
∴在恒成立,∴在恒成立,
∵当,,∴实数的取值范围为,故选C.
3.已知函数满足,若对任意正数都有,则的取值范围是
A. B. C. D.
【详解】
由题得,所以
所以当时,,单调递增,当时, ,单调递减.
所以
所以,所以在上单调递减.
因为
所以
令,u(x)是一个增函数,
所以x>1.故选D.
【题型七】 恒成立求参:分离参数(常规)
【典例分析】
设函数,若时,,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】时,即,对成立.∴.
令,则令,即,解得.
令,即,解得∴在上是减函数,在上是增函数.
∴∴.故选:B
【提分秘籍】
基本规律
分离参数:将参数提取到单独的一侧,然后通过求解函数的最值来求解参数的取值范围,
1.分离参数思维简单,不需过多思考;
2.缺点是,首先得能分参,其次求导计算可能十分麻烦,甚至需要二阶,三阶。。等等求导。
【变式演练】
1.不等式对任意恒成立,则实数的取值范围
A. B. C. D.
【详解】
题意即为对恒成立,
即对恒成立,从而求,的最小值,而故即
当时,等号成立,方程在内有根,
故,所以,故选D.
2.已知函数满足恒成立,则实数的取值范围是____.
【详解】∵ 恒成立,∴ 恒成立.∴
又 设,则∴ 时,,函数为增函数
时,,函数为减函数,又时,∴
设则恒成立,所以在区间内单调递增,
所以,故所以实数的取值范围为.
故答案为:.
3.已知函数,若对于任意,不等式恒成立,则实数a的最大值为________.
【详解】
依题意,对任意,恒成立,
令,则.,
令,则,所以在上单调递增,又,
所以,当时,即,单调递减;
当时,即,单调递增,
所以,故,即实数的最大值为1.故答案为:1
【题型八】 恒成立求参:分离参数(洛必达法则)
【典例分析】
若对恒成立,则实数的取值范围是
A. B. C. D.
【详解】
将条件对恒成立转化为对有恒成立
令,则
令,则,,对,有,所以在单调递增;
则,所以在单调递增;
则,所以,故在单调递增,则
由洛必达法则可知,则恒成立
所以,故
故选:A
【提分秘籍】
基本规律
若分离参数后,所求最值恰好在“断点处”,则可以通过洛必达法则求出“最值”
【变式演练】
1.已知函数 (a∈R),若在x∈(0,1] 时恒成立,则实数a的取值范围是
A.[,+ ∞) B.[,+∞) C.[2,+∞) D.[1,+∞)
【详解】
根据题意,有恒成立,当时,将其变形为恒成立,即,令,利用求得法则及求导公式可求得,令,可得,可得,因为,所以时,,时,,所以函数在时单调减,在时单调增,即,而,所以在上是减函数,且,所以函数在区间上满足恒成立,同理也可以确定在上也成立,即在上恒成立,即在上单调增,且,故所求的实数的取值范围是,故选B.
2.若对任意,不等式恒成立,则实数的取值范围是
A. B. C. D.
【详解】
将等价转化为在上恒成立,令,则,令,则,即在上为增函数,则,所以在恒成立,则在单调递增,则,由洛必达法则,得,所以实数的取值范围是;故选C.
【题型九】 恒成立求参:倍函数
【典例分析】
设函数的定义域为,若满足条件:存在,使在上的值域为(且),则称为“倍函数”,若函数为“3倍函数”,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】因为函数为增函数,由函数为“3倍函数”,即函数的图像与直线有两个不同的交点,设,则,又,所以,
则当时,,当时,,
所以函数在为减函数,在为增函数,
要使的图像与直线有两个不同的交点,则需,即
所以, 所以 所以 所以 所以 即
又,所以 故选A
【提分秘籍】
基本规律
1.倍函数,包括“倍增函数”,“倍缩函数”,“K倍函数”,等等新定义
2.应用函数思想和方程思想。
【变式演练】
1.若存在且,使成立,则在区间上,称为的“倍函数”.设,,若在区间上,为的“倍函数”,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【详解】
在恒成立,在上单调递增,
由对数函数单调性知:在上单调递增;
不妨设,
由得:,
.
令,则,在上存在单调递增区间,
即在上有解,
即在上有解,,
令,则,令,则,
,当时,单调递增,
,,即实数的取值范围为.故选:B.
2..对于函数y=f(x),若存在区间[a,b],当x∈[a,b]时的值域为[ka,kb](k>0),则称y=f(x)为k倍值函数.若f(x)=ex+3x是k倍值函数,则实数k的取值范围是( )
A.(e+,+∞) B.(e+,+∞)
C.(e+2,+∞) D.(e+3,+∞)
【详解】因为f(x)=ex+3x是定义域R上的增函数,所以,即,
所以是方程的两个根,显然不是方程的根,所以,
令,则,当时,,当时,,
所以当时,取得极小值,
当时,,当时,,画出函数图象,如下图所示:
所以所以实数k的取值范围是(e+3,+∞),故选:D
3.如果存在,且,使成立,则在区间上,称为的“倍函数”.设,,若在区间上,为的“倍函数”,则实数的取值范围为______.
【详解】
由题可知,在上,.因此函数在上单调递增,易知在上单调递增,
不妨设,因为,
所以,即.
令,则,则函数在上存在增区间,
则在上有解,即在上有解,
所以.令,则,令,则,
又,所以单调递增,所以,所以.
所以实数的取值范围为故答案为:
【题型十】 恒成立求参:双函数最值型
【典例分析】
已知函数,,对任意的,总存在使得成立,则a的范围为_________.
【详解】
解:对任意的,总存在使得成立,即恒成立
∵,∴
∴当时,,函数单调递减,
∴当时,,函数单调递增,
∴
当时,,则
记,,,
在上单减,,所以单减,则
,单增,,单减,所以
故当时,.
故实数a的取值范围为.
【提分秘籍】
基本规律
1.形如,最终是归结为求最值
2.一般地,已知函数,
(1)若,,总有成立,故;
(2)若,,有成立,故;
(3)若,,有成立,故;
(4)若,,有,则的值域是值域的子集 .
3.对于一般同学,如果难以区分,可以简单的总结为一句口诀:对于任意的,不等号大的“小”(min),小的“大”(max),任意改存在,则“大”(max)“小”(min)互换。
4.注意本节练习题3,不等号改成等号,则变成值域之间的包含关系。
【变式演练】
1.已知,,若存在,,使得成立,则实数的取值范围是______.
【详解】因为存在,,使得成立,所以只需,
因为,当时,当时,,
所以在中单调递减,在中单调递增,所以,
令,则在中的最大值,也就是在中的最大值.
因为
(1)当时,,在中递减,且趋近于0时,趋近于,满足题意;
(2)当时,,,不合题意舍去;
(3)当时,由可得,可得,
∴在中单调递增,在中单调递减,∴,
∴只需,即,令,则.
由可知,,∴在中单调递减,在中单调递增,
又时,,∴的解为,即的解为.
综上所述,所求实数的取值范围是.故答案为:
2.已知f(x)=ln x-+,g(x)=-x2-2ax+4,若对任意的x1∈(0,2],存在x2∈[1,2],使得f(x1)≥g(x2)成立,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【解析】
函数 的定义域为,
易知当 时, ,当 时, 所以在 上递减,在 上递增,故 .
对于二次函数 该函数开口向下,所以其在区间 上的最小值在端点处取得,
所以要使对 使得 成立,只需 或 ,所以
或
解得 故选B.
3.已知函数,若任意给定的,总存在两个不同的,使得成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】
.
当时,,显然不满足题意;
当时,函数的变化情况如下表所示
0
1
2
0
-
0
+
1
极小值
又时,在上是减函数,
且对任意的值域为,
此时当时,函数上不存在两个使得成立,∴不合题意;
当时,函数的变化情况如下表所示
0
1
2
0
+
0
-
1
极大值
在的最大值为.
又时,在上是增函数,且对任意.
由题意可知.
综上,实数的取值范围是.故选:.
【题型十一】 数列与导数
【典例分析】
已知数列中,,,记,,则下列结正确的是( )
A. B. C. D.
【详解】
由,,可得:,故,所以,因为,所以,故,所以与同号,因为,所以,综上:,又因为,可得:,所以,因为,所以,所以,从而,所以不恒成立,选项A不成立
因为,所以恒成立,选项B不成立;
因为,所以,若,则,其中设(),则,所以在上单调递减,其中,当时,,所以
,故有,结合函数的增长速度,显然不恒成立,故选项C错误;
,∴可视为数列的前项和,
∵单调递增,∴,故恒成立,选项D正确.
故选:D
【提分秘籍】
基本规律
数列与不等式结合,常常要进行适当放缩,或利用函数单调性研究数列的单调性,进而求出数列的范围或求和的范围,在求单调性或者最值范围时,可能需要用到函数导数。
如【典例分析】这道题需要构造函数,通过研究其单调性,得到是解题问题的关键.
【变式演练】
1.已知数列满足:.则对于任意正整数n>100,有( )
A. B.
C. D.
【详解】
解:易知,
下证的单调性:
(令,则,当时,,单调递减)
当时,单调递减,则单调递减,则也单调递减,故,
于是B、D不成立.
对于A,
,故A错.
对于C,要证:,
由,只需证 .
由知,只需证得证.
下证,令
当时,,单调递减,当 时,,单调递增,
所以,即恒成立,当取等号.又,故.
故选:C.
2.已知数列满足,满足,,则下列成立的是( )
A. B.
C. D.以上均有可能
【详解】
由题设,,,即数列均为正项,
∴,当时等号成立,
当时,有,以此类推可得与题设矛盾,
综上,,故,即.
∵,
∴,
令,则,
当时,即递减,当时,即递增,
∴,故上,即,
∴
故选:C
3.设,数列满足,,则( )
A.若,则 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【详解】
当时,,即.
则,设,则
,所以在上单调递增,且
所以当时,,则单调递增.
当时,,则单调递减.
所以,所以
所以当时,数列单调递增,则选项A正确,B错误.
当时,,即.
则,设,则
,所以在上单调递增,且
所以当时,,则单调递增.
当时,,则单调递减.
所以,又,
所以一定存在,使得,,使得
当(或)时有,,即.
同理可得,,所以选项C, D不正确.
故选:A
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1.已知函数,若关于的不等式恰有两个整数解,则实数的取值范围是
A. B.
C. D.
【详解】∵,
∴f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
当a>0时,f2(x)+af(x)>0⇔f(x)<−a或f(x)>0,此时不等式f2(x)+af(x)>0有无数个整数解,不符合题意;
当a=0时,f2(x)+af(x)>0⇔f(x)≠0,此时不等式f2(x)+af(x)>0有无数个整数解,不符合题意;
当a<0时,f2(x)+af(x)>0⇔f(x)<0或f(x)>−a,要使不等式f2(x)+af(x)>0恰有两个整数解,必须满足f(3)⩽−a
A. B.
C. D.
【详解】
当时,,则,
当时,,单调递减,当时,,单调递增,
则时,.当时,.
作出大致图象,函数恰有5个不同零点,
即方程恰有5个根.令,则需方程.
(l)在区间和上各有一个实数根,令函数,
则解得.
(2)方程(*)在和各有一根时,则即无解.
(3)方程(*)的一个根为6时,可得,验证得另一根为,不满足.
(4)方程(*)的一个根为1时,可得,可知不满足.
综上,.故选:A
3.(山东省2021-2022学年高三10月“山东学情”联考数学试题C)已知,若存在,使得成立,则实数的取值范围为__________.
解:由,得,令: ,即:,
解得:,,
(1)当时, ,则或,,则,
即:,时,为增函数,时,为减函数,
由于存在,使得成立,则要求,成立即可,
且,,,,,
已知时,, ,
①当时,只需,
则: ,解得:或解得:;
②当时,只需或即可,即或,
解得:或,
(2)当时, ,,时,为增函数,
,时,为减函数,
则此时,所以存在,使得成立,解得:.
综上得:实数的取值范围为.
故答案为:.
4.(广东省2022届高三上学期一轮复习联考(四)数学试题)已知函数有两个零点,则a的最小整数值为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【详解】
,
设,,即函数在上单调递增,易得,于是问题等价于函数在R上有两个零点,,
若,则,函数在R上单调递增,至多有1个零点,不合题意,舍去;
若,则时,,单调递减,时,,单调递增.
因为函数在R上有两个零点,所以,
而,
限定 ,记,,即在上单调递增,于是,则时 ,,此时,因为,所以,于是时,.
综上:当时,有两个交点,a的最小整数值为2.
故选:C.
5.(2019届湖北省八校高三第二次联考理科数学)若对任意,不等式恒成立,则实数a的最大值为( )
A. B. C. D.
【详解】令,,所以,
因为需要保证有意义,所以,所以在上单调递增,
因为当时,,且,所以,使得,
并且当时,;当时,,所以函数在上单调递减,在上单调递增,所以,且,
所以,,所以
所以,
考虑函数,其中,
根据复合函数单调性可得函数在上单调递减,
因为,所以解得到,所以,
因为在上单调递增,所以,所以的最大值为.故选:C
6.不等式对于定义域内的任意恒成立,则的取值范围为__________.
【详解】
解:已知对于定义域内的任意恒成立,
即对于内的任意恒成立,
令,则只需在定义域内即可,,
,当时取等号,由可知,,当时取等号,
,
当有解时,令,则,在上单调递增,
又,,使得,,
则,所以的取值范围为.故答案为:.
7.设函数的定义域为D,若满足条件:存在,使在上的值域为,则称为“倍胀函数”.若函数为“倍胀函数”,则实数t的取值范围是________.
【详解】
解:因为函数为“倍胀函数”,且定义域为,所以存在,使在上的值域为.因为为增函数,所以,所以方程有两个不等的实数根.令,则,令,解得.易知在上单调递增,在上单调递减,所以.易知当时,,当时,所以要使方程有两个不等的实数根,只需,得,所以t的取值范围为.
故答案为:
8.对任意的,不等式(其中e是自然对数的底)恒成立,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【详解】
对任意的N,不等式(其中e是自然对数的底)恒成立,只需恒成立,只需恒成立,只需恒成立,构造,.
下证,再构造函数,设,令,,在时,,单调递减,即,所以递减,,即,所以递减,并且,所以有,所以,所以在上递减,所以最小值为.∴,即的最大值为。
故选:B。
9.数列,满足,,,若的前项和为,则下列选项正确的是( )
A. B.
C. D.
【详解】由,①得,
,②
①-②得:,即.成立,∴;则.
所以,设,则.
∴在上单调递减,则,即.
令,则.∴,故.
设,则.在上单调递增,
∴,即.令,则.
∴ .故.
∴.故选D.
10.(黑龙江省哈尔滨市第三中学2021-2022学年高三第四次验收考试数学(理科)试题)已知函数,若存在实数使得,则的取值范围是___________;若,则的最大值是___________.
【详解】
,,当时,,单减;当时,单增;当时,,当时,,当时,,,画出大致图象,如图:
,故当时,,单减,当时,,单增,当时,,当时,,当时,,故将画出,如图所示:
由图可知,若,则;
若,,,因为,所以,即,即,
,令,因为,所以,构造,
,当时,,单增,当时,,单减,故,故的最大值是.
故答案为:;
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