高考数学培优---对数单身狗、指数朋友
【方法点拨】
对数单身狗,指数朋友:
①在证明或处理含对数函数的不等式时,通常要将对数型的函数“独立分离”出来,这样再对新函数求导时,就不含对数了,只需一次就可以求出它的极值点,从而避免了多次求导.这种相当于让对数函数“孤军奋战”的变形过程,我们形象的称之为“对数单身狗”.
由(这里设),则不含超越函数,求解过程简单.
②在证明或处理含指数函数的不等式时,通常要将指数型的函数“结合”起来,即让指数型的函数乘以或除以一个多项式函数,这样再对新函数求导时,只需一次就可以求出它的极值点,从而避免了多次求导.这种相当于让指数函数寻“合作伙伴”的变形过程,我们形象的称之为“指数朋友”.
由,则是一个多项式函数,变形后可大大简化运算.
【典型题示例】
例1 已知函数,当x≥0时,f(x)指数函数求导≥x3+1,则a的取值范围是 .
【答案】
【分析】遇到 f(x)ex+g(x)的形式变形为ex·h(x) ,其求导后的结果是[ex·h(x)]′=ex·[h(x)+h′(x)] ,其导数方程是多项式形式,所以它的根与指数函数无关,有利于更快捷地解决问题.
【解析】等价于.
设函数,则
.
(i)若2a+1≤0,即,则当x∈(0,2)时,>0.所以g(x)在(0,2)单调递增,而g(0)=1,故当x∈(0,2)时,g(x)>1,不合题意.
(ii)若0<2a+1<2,即,则当x∈(0,2a+1)∪(2,+∞)时,g'(x)<0;当x∈(2a+1,2)时,g'(x)>0.所以g(x)在(0,2a+1),(2,+∞)单调递减,在(2a+1,2)单调递增.由于g(0)=1,所以g(x)≤1当且仅当g(2)=(7−4a)e−2≤1,即a≥.所以当时,g(x)≤1.
(iii)若2a+1≥2,即,则g(x)≤.
由于,故由(ii)可得≤1.故当时,g(x)≤1.
综上,a的取值范围是.
点评:解决形如f(x)ex+g(x)常见结论ex≥x+1(有时甚至ex≥x+1),从形的角度看,它揭示了曲线与其切线的位置关系,从数的角度看,它提供了一种将指数型结构转化为多项式型结构的方法,从而顺利突破难点.
例2若不等式对所有都成立,则实数的取值范围是 .
【答案】
【解析】原问题等价于对所有都成立,
令, ,则.
(1)当时,恒成立,即在上单调递增,因而恒成立;
(2)当时,令,则 , 在上单调递减,在上单调递增,,不合题意.
综上所述,实数的取值范围是.
点评:上述解法优势在于,将lnx的系数化“1”后,就可以有效避免求导后再出现对数函数,避免了隐性零点的出现,这是解决对数型函数的精华所在.
【巩固训练】
1.已知ex≥1+ax对任意x∈[0,+∞)成立,则实数a的取值范围是________.
2.已知函数f(x)=ex-1-x-ax2,当x≥0时,f(x)≥0恒成立,则实数a的取值范围为________.
3.已知对任意的,则实数的取值范围是 .
4. 已知关于的方程在上有且只有一个实数根,则实数的取值范围是 .
5. 已知的零点不少于两个,则实数的取值范围是 .
6. 已知有两个零点,则实数的取值范围是 .
7. 已知当时,恒成立,则实数的取值范围是 .
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