
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新高考数学一轮复习考点过关练习 利用导数研究不等式恒成立问题(含解析)
展开eq \a\vs4\al( 不等式恒成立问题的基本类型,类型1:任意x,使得fx>0,只需fxmin>0.,类型2:任意x,使得fx<0,只需fxmax<0.,类型3:任意x,使得fx>k,只需fxmin>k.,类型4:任意x,使得fx<k,只需fxmax<k.,类型5:任意x,使得fx>gx,只需hxmin=[fx-gx]min>0.,类型6:任意x,使得fx<gx,只需hxmax=[fx-gx]max<0.)
eq \a\vs4\al( 可化为不等式恒成立问题的基本类型,类型1:函数fx在区间D上单调递增,只需f′x≥0.,类型2:函数fx在区间D上单调递减,只需f′x≤0.,类型3:∀x1,x2∈D,fx1>gx2,只需fxmin>gxmax.,类型4:∀x1∈D1,∃x2∈D2,fx1>gx2,只需fxmin>gxmin.,类型5:∀x1∈D1,∃x2∈D2,fx1<gx2,只需fxmax<gxmax.)
【典例分析】
典例1.已知函数 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 为实数)
(1)若 SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 的最值;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 恒成立,求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
典例2.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求函数 SKIPIF 1 < 0 的极值;
(2)若对任意的 SKIPIF 1 < 0 都有 SKIPIF 1 < 0 成立,求c的取值范围.
典例3.已知函数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,求函数 SKIPIF 1 < 0 的最小值;
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时,若对任意 SKIPIF 1 < 0 都有 SKIPIF 1 < 0 成立,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
典例4.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求证:在区间 SKIPIF 1 < 0 上,函数 SKIPIF 1 < 0 的图象恒在函数 SKIPIF 1 < 0 的图象的下方;
(2)若存在 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,使 SKIPIF 1 < 0 成立,求满足上述条件的最大整数m.
典例5.已知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)讨论 SKIPIF 1 < 0 单调性;
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时,若对于任意 SKIPIF 1 < 0 ,总存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
典例6.设函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)若曲线 SKIPIF 1 < 0 在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线与直线 SKIPIF 1 < 0 垂直,求 SKIPIF 1 < 0 的单调递减区间和极小值(其中 SKIPIF 1 < 0 为自然对数的底数);
(2)若对任何 SKIPIF 1 < 0 恒成立,求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【双基达标】
7.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,求曲线在 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上的最小值为0,求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
8.已知函数 SKIPIF 1 < 0 (其中 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为自然对数的底数).
(1)讨论函数 SKIPIF 1 < 0 的单调性;
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
9.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)若函数 SKIPIF 1 < 0 的图象上任意两个不同点的连线的斜率小于1,求证: SKIPIF 1 < 0 .
(2)若 SKIPIF 1 < 0 ,且函数 SKIPIF 1 < 0 的图象上任意一点处的切线的斜率为k,试证明当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .
10.已知函数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)讨论 SKIPIF 1 < 0 的单调性;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
11.函数 SKIPIF 1 < 0
(1)求函数 SKIPIF 1 < 0 的单调区间;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 恒成立,求实数m的取值范围.
12.已知函数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)若 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,求实数a的取值范围;
(2)求 SKIPIF 1 < 0 的最小值.
13.已知函数f(x)=ax﹣1﹣lnx(a∈R).
(1)讨论函数f(x)的定义域内的极值点的个数;
(2)若函数f(x)在x=1处取得极值,∀x∈(0,+∞),f(x)≥bx﹣2恒成立,求实数b的最大值.
14.已知函数 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 .
(1)讨论函数 SKIPIF 1 < 0 的单调性;
(2)若不等式 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
15.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,求曲线 SKIPIF 1 < 0 在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程;
(2)讨论 SKIPIF 1 < 0 的单调性;
(3)当 SKIPIF 1 < 0 时,证明: SKIPIF 1 < 0 .
【高分突破】
16.已知函数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
(1)求函数 SKIPIF 1 < 0 的单调区间;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,使 SKIPIF 1 < 0 成立,求m的取值范围.
(3)当 SKIPIF 1 < 0 时,若关于x的方程 SKIPIF 1 < 0 有两个实数根 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,求实数k的取值范围,并且证明: SKIPIF 1 < 0 .
17.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;
(2)当x≥0时,f(x)≥ SKIPIF 1 < 0 x3+1,求a的取值范围.
18.已知 SKIPIF 1 < 0 ,其中 SKIPIF 1 < 0 .
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,求 SKIPIF 1 < 0 的单调区间;
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
19.已知函数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)(ⅰ)证明: SKIPIF 1 < 0 ;
(ⅱ)证明: SKIPIF 1 < 0 .
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
20.已知函数f(x)=ex,g(x)=2ax+1.
(1)若f(x)≥g(x)恒成立,求a的取值集合;
(2)若a>0,且方程f(x)-g(x)=0有两个不同的根x1,x2,证明: SKIPIF 1 < 0
(1)求函数 SKIPIF 1 < 0 的极大值;
(2)求证: SKIPIF 1 < 0 ;
(3)对于函数 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 定义域上的任意实数 SKIPIF 1 < 0 ,若存在常数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 都成立,则称直线 SKIPIF 1 < 0 为函数 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的“分界线”.设函数 SKIPIF 1 < 0 ,试探究函数 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 是否存在“分界线”?若存在,请加以证明,并求出 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的值;若不存在,请说明理由.
22.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)若函数 SKIPIF 1 < 0 的图象在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线在 SKIPIF 1 < 0 轴上的截距为 SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时,关于 SKIPIF 1 < 0 的不等式 SKIPIF 1 < 0 恒成立,求满足条件的示数 SKIPIF 1 < 0 的最大整数值.
23.已知函数f(x)=2sinx-xcsx-x,f′(x)为f(x)的导数.
(1)证明:f′(x)在区间(0,π)存在唯一零点;
(2)若x∈[0,π]时,f(x)≥ax,求a的取值范围.
24.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)证明:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,证明: SKIPIF 1 < 0 有且仅有一个零点.
25.已知函数 SKIPIF 1 < 0 (其中 SKIPIF 1 < 0 ), SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的导数.
(1)求函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程;
(2)若不等式 SKIPIF 1 < 0 恒成立,求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
26.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(Ⅰ)求证:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;
(Ⅱ)若 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 对任意 SKIPIF 1 < 0 恒成立,求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
27.函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 的值域;
(2)设 SKIPIF 1 < 0 ,已知 SKIPIF 1 < 0 ,求证: SKIPIF 1 < 0 .
28.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)若 SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 的值域;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 ,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值集合.
参考答案
1.(1)最小值为 SKIPIF 1 < 0 ,最大值为 SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)首先求出函数的导函数,即可得到函数的单调性,从而得到函数的最小值,再求出区间端点的函数值,即可求出函数在区间上的最大值;
(2)首先求出函数的定义域,参变分离,即可得到 SKIPIF 1 < 0 恒成立,令 SKIPIF 1 < 0 ,利用导数研究函数的单调性,即可求出函数的最小值,从而得解;
【详解】
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
则函数 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上的最小值为 SKIPIF 1 < 0 ,最大值为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)由题得函数的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 恒成立,则 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
则 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 .
2.(1)极大值 SKIPIF 1 < 0 ,极小值 SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)首先求出函数的导函数 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,再利用导数与函数单调性的关系即可求解;
(2)根据(1)中的单调性求出 SKIPIF 1 < 0 即可得结果.
【详解】
(1)因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,.
令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,.
故 SKIPIF 1 < 0 的单调递增区间为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ,单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 ,.
所以, SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 有极大值 SKIPIF 1 < 0 ,.
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 有极小值 SKIPIF 1 < 0 .
(2)由(1)知 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,.
又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,.
所以 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,.
因为对任意的 SKIPIF 1 < 0 都有 SKIPIF 1 < 0 成立,所以 SKIPIF 1 < 0 .
3.(1)最小值 SKIPIF 1 < 0
(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,求出函数的定义域与导函数,即可得到函数的单调区间,从而求出函数的最小值;
(2)令 SKIPIF 1 < 0 ,依题意只须 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,求出函数的导函数 SKIPIF 1 < 0 ,根据 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 的取值范围,可得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,即可得到 SKIPIF 1 < 0 ,即可求出参数的取值范围;
(1)
解:由函数 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ;令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 取得最小值,即 SKIPIF 1 < 0 .
(2)
解:令 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
因为对于任意 SKIPIF 1 < 0 都有 SKIPIF 1 < 0 ,只须 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,
又由 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,所以 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时,对任意 SKIPIF 1 < 0 都有 SKIPIF 1 < 0 成立.
4.(1)证明见解析;(2)4.
【解析】
【分析】
(1)由题转化为 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,即证;
(2)由题知 SKIPIF 1 < 0 ,即求.
【详解】
(1)设 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
在区间 SKIPIF 1 < 0 上, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减,
且 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以在区间 SKIPIF 1 < 0 上函数 SKIPIF 1 < 0 的图象恒在函数 SKIPIF 1 < 0 的图象的下方.
(2)由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 .
存在 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,使 SKIPIF 1 < 0 成立等价于 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
故满足条件的最大整数 SKIPIF 1 < 0 为4.
5.(1)答案见解析;(2) SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)求出导函数,对m讨论,得到 SKIPIF 1 < 0 单调性;
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时,先求出 SKIPIF 1 < 0 ,由题意,原不等式等价于 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,利用导数求出 SKIPIF 1 < 0 ,进而求出m的范围.
【详解】
(1) SKIPIF 1 < 0 ,所以当 SKIPIF 1 < 0 时,有 SKIPIF 1 < 0 恒成立, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,当 SKIPIF 1 < 0 时,由 SKIPIF 1 < 0 解得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;由 SKIPIF 1 < 0 解得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减;
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
根据题意,不等式等价于 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
对于 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单增,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
则有 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 在定义域内为减函数,
又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
【点睛】
导数是研究函数的单调性、极值(最值)最有效的工具,而函数是高中数学中重要的知识点,对导数的应用的考查主要从以下几个角度进行:
(1)考查导数的几何意义,往往与解析几何、微积分相联系.
(2)利用导数求函数的单调区间,判断单调性;已知单调性,求参数.
(3)利用导数求函数的最值(极值),解决生活中的优化问题.
(4)恒(能)成立问题求参数的范围:
①参变分离,转化为不含参数的最值问题;
②不能参变分离,直接对参数讨论,研究 SKIPIF 1 < 0 的单调性及最值;
③特别地,个别情况下 SKIPIF 1 < 0 恒成立,可转换为 SKIPIF 1 < 0 (二者在同一处取得最值).
6.(1)单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 ,极小值为2;(2) SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)求导,利用 SKIPIF 1 < 0 求出 SKIPIF 1 < 0 ,代入导函数可得单调性和极值;
(2)条件等价于对任意 SKIPIF 1 < 0 恒成立,设 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,参变分离,转化为最值问题即可求解.
【详解】
(1)由条件得 SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线与 SKIPIF 1 < 0 垂直,
∴此切线的斜率为0,即 SKIPIF 1 < 0 ,有 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 .
∴ SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 取得极小值 SKIPIF 1 < 0 .
故 SKIPIF 1 < 0 的单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 ,极小值为2
(2)条件等价于对任意 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
设 SKIPIF 1 < 0 .
则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,得 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
∴ SKIPIF 1 < 0 (对 SKIPIF 1 < 0 仅在 SKIPIF 1 < 0 时成立),
故 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0
7.(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
(1)求得导数,利用导数的几何意义计算即可得出结果;
(2)由 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上的最小值为0,化简可得 SKIPIF 1 < 0 ,构造函数 SKIPIF 1 < 0 ,利用导数求得最小值即可求得结果.
【详解】
解:(1)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴切线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0
(2)∵ SKIPIF 1 < 0 ,
∴原条件等价于:在 SKIPIF 1 < 0 上, SKIPIF 1 < 0 恒成立.
化为 SKIPIF 1 < 0
令 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
在 SKIPIF 1 < 0 上, SKIPIF 1 < 0 ,
∴在 SKIPIF 1 < 0 上, SKIPIF 1 < 0
故在 SKIPIF 1 < 0 上, SKIPIF 1 < 0 ;在 SKIPIF 1 < 0 上, SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 的最小值为 SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0
8.(1)答案见解析;
(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)计算 SKIPIF 1 < 0 ,分别讨论 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 时,解不等式 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 可得单调增区间和单调减区间即可求解;
(2)已知不等式可转化为 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,分离 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,利用导数求 SKIPIF 1 < 0 的最大值即可求解.
(1)
由 SKIPIF 1 < 0 可得
SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
此时 SKIPIF 1 < 0 的单调递增区间为 SKIPIF 1 < 0 ,单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0
当 SKIPIF 1 < 0 时,由 SKIPIF 1 < 0 得, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
①若 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
②若 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 时,
由 SKIPIF 1 < 0 可得: SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ;令 SKIPIF 1 < 0 可得: SKIPIF 1 < 0
此时 SKIPIF 1 < 0 的单调递增区间为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ,单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 ;
③若 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 时,
由 SKIPIF 1 < 0 可得: SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ;由 SKIPIF 1 < 0 可得: SKIPIF 1 < 0
此时 SKIPIF 1 < 0 的单调递增区间为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ,单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 ;
综上所述:
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的单调递增区间为 SKIPIF 1 < 0 ,单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的单调递增区间为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ,
单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的单调递增区间为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ,
单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)
由 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
即 SKIPIF 1 < 0 对任意的 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
令 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上有唯一的实根,
不妨设该实根为 SKIPIF 1 < 0 ,
故当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减,
故 SKIPIF 1 < 0 ,
又因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 .
9.(1)证明见解析;(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)设函数 SKIPIF 1 < 0 图象上任意不同的两点 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 .由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,由此可得证.
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时,求导函数得 SKIPIF 1 < 0 ,由题意得 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 时恒成立.再由函数 SKIPIF 1 < 0 的单调性和基本不等式可得证.
【详解】
解:(1)设函数 SKIPIF 1 < 0 图象上任意不同的两点 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 .
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 .
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
配方得 SKIPIF 1 < 0 ,于是必有 SKIPIF 1 < 0 ,得到 SKIPIF 1 < 0 .
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
由题意 SKIPIF 1 < 0 恒成立,得到 SKIPIF 1 < 0 ,
于是 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 时恒成立.
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上为增函数, SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 ,
当且仅当 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 时取等号, SKIPIF 1 < 0 .
10.(1)答案见解析
(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)对a进行分类讨论,利用导数求出单调区间;
(2)记 SKIPIF 1 < 0 ,则有 SKIPIF 1 < 0 对a进行分类讨论,求出a的取值范围.
(1)
SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减;
当 SKIPIF 1 < 0 时,令 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
令 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减;
综上所述:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减.
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减;
(2)
设 SKIPIF 1 < 0 ,
则有 SKIPIF 1 < 0
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,所以 SKIPIF 1 < 0 满足题意;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 使 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递减,使得 SKIPIF 1 < 0 不合题意.
SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 .
11.(1)答案见解析;(2) SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)求导,分别讨论 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 两种情况 SKIPIF 1 < 0 的正负,即可求得 SKIPIF 1 < 0 的单调区间.
(2)所求转化为求 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 恒成立问题,设 SKIPIF 1 < 0 ,利用导数判断其单调性,并求得 SKIPIF 1 < 0 的最大值,可得关于m的不等式,即可得答案.
【详解】
(1) SKIPIF 1 < 0
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 为增函数,
当 SKIPIF 1 < 0 时,令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为增函数,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为减函数,
综上:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的单调增区间为 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的单调增区间为 SKIPIF 1 < 0 ,单调减区间为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)因为 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
设 SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,又 SKIPIF 1 < 0 ,
因此存在唯一 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0
所以函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 递增,在 SKIPIF 1 < 0 递减,在 SKIPIF 1 < 0 递增
因此 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0
【点睛】
解题的关键是熟练掌握利用导数判断函数单调性,求极(最)值的方法,并灵活应用,在得到 SKIPIF 1 < 0 解析式,并且不能直接判断其正负时,可令 SKIPIF 1 < 0 ,再次求导,根据 SKIPIF 1 < 0 的单调性,求得 SKIPIF 1 < 0 的值域,进而可得 SKIPIF 1 < 0 的正负,即可得 SKIPIF 1 < 0 的单调性,属中档题.
12.(1) SKIPIF 1 < 0
(2)1
【解析】
【分析】
(1)首先将题意转化为 SKIPIF 1 < 0 恒成立,先证明 SKIPIF 1 < 0 恒成立,再分类讨论 SKIPIF 1 < 0 的范围即可得到答案.
(2)首先求导得到 SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 ,根据 SKIPIF 1 < 0 的正负性得到 SKIPIF 1 < 0 的单调性,再利用隐零点求解函数的最值即可.
(1)因为 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,所以 SKIPIF 1 < 0 恒成立,即 SKIPIF 1 < 0 恒成立.首先证明 SKIPIF 1 < 0 恒成立,即证 SKIPIF 1 < 0 恒成立.设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为增函数, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为减函数,所以 SKIPIF 1 < 0 ,即证: SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立.当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,当 SKIPIF 1 < 0 时,若 SKIPIF 1 < 0 不满足 SKIPIF 1 < 0 ,故舍去.综上: SKIPIF 1 < 0 .
(2) SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 单调递减, SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 单调递增,所以 SKIPIF 1 < 0 ,因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,因为 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为增函数,所以 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 .
13.(1)答案见解析;
(2)1 SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)求导,再对 SKIPIF 1 < 0 分 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 两种情况讨论得解;
(2)等价于1 SKIPIF 1 < 0 ,令g(x)=1 SKIPIF 1 < 0 ,求出函数 SKIPIF 1 < 0 的最小值即得解.
(1)解: f(x)的定义域为(0,+∞). SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 .当a≤0时, SKIPIF 1 < 0 ≤0在 (0,+∞)上恒成立,函数f(x)在(0,+∞)上单调递减.f(x)在(0,+∞)上没有极值点.当a>0时,由 SKIPIF 1 < 0 >0得x SKIPIF 1 < 0 ,所以,f(x)在(0, SKIPIF 1 < 0 )上递减,在( SKIPIF 1 < 0 ,+∞)上递增,即f(x)在x SKIPIF 1 < 0 处有极小值.综上,当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上没有极值点;当a>0时,f(x)在(0,+∞)上有一个极值点.
(2)解:∵函数f(x)在x=1处取得极值, SKIPIF 1 < 0 =a﹣1=0,则a=1,从而f(x)=x﹣1﹣lnx.因此f(x)≥bx﹣2 ,即1 SKIPIF 1 < 0 ,令g(x)=1 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 ≥0得x≥e2则g(x)在(0,e2)上递减,在(e2,+∞)上递增, SKIPIF 1 < 0 ,故实数b的最大值是1 SKIPIF 1 < 0 .
14.(1)答案见解析
(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)求出函数的导函数,分 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 两种情况讨论,分别求出函数的单调区间;
(2)依题意可得 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,令 SKIPIF 1 < 0 ,再分 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 三种情况讨论,结合函数的单调性计算可得.
(1)解:由 SKIPIF 1 < 0 知定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ① SKIPIF 1 < 0 时,在 SKIPIF 1 < 0 上 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;② SKIPIF 1 < 0 时,当 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减.
(2)解:由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ①当 SKIPIF 1 < 0 时,在 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 恒成立,所以 SKIPIF 1 < 0 不可能; ②当 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减且 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,故在 SKIPIF 1 < 0 上存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则在 SKIPIF 1 < 0 上 SKIPIF 1 < 0 单调递增,所以 SKIPIF 1 < 0 与题不符. 当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,所以 SKIPIF 1 < 0 ,符合题意. 综上所述, SKIPIF 1 < 0
15.(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减; SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 单调递减;(3)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)求得导函数,利用导数的几何意义得到切线的斜率,进而得出切线方程;
(2)分类讨论,函数的定义域,在定义域内研究讨论导数的正负,进而得到单调性;
(3)解法1:等价转化为 SKIPIF 1 < 0 .先将不等式左边看成以a为自变量的函数,设 SKIPIF 1 < 0 ,利用导数研究其单调性,进而得到
SKIPIF 1 < 0 .由(1)可知,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,然后利用 SKIPIF 1 < 0 放缩证得;
解法2:(3)不等式 SKIPIF 1 < 0 等价于 SKIPIF 1 < 0 .
由(1)可知,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,先利用 SKIPIF 1 < 0 ,得到 SKIPIF 1 < 0 ,从而为证原不等式,只需证 SKIPIF 1 < 0
构造函数 SKIPIF 1 < 0 ,利用导数研究其单调性,进而得证.
【详解】
(1) SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
于是点 SKIPIF 1 < 0 处切线方程为: SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
(2)若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 定义域 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减.
若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 定义域为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 单调递减.
解法1:(3)不等式 SKIPIF 1 < 0 等价于 SKIPIF 1 < 0 .
设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
而 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减,所以 SKIPIF 1 < 0 .
由(1)可知,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 .所以
SKIPIF 1 < 0 .
因此当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .
解法2:(3)不等式 SKIPIF 1 < 0 等价于 SKIPIF 1 < 0 .
由(1)可知,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,从而 SKIPIF 1 < 0 .
设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增.
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 .因此 SKIPIF 1 < 0 .
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .
【点睛】
利用 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 进行放缩是解决同时含有指数对数的不等式证明得常用方法,值得注意体会和掌握.
16.(1)f(x)在(0, SKIPIF 1 < 0 )上单调递减,在( SKIPIF 1 < 0 ,+∞)上单调递增;(2)(0, SKIPIF 1 < 0 );(3)k>1﹣ln2,证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)求导得 SKIPIF 1 < 0 ,分析 SKIPIF 1 < 0 的正负,进而可得f(x)的单调性,即可得出答案.
(2)求出f(x)min,令h(x)= SKIPIF 1 < 0 ,求出h(x)min,只需f(x)min>g(x)min,即可得出答案.
(3)当m=2时,f(x)=lnx+ SKIPIF 1 < 0 ,分析f(x)的单调性,进而可得f(x)min,若f(x)=k有两个实数根x1,x2,且0<x1< SKIPIF 1 < 0 <x2,则k>1﹣ln2,且lnx1+ SKIPIF 1 < 0 =k①,lnx2+ SKIPIF 1 < 0 =k②,推出lnx1=lnx2+ SKIPIF 1 < 0 ﹣ SKIPIF 1 < 0 ,f(x1)﹣f(1﹣x2)=lnx2+ SKIPIF 1 < 0 ﹣ln(1﹣x2)﹣ SKIPIF 1 < 0 ,令F(x)=lnx+ SKIPIF 1 < 0 ﹣ln(1﹣x)﹣ SKIPIF 1 < 0 ,x> SKIPIF 1 < 0 ,求导分析F(x)的单调性,进而可得f(x1)<f(1﹣x2),再结合f(x)在(0, SKIPIF 1 < 0 )上单调递减,即可得出答案.
【详解】
解:(1) SKIPIF 1 < 0 ,
令f′(x)>0,得x> SKIPIF 1 < 0 ,
令f′(x)<0,得0<x< SKIPIF 1 < 0 ,
所以f(x)在(0, SKIPIF 1 < 0 )上单调递减,在( SKIPIF 1 < 0 ,+∞)上单调递增.
(2)由(1)知,f(x)min=f( SKIPIF 1 < 0 )=ln SKIPIF 1 < 0 =1﹣lnm,
令h(x)= SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0 ,x∈(0,3),
h′(x)= SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0 ,
在x∈(2,3)上,h′(x)>0,h(x)单调递增,
在x∈(0,2)上,h′(x)<0,h(x)单调递减,
所以h(x)min=h(2)= SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0 ,
所以1﹣lnm> SKIPIF 1 < 0 ,
所以0<m< SKIPIF 1 < 0 ,
所以m的取值范围是(0, SKIPIF 1 < 0 ).
(3)当m=2时,f(x)=lnx+ SKIPIF 1 < 0 ,
由(1)可知f(x)在(0, SKIPIF 1 < 0 )上单调递减,在( SKIPIF 1 < 0 ,+∞)上单调递增,
f(x)min=f( SKIPIF 1 < 0 )=ln SKIPIF 1 < 0 =1﹣ln2>0,
若f(x)=k有两个实数根x1,x2,且0<x1< SKIPIF 1 < 0 <x2,
则k>1﹣ln2,
所以lnx1+ SKIPIF 1 < 0 =k①,lnx2+ SKIPIF 1 < 0 =k②,
得lnx1+ SKIPIF 1 < 0 =lnx2+ SKIPIF 1 < 0 ,
所以lnx1=lnx2+ SKIPIF 1 < 0 ﹣ SKIPIF 1 < 0 ,
f(x1)﹣f(1﹣x2)=lnx1+ SKIPIF 1 < 0 ﹣ln(1﹣x2)﹣ SKIPIF 1 < 0
=(lnx2+ SKIPIF 1 < 0 ﹣ SKIPIF 1 < 0 )+ SKIPIF 1 < 0 ﹣ln(1﹣x2)﹣ SKIPIF 1 < 0
=lnx2+ SKIPIF 1 < 0 ﹣ln(1﹣x2)﹣ SKIPIF 1 < 0
令F(x)=lnx+ SKIPIF 1 < 0 ﹣ln(1﹣x)﹣ SKIPIF 1 < 0 ,x> SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
= SKIPIF 1 < 0 ,
因为x> SKIPIF 1 < 0 ,
所以﹣4x2+4x﹣1<0,即F′(x)<0,
所以F(x)在( SKIPIF 1 < 0 ,+∞)单调递减,
所以F(x)<F( SKIPIF 1 < 0 )= SKIPIF 1 < 0
所以f(x1)<f(1﹣x2),
因为0<x1< SKIPIF 1 < 0 <x2,
所以﹣ SKIPIF 1 < 0 >﹣x2,即1﹣ SKIPIF 1 < 0 >1﹣x2,
所以0<1﹣x2< SKIPIF 1 < 0 ,
因为f(x)在(0, SKIPIF 1 < 0 )上单调递减,
所以x1>1﹣x2,
所以x1+x2>1,得证.
【点睛】
关键点点睛:
1.对于若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,使 SKIPIF 1 < 0 成立,转化为 SKIPIF 1 < 0 是关键;
2.对于双变量问题,我们要想办法找到两变量之间的关系,进而利用关系消元,达到转化为单变量问题;
3.对于不等式的证明,可构造函数,利用用导数求函数最值来研究证明.
17.(1)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递减,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递增.(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)由题意首先对函数二次求导,然后确定导函数的符号,最后确定原函数的单调性即可.
(2)方法一:首先讨论x=0的情况,然后分离参数,构造新函数,结合导函数研究构造所得的函数的最大值即可确定实数a的取值范围.
【详解】
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
由于 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 单调递增,注意到 SKIPIF 1 < 0 ,故:
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递减,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递增.
(2) [方法一]【最优解】:分离参数
由 SKIPIF 1 < 0 得, SKIPIF 1 < 0 ,其中 SKIPIF 1 < 0 ,
①.当x=0时,不等式为: SKIPIF 1 < 0 ,显然成立,符合题意;
②.当 SKIPIF 1 < 0 时,分离参数a得, SKIPIF 1 < 0 ,
记 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 单调递增, SKIPIF 1 < 0 ,
故函数 SKIPIF 1 < 0 单调递增, SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 可得: SKIPIF 1 < 0 恒成立,
故当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减;
因此, SKIPIF 1 < 0 ,
综上可得,实数a的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
[方法二]:特值探路
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立 SKIPIF 1 < 0 .
只需证当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立.
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 .
只需证明 SKIPIF 1 < 0 ⑤式成立.
⑤式 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递减;
当 SKIPIF 1 < 0 单调递增;
当 SKIPIF 1 < 0 单调递减.
从而 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,⑤式成立.
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立.
综上 SKIPIF 1 < 0 .
[方法三]:指数集中
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立 SKIPIF 1 < 0 ,
记 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
①.当 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增,又 SKIPIF 1 < 0 ,所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,不合题意;
②.若 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 时,则当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增,又 SKIPIF 1 < 0 ,
所以若满足 SKIPIF 1 < 0 ,只需 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 成立;
③当 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,又由②可知 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 成立,所以 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,
所以 SKIPIF 1 < 0 时,满足题意.
综上, SKIPIF 1 < 0 .
【整体点评】
导数是研究函数的单调性、极值(最值)最有效的工具,而函数是高中数学中重要的知识点,本题主要考查利用导数解决恒成立问题,常用方法技巧有:
方法一,分离参数,优势在于分离后的函数是具体函数,容易研究;
方法二,特值探路属于小题方法,可以快速缩小范围甚至得到结果,但是解答题需要证明,具有风险性;
方法三,利用指数集中,可以在求导后省去研究指数函数,有利于进行分类讨论,具有一定的技巧性!
18.(1)单调递增区间为 SKIPIF 1 < 0 ,单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 .
(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,求得 SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 ,求得 SKIPIF 1 < 0 ,进而得到 SKIPIF 1 < 0 的符号,即可求解;
(2)由 SKIPIF 1 < 0 ,得到 SKIPIF 1 < 0 恒成立,设 SKIPIF 1 < 0 ,利用导数求得函数 SKIPIF 1 < 0 的单调性和最值,转化为 SKIPIF 1 < 0 恒成立,集合 SKIPIF 1 < 0 ,即可求解.
(1)
解:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,
可得 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ;由 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以函数 SKIPIF 1 < 0 的单调递增区间为 SKIPIF 1 < 0 ,单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)
解:若要使得 SKIPIF 1 < 0 ,只需 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
设 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ;由 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 为单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
于是需要 SKIPIF 1 < 0 恒成立,即 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
由(1)可得:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,从而 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
用 SKIPIF 1 < 0 替换上式中的 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
结合 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
要使得 SKIPIF 1 < 0 恒成立,则 SKIPIF 1 < 0 ,即实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围 SKIPIF 1 < 0 .
19.(1)(ⅰ)证明见解析;(ⅱ)证明见解析;(2) SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)通过研究导函数 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的正负情况判断 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的单调性,进而得到最值,即证结论;
(2)先代入化简为 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,构造函数 SKIPIF 1 < 0 ,通过两次求导判断其导函数的的单调性,再对a进行分类讨论,结合(1)中结论判断 SKIPIF 1 < 0 能否成立,即得结果.
【详解】
解:(1)(ⅰ)证明:由 SKIPIF 1 < 0 可知 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 单调递减,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 单调递增,当 SKIPIF 1 < 0 时,函数 SKIPIF 1 < 0 有最小值 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ;
(ⅱ)证明:由 SKIPIF 1 < 0 可知, SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 单调递减,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 单调递增,当 SKIPIF 1 < 0 时,函数 SKIPIF 1 < 0 有最小值 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 .
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,而 SKIPIF 1 < 0 ,
故不等式等价于当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立.
设函数 SKIPIF 1 < 0 .
则 SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
结合(1)(ⅰ)问结论 SKIPIF 1 < 0 知, SKIPIF 1 < 0 ,
故函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增.
若 SKIPIF 1 < 0 ,则当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 在在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,又 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,满足题意;
若 SKIPIF 1 < 0 ,因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
结合(1)(ⅱ)问结论 SKIPIF 1 < 0 可知, SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,故存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,此时 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,即当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,不符题意.
故实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
【点睛】
关键点点睛:
第一问中证明不等式的关键在于利用函数导数研究最值,第二问的解题关键在于分类讨论后巧妙利用(1)中结论进行判断,突破难点.
20.(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)见解析
【解析】
【分析】
(1)构造函数 SKIPIF 1 < 0 ,求导,分类讨论得函数最值即可求解;(2)由题意得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,等价证明 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,构造函数 SKIPIF 1 < 0 求导证明即可
【详解】
(1)令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
当 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 恒成立, SKIPIF 1 < 0 在R上单调递增, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 不合题意,故舍去
当 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 则 SKIPIF 1 < 0 ,故当 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减;当 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ; SKIPIF 1 < 0 单调递增,故 SKIPIF 1 < 0
令 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 递增,在 SKIPIF 1 < 0 递减,故 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0
故a的取值集合为 SKIPIF 1 < 0
(2)方程f(x)-g(x)=0有两个不同的根x1,x2
不妨令x1
因为 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 单调递增, SKIPIF 1 < 0 得证
【点睛】
本题关键是利用 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,等价证明 SKIPIF 1 < 0 ,构造函数证明
21.(1) SKIPIF 1 < 0 (2)证明见解析 (3)存在 SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)求出函数 SKIPIF 1 < 0 得到函数大单调性,从而得到函数的极大值.
(2)由(1)可得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,然后可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,相加可证明.
(3) SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的图象在 SKIPIF 1 < 0 处有公共点 SKIPIF 1 < 0 ,设函数 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 存在“分界线” SKIPIF 1 < 0 ,由令 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 求出参数 SKIPIF 1 < 0 的值,再证明 SKIPIF 1 < 0 成立即可.
【详解】
(1) SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
由 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减.
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 有极大值 SKIPIF 1 < 0
(2)由(1)可知, SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的最大值,即 SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 (当且仅当 SKIPIF 1 < 0 时等号成立)
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,取 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0
则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
由上面不等式相加得 SKIPIF 1 < 0
即 SKIPIF 1 < 0
即 SKIPIF 1 < 0
(3)设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增.
所以 SKIPIF 1 < 0
即 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的图象在 SKIPIF 1 < 0 处有公共点 SKIPIF 1 < 0
设函数 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 存在“分界线” SKIPIF 1 < 0
令 SKIPIF 1 < 0
由 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,
即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,
SKIPIF 1 < 0 成立,而 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
再证明 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 恒成立.
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减.
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 有最大值,即 SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 恒成立.
综上所述,可得 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0
故函数 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 存在 “分界线” SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0
【点睛】
本题考查利用导数求函数的极值,利用导数证明不等式,考查恒成立求参数,考查转化思想的应用,属于难题.
22.(1) SKIPIF 1 < 0
(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)求 SKIPIF 1 < 0 ,利用导数的几何意义求得在点 SKIPIF 1 < 0 处切线方程,由在 SKIPIF 1 < 0 轴上的截距为 SKIPIF 1 < 0 列方程即可得 SKIPIF 1 < 0 的值;
(2)由所给的不等式分离 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,利用导数判断 SKIPIF 1 < 0 的单调性和最小值,由 SKIPIF 1 < 0 即可求解.
(1)
函数 SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
则在点 SKIPIF 1 < 0 处切线的斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,
所以函数 SKIPIF 1 < 0 的图象在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程为: SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为其在 SKIPIF 1 < 0 轴上的截距为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 .
(2)
SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 对于 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
当 SKIPIF 1 < 0 时,令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
再令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 使 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,使 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,又因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以实数 SKIPIF 1 < 0 的最大整数值是 SKIPIF 1 < 0 .
【点睛】
方法点睛: 若不等式 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 是实参数)恒成立,将 SKIPIF 1 < 0 转化为 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 恒成立,进而转化为 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 的最值即可.
23.(1)见解析;
(2) SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)求导得到导函数后,设为 SKIPIF 1 < 0 进行再次求导,可判断出当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,从而得到 SKIPIF 1 < 0 单调性,由零点存在定理可判断出唯一零点所处的位置,证得结论;(2)构造函数 SKIPIF 1 < 0 ,通过二次求导可判断出 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;分别在 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的情况下根据导函数的符号判断 SKIPIF 1 < 0 单调性,从而确定 SKIPIF 1 < 0 恒成立时 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【详解】
(1) SKIPIF 1 < 0
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
当 SKIPIF 1 < 0 时,令 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减
又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
即当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 无零点,即 SKIPIF 1 < 0 无零点
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0
又 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上的唯一零点
综上所述: SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 存在唯一零点
(2)若 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 恒成立
令 SKIPIF 1 < 0
则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
由(1)可知, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减
且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
①当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增
SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 恒成立
②当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减
又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,即 SKIPIF 1 < 0 恒成立
③当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增
SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,可知 SKIPIF 1 < 0 不恒成立
④当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减 SKIPIF 1 < 0
可知 SKIPIF 1 < 0 不恒成立
综上所述: SKIPIF 1 < 0
【点睛】
本题考查利用导数讨论函数零点个数、根据恒成立的不等式求解参数范围的问题.对于此类端点值恰为恒成立不等式取等的值的问题,通常采用构造函数的方式,将问题转变成函数最值与零之间的比较,进而通过导函数的正负来确定所构造函数的单调性,从而得到最值.
24.(1)证明见解析;(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)由题可知 SKIPIF 1 < 0 等价于 SKIPIF 1 < 0 ,构造函数利用导数可证;
(2)利用导数判断函数单调性,可求函数的极值,再结合零点存在性定理可证.
【详解】
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 等价于 SKIPIF 1 < 0 .
设 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增,
故 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
于是当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .
(2) SKIPIF 1 < 0 定义域为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
若 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 单调递增.
SKIPIF 1 < 0 ,
所以函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上没有零点;
因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 时,由(1)可知 SKIPIF 1 < 0 ,
∴函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上有一个零点;
综上所述, SKIPIF 1 < 0 有且仅有一个零点.
25.(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)对f(x)求导,再求出导函数在0处的导数值,利用点斜式写出方程而得;
(2)不等式恒成立,等价转化为 SKIPIF 1 < 0 ,构建新函数,分类讨论求其最小值不小于0而得解.
【详解】
(1) SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,
又∵ SKIPIF 1 < 0 ,∴函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 ),
∴ SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
①当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 为增函数,故 SKIPIF 1 < 0 恒成立,即 SKIPIF 1 < 0 .
②当 SKIPIF 1 < 0 时,∵ SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上为增函数,且 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
故存在唯一 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 .
则当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为减函数, SKIPIF 1 < 0 ,此时与 SKIPIF 1 < 0 恒成立矛盾.
综上所述, SKIPIF 1 < 0 .
【点睛】
利用导数解决含参函数问题,求导后不能准确判断导数值的正负,还需二次求导判断一阶导数的单调性,再分类讨论解决.
26.(Ⅰ)见解析(Ⅱ) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(Ⅰ)利用导数可判断函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,即可证得:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,问题得证.
(Ⅱ)求得: SKIPIF 1 < 0 ,对 SKIPIF 1 < 0 的范围分类讨论,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,即可得到 SKIPIF 1 < 0 恒成立;当 SKIPIF 1 < 0 时,利用(Ⅰ)中结论可判断:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 不符合题意,问题得解
【详解】
解:(Ⅰ)证明: SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .
(Ⅱ) SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
∴ SKIPIF 1 < 0 恒成立;
当 SKIPIF 1 < 0 时,∵ SKIPIF 1 < 0 对任意 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,不符合题意.
综上, SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
【点睛】
本题主要考查了利用导数证明不等式成立,还考查了分类思想、转化能力及计算能力,属于难题.
27.(1) SKIPIF 1 < 0 ;
(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)对函数 SKIPIF 1 < 0 求导,利用导数探讨函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上的单调性即可计算作答.
(2)利用(1)中信息求出 SKIPIF 1 < 0 并探讨其单调性,借助单调性构造函数,结合不等式性质即可推理作答.
(1)
依题意, SKIPIF 1 < 0 ,求导得 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
于是得 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 上都是单调递增的,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
于是得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 成立,即 SKIPIF 1 < 0 ,因此, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 的值域是 SKIPIF 1 < 0 .
(2)
由(1)知, SKIPIF 1 < 0 ,求导得 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
显然 SKIPIF 1 < 0 在R上单调递增,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上 单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
则 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,于是得 SKIPIF 1 < 0 在R上单调递增,
令 SKIPIF 1 < 0 ,求导得 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,当且仅当 SKIPIF 1 < 0 时取“=”,即有 SKIPIF 1 < 0 在R上单调递增,
而 SKIPIF 1 < 0 ,即当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
因此, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增, SKIPIF 1 < 0 ,于是得 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,于是得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 成立.
【点睛】
关键点睛:涉及不等式恒成立问题,将给定不等式等价转化,构造函数,再探讨函数的性质是解决问题的关键.
28.(1) SKIPIF 1 < 0
(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)求出函数的导数,判断函数单调性,求出函数在 SKIPIF 1 < 0 时的极值,可得答案;
(2)将 SKIPIF 1 < 0 ,并由此构造函数
SKIPIF 1 < 0 ,根据题意可判断 SKIPIF 1 < 0 为其最小值,由此判断1为 SKIPIF 1 < 0 的极值点,因此可求得得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,再分别证明在 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 时满足题意,则可得答案.
(1)
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的单调性和极值情况如下表:
所以, SKIPIF 1 < 0 的值域为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
∵在 SKIPIF 1 < 0 内 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,则1为 SKIPIF 1 < 0 的极值点,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
∴在 SKIPIF 1 < 0 内 SKIPIF 1 < 0 为减函数;在 SKIPIF 1 < 0 内 SKIPIF 1 < 0 为增函数,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 成立.
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 为减函数;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 为增函数.
∴ SKIPIF 1 < 0 (当且仅当 SKIPIF 1 < 0 时等于0).
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 内为增函数,且 SKIPIF 1 < 0 .
所以,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
于是,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 为减函数; SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 为增函数,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 成立.
综上所述,a的取值集合为 SKIPIF 1 < 0 .
【点睛】
本题考查了导数的应用,利用导数判断函数的单调性以及求极值最值问题,考查了利用导数解决不等式成立时求参数的值的问题,综合性较强,计算量很大;解答的关键是合理的变形,从而构造新函数,利用导数解决问题.
x
0
SKIPIF 1 < 0
1
SKIPIF 1 < 0
2
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
-
0
+
19
SKIPIF 1 < 0
0
减函数
极小值 SKIPIF 1 < 0
增函数
6
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