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“三招”破解导函数零点不可求问题

2022-04-09葛松

语数外学习·高中版中旬 2022年2期
关键词:三招零点单调

葛松

在导数问题中经常会出现一类导函数的零点不可求的问题.此类问题一般较为复杂,由于导函数的零点不可求,我们很难根据导函数的零点确定函数的单调区间,判断出函数的单调性,求得函数的极值.当零点不可求时,很多同学往往不知所措.下面,笔者介绍三个破解导函数零点不可求问题的“妙招”.

一、多次求导

在导函数的零点不可求出时,可对导函数再一次进行求导,讨论二阶、三阶导函数的解析式及其性质.在解题时,同学们要勇于尝试,通过再次或多次求导,逐步判断出函数的增减性,求得函数的最值,获得问题的答案.

例1 .已知函数 f x=x(ex -1)-ax2,当 x ≥0时,f x≥0,求 a 的取值范围.

解:

解答本题,一共进行了三次求导,使得最后一阶的导数变得简单,这样便能够用后一阶导函数的正负来判断前一阶函数的增减性,使问题顺利得解.

二、设而不求

当导函数的零点不可求时,也可以通过设而不求的方法来解题.先设出零点,将其看作已知的值,把函数的定义域划分为几个单调区间,在每个单调区间上讨论函数的单调性,求得函数的极值、最值.

例2.

解:

本题中求导后的函数为超越式方程,其零点存在,但零点不可求,于是设出零点x0,并确定其范围,然后根据导函数与函数单调性之间的关系确定函数的单调区间,确定函数的最小值点为x0,建立关于x0 的不等式,即可求得 t 的最值.

三、采用放缩法

既然导函数的零点不可求,我们不妨转换解题的思路,不用导数法,而是运用放缩法来解题.在解題时,可根据一些重要的不等式结论,如 ex ≥1 +x、lnx +1≤x、(1+x)n ≥1 +nx(n ≥1,n ∈ N)等来对函数式进行合理放缩.一般在这些重要不等式取等号时,函数式取得最值.

例3 .

证明:

解答本题的关键是根据重要不等式ex ≥1 +x,将目标不等式进行放缩,然后运用不等式的传递性证明结论.

虽然导函数的零点不可求问题很难处理,但是我们只要仔细研究导函数,对其进行多次求导,设出零点,合理进行代换;对函数式进行合理放缩,就能顺利解题.此类问题的运算量较大,同学们在解题的过程中要谨慎计算,避免出错.

(作者单位:安徽省颍上第一中学)

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