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导数与不等式的证明及恒成立问题中的易错题剖析

2022-05-23练中彬

中学生数理化·高三版 2022年5期
关键词:易错剖析单调

练中彬

导数与不等式的证明及恒成立问题是高考考查的重点内容之一,也是同学们学习的难点,该类题主要涉及函数、方程、导数等知识,也涉及构造函数、数形结合、分类讨论、分离参数、放缩、转化等方法,对提升同学们的逻辑推理与数学运算有极大的帮助。下面就导数与不等式的证明及恒成立问题中的易错点归类总结。

一、构造函数证明不等式

例1

证明:

易错剖析:当待证不等式的两边含有同一个变量时,一般地,可以直接构造“左减右”或“右减左”的函数,通过研究其单调性等相关函数性质证明不等式。

二、放縮法证明不等式

例2 已知函数f(x)=1nx-ax+1。

(1)若对任意xE(0,+o),f(x)≤0恒成立,求a的取值范围;

(2)求证:

解析:

易错剖析:解答本题第(2)问的关键是利用lnx≤x—1(x>0)进行放缩。

例3

证明:

易错剖析:若某些不等式直接构造函数不易求最值,则可利用条件与不等式的性质,适当放缩后,再构造函数进行证明。

三、分离e和lnx证明不等式

例4 已知函数f(x)=ex2-xlnx,

证明:

易错剖析:(1)当直接求导比较复杂或无从下手时,可将待证式进行变形,构造两个都便于求导的函数,从而找到可以传递的中间量,达到证明的目的。(2)本题中将原不等式,便于探求构造的函数h(x)=1nx+1/2和φ(x)=ex—e的单调性,分别求出h(x)的最小值与φ(x)的最大值,借助“中间媒介”证明不等式。

四、分拆函数法证明不等式

例5 已知函数f(x)=elnx-ax (aER)。

(1)讨论函数f(x)的单调性;

(2)当a=e时,证明:xf(x)-e+ 2ex≤0。

解析:

综上可得,当x>0时,f(x)≤g(x),即f(x)≤-2e,即xf(x)-e+2ex≤0。

易错剖析:①当直接求导比较复杂或无从下手时,可将待证式进行变形,构造两个都便于求导的函数,从而找到可以传递的中间量,达到证明的目的。②在证明的过程中,等价转化是关键,在证得g(x)mn≥f(x)mx恒成立时,可以得到f(x)≤g(x)恒成立。

五、不等式恒成立问题

例6 已知函数f(x)=x2+2/2,g(x)=(1/2)-m,若Vx1E[1,2],3x2E[-1, 1],使f(x1)≥g(x2),求实数m的取值范围。

解析:

易错剖析:本题易错的地方是误解“任意性”与“存在型”的关系,得到如下错解:因为f'(x)=2(x°=1),x[1,2],所以f'(x)≥ 0,f(x)在[1,2]上单调递增,f(x)mn=f(1)=3。函数g(x)=(/2)—m在R上单调递减,则Vx1E[1,2],3x2E[-1,1],使 f(x1)≥g(x2)成立,只需f(x1)mn≥ g(x2)max,所以2-m≤3,解得m≥-1。

在高考中,导数与不等式的证明及恒成立问题一般出现在压轴题的位置,因此,我们既要掌握通性通法,又要避开易犯的错误,才可以决胜高考。

(责任编辑王福华)C403D9D1-67BC-4F41-B331-570E18E3DC79

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