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求解极值点偏移问题的两个技巧

2021-11-10申一鸣

语数外学习·高中版中旬 2021年7期
关键词:技巧

申一鸣

所谓极值点偏移,是指函数f(x)的极值点x0与区间(x1,x2)上的中点不相等.极值点偏移问题主要考查函数的图象和性质、不等式的性质、方程的根的判别式、韦达定理等.解答极值点偏移问题的关键在于,正确处理两根之间的关系,确保不等式恒成立.解答此类问题主要有两个技巧:差值代换和比值代换.下面,我们结合一道典型例题来进行探讨.

例题:已知函数f(x)=xe-x,若0<x1<x2,且f(x1)=f(x2),求证:3x1+x2>3.

题目中出现了两个变量x1、x2,求解的难度较大.我们需根据已知条件建立关于x1、x2的关系式,灵活运用函数的图象和性质、不等式的性质、方程的根的判别式、韦达定理等进行推理、运算,由已知条件逐步向目标式靠近.我们可以运用差值代換和比值代换两个技巧来求解.

一、差值代换

运用差值代换技巧求解极值点偏移问题,需首先令t=x2-x1,消去其中的一个变量x1或x2,将函数转化关于变量t的式子,通过探讨函数的单调性、极值,从而证明结论.在解答本题时,要先设t=x2-x1,而3x1+x2>3等价于,可构造函数g(t)(t-3)et+3t+3,并运用导数法对其性质和图象进行深入探讨,从而证明结论成立.

解:∵0<x1<x2,且f(x1)=f(x2),

∴,,

令t=X2-X1,t=(et-1)X1

∴,,

∴3x1+x2>3等价于,

设g(t)=(t-3)et+3t+3(t>0)

∴g′(t)=(t-2)et+3,

令h(t)=(t-2)et+3,∴h′(t)=(t-1)et

当0<t<1时,h′(t)<0,h(t)在(0,1)上单调递减;当t>1时,h′(t)>0,h(t)在(1,+∞)上单调递增;h(t)≥h(1)=3-e>0,

∴g′(t)>0,g(t)在(0,+∞)上单调递增,g(t)>0,∴3x1+x2>3.

二、比值代换

所谓比值代换,是指通过引入变量,将极值点偏移问题转变为关于t的函数问题来求解的技巧.在研究f(t)时,可先对其进行求导,分析导函数与0之间的关系,进而判断出函数的单调性,求得最值,从而证明结论.对于本题,可先令,则、,而目标式可等价于,构造……

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