关于一道函数与不等式问题的多解探究
2021-11-03王丽玲
王丽玲


[摘 要] 导数是研究函数与不等式问题的重要工具,也是高中数学的重点知识,在高考中备受命题人青睐. 通常函数与不等式、导数问题解析过程需要转化问题,构造函数,利用导数知识来分析函数性质,问题的解法虽较为多样,但导数始终是解此类题的关键知识. 文章围绕一道函数与不等式问题,开展解法探究,多解思考,并立足教学,提出相应的建议.
[关键词] 函数;导数;不等式;构造;分类讨论
[?]问题探究
问题再现:(2021年八省联考数学卷第22题)已知函数f(x)=ex-sinx-cosx,g(x)=ex+sinx+cosx.
(1)证明:当x>-时,f(x)≥0;
(2)若g(x)≥2+ax,求a.
问题解析:上述是一道函数与不等式压轴题,考查函数与不等式、导数的相关知识,问题所涉两问均可归为不等式成立问题,可利用导数来研究函数的性质. 常规思路是基于不等式构造函数,利用函数对应的导函数来研究其性质,逐步探究函数的值域,从而证明不等式或转化不等式问题.
(1)x的取值范围影响f(x),需要分别讨论x在
-,-
,
-,0
和[0,+∞)三个区间内的情形,具体如下.
①当x∈
-,-
时,f(x)=ex-sin
x+
>0;
②当x∈
-,0
时,f′(x)=ex-cosx+sinx,f′(0)=0,f″(x)=ex+sinx+cosx=ex+sin
x+
>0,则函数f′(x)在
-,0
上单调递增,则有f′(x) -,0 上单调递减,则f(x)>f(0)=0; ③当x=0时,由函数的解析式可得f(0)=1-0-1=0,当x∈[0,+∞)时,构造函数H(x)=-sinx+x(x≥0),则H′(x)=-cosx+1≥0,故函数H(x)在区间[0,+∞)上单调递增,从而有H(x)≥H(0)=0,即-sinx≥ -x,则函数f(x)=ex-sinx-cosx≥ex-x-1. 令y=ex-x-1,对其求导可得y′=ex-1,当x≥0时,y′≥0,故y=ex-x-1在区间[0,+∞)上单调递增,所以函数的最小值y=e0-0-1=0,推理可得ex-x-1≥0,故函数f(x)=ex-sinx-cosx≥ex-x-1≥0. 综上可知,当x>-时,f(x)≥0. (2)该问探究g(x)≥2+ax时a的取值,其中a为参数,可归为含参不等式恒成立问题,参数a的取值将影响到不等式的成立,常见的方法是分离参数法. ①当x=0时,g(0)=2,显然不等式g(x)≥2+ax时,有a∈R. ②当x>0时,g(x)≥2+ax等价于a≤,记F(x)=,对应导函数F′(x)……
