12
[解] (1)h(x)=ln x-ax-2x,x∈(0,+∞),
2
1
所以h′(x)=-ax-2,由于h(x)在(0,+∞)上存在单调递减区间,
x1
所以当x∈(0,+∞)时,-ax-2<0有解,
x12
即a>2-有解.
xx12
设G(x)=2-,
xx所以只要a>G(x)min即可.
2
?1?而G(x)=?-1?-1,
?x?
所以G(x)min=-1.
所以a>-1且a≠0,即a的取值范围是(-1,0)∪(0,+∞). (2)由h(x)在[1,4]上单调递减得,
1
当x∈[1,4]时,h′(x)=-ax-2≤0恒成立,
x12
即a≥2-恒成立.
xx2
?1?所以a≥G(x)max,而G(x)=?-1?-1,
?x?
1
因为x∈[1,4],所以x∈
,
7
所以G(x)max=-(此时x=4),
167
所以a≥-16且a≠0,即a的取值范围是[母题探究]
1.(变问法)若函数h(x)=f(x)-g(x)在[1,4]上单调递增,求a的取值范围. [解] 由h(x)在[1,4]上单调递增得,当x∈[1,4]时,h′(x)≥0恒成立, 12
所以当x∈[1,4]时,a≤2-恒成立,
∪(0,+∞).
xx?12?又当x∈[1,4]时,?2-?min=-1(此时x=1), xx?
?
所以a≤-1且a≠0,即a的取值范围是(-∞,-1].
2.(变问法)若函数h(x)=f(x)-g(x)在[1,4]上存在单调递减区间,求a的取值范围.
[解] h(x)在[1,4]上存在单调递减区间, 则h′(x)<0在[1,4]上有解, 12
所以当x∈[1,4]时,a>2-有解,
xx?12?又当x∈[1,4]时,?2-?min=-1,
?xx?
所以a>-1,且a≠0.即a的取值范围是(-1,0)∪(0,+∞).
3.(变条件)若函数h(x)=f(x)-g(x)在[1,4]上不单调,求a的取值范围. [解] 因为h(x)在[1,4]上不单调, 所以h′(x)=0在(1,4)上有解, 12
即a=2-有解,
xx12
令m(x)=2-,x∈(1,4),
xx7则-1<m(x)<-,
16
7??所以实数a的取值范围为?-1,-?. 16??
(1)f(x)在D上单调递增(减),只要满足f′(x)≥0(≤0)在D上恒成
立即可.如果能够分离参数,则可分离参数后转化为参数值与函数最值之间的关系.
(2)二次函数在区间D上大于零恒成立,讨论的标准是二次函数的图象的对称轴与区间
D的相对位置,一般分对称轴在区间左侧、内部、右侧进行讨论.
3x 已知函数f(x)=a-2x2+ln x在区间[1,2]上为单调函数,求a的取值范
围.
31
[解] f′(x)=-4x+,若函数f(x)在区间[1,2]上为单调函数,即在[1,2]
ax3131
上,f′(x)=-4x+≥0或f′(x)=-4x+≤0,
axax3131
即-4x+≥0或-4x+≤0在[1,2]上恒成立,
aaxax3131即≥4x-或≤4x-.
xax1
令h(x)=4x-,因为函数h(x)在[1,2]上单调递增,
x333153所以≥h(2)或≤h(1),即≥或≤3,
aaa2a2
解得a<0或0<a≤或a≥1.
5
考点4 利用导数比较大小或解不等式
用导数比较大小或解不等式,常常要构造新函数,把比较大小或求解不等式的
问题转化为利用导数研究函数单调性的问题,再由单调性比较大小或解不等式.
常见构造的辅助函数形式有:
(1)已知函数f(x)是定义在R上的偶函数,设函数f(x)的导函数为f′
(x),若对任意x>0都有2f(x)+xf′(x)>0成立,则( )
A.4f(-2)<9f(3) C.2f(3)>3f(-2)
B.4f(-2)>9f(3) D.3f(-3)<2f(-2)
(2)设f(x)是定义在R上的奇函数,f(2)=0,当x>0时,有<0恒成立,则不等式xf(x)>0的解集是 .
2
xf′(x)-f(x)
x2
(1)A (2)(-∞,-2)∪(0,2) [(1)根据题意,令g(x)=xf(x),其导数
2
g′(x)=2xf(x)+x2f′(x),又对任意x>0都有2f(x)+xf′(x)>0成立,则当x>0时,有g′(x)=x(2f(x)+xf′(x))>0恒成立,即函数g(x)在(0,+∞)上为增函数,又由函数f(x)是定义在R上的偶函数,则f(-x)=f(x),则有g(-x)=(-x)f(-x)=xf(x)=g(x),即函数g(x)也为偶函数,则有g(-2)=g(2),且g(2)<g(3),则有g(-2)<g(3),即有4f(-2)<9f(3).故选A.
2
2
(2)令φ(x)=∴φ(x)=
f(x)
,∵当x>0时,x
f(x)
在(0,+∞)上为减函数,又φ(2)=0, x∴在(0,+∞)上,当且仅当0<x<2时,φ(x)>0, 此时xf(x)>0.
又f(x)为奇函数,∴h(x)=xf(x)也为奇函数.
2
2
故xf(x)>0的解集为(-∞,-2)∪(0,2).]
如本例(1)已知条件“2f(x)+xf′(x)>0”,需构造函数g(x)=x2f(x),求导后得x>0时,g′(x)>0,即函数g(x)在(0,+∞)上为增函数,从而问题
2
f(x)
得以解决.而本例(2)则需构造函数φ(x)=x解决.
1
2.已知函数f(x)(x∈R)满足f(1)=1,且f(x)的导函数f′(x)<,则不等式
2
f(x)<+的解集为 .
2
2
1
(-∞,-1)∪(1,+∞) [由题意构造函数F(x)=f(x)-x,则F′(x)=
2
2
x21
f′(x)-.因为f′(x)<,所以F′(x)=f′(x)-<0,即函数F(x)在R上单
调递减.
12
因为f(x)<+,f(1)=1,所以f(x)-<f(1)-,所以F(x)<F(1),
2222
2
2
1
21212
x21x2
又函数F(x)在R上单调递减,所以x>1,即x∈(-∞,-1)∪(1,+∞).]
2
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