【详解】(Ⅰ)(Ⅱ)实际上是证明令所以注意到又因为因此当所以当由于所以
在在
,由题设时,,
上单调递减,在
,
,而,则
上单调递增;
,所以的图象在切线
的上方.
,在
, 唯一的极小值. ,所以使得
; ;
时,
单调递减; 时等号成立;
;
上单调递减,所以存在在唯一的或者或者,所以
时,时,
,当单调递增,当
时,
,当且仅当
成立.
时,不等式
【点睛】利用导数证明不等式常见类型及解题策略(1) 构造差函数.根据差函数导函数符号,确定差
函数单调性,利用单调性得不等量关系,进而证明不等式.(2)根据条件,寻找目标函数.一般思路为利用条件将求和问题转化为对应项之间大小关系,或利用放缩、等量代换将多元函数转化为一元函数. 21.已知函数(Ⅰ)若(Ⅱ)若
,求曲线
,判断函数
. 在点
处的切线方程;
的零点个数,并说明理由. (Ⅱ)详见解析
【答案】(Ⅰ)【解析】 【分析】 (Ⅰ)把
分别代入原函数及导函数解析式,求得f′(1)及f(1),利用直线方程的点斜式求解;(Ⅱ)求出导
函数的零点,列关于x,f′(x),f(x)变化情况表,求得函数最小值f(a).然后分f(a)>0,f(a)=0,f(a)<0三类分析原函数的零点. 【详解】解:函数f’(x)=(I)若所以曲线
,f’(1)=3,且
,
的定义域为
. ,.
在点(1,f(1))处的切线方程为y-2=3(x-1),即3x-y-1=0.
(舍).
(Ⅱ)令f’(x)=0,得x=a,x,f(x), f’(x)变化情况如下表:
x f’(x)
(0,a) ↘ a 0 极小值 ↗ )=a-2alna
①当②当③当因为所以在因为又所以所以当综上:
时,
时,在上,,所以,且在
在,即,即,即>0,
时,时,
. 无零点. 只有一个零点.
时, ,且
在
上单调递减,
上存在唯一零点;
,
,即
上单调递增,
.
.
上存在唯一零点; 时,时,
有两个零点. 无零点;
只有一个零点;
有两个零点.
【点睛】本题考查利用导数研究过曲线上某点处的切线方程,考查利用导数研究函数的单调性,考查函数零点的判定,是中档题. 22.已知(1)若(2)当
,讨论函数时,若不等式
.
.
的单调性;
在
上恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)见解析;(2)【解析】 【分析】 (1)
的定义域为
,且
,据此确定函数的单调性即可;
(2)由题意可知【详解】(1)∵∴当∴函数(2)当由题意,①若②若显然(i)当∴(ii)当∴存在当∴∴当
在,当,记在
单调递增, 时,当时,,,使时,
. ,时,
时,在
的定义域为
,;
上单调递减;在时,
在
时,显然有
,
在
上恒成立,分类讨论和两种情况确定实数b的取值范围即可.
时,
上单调递增. 上恒成立
恒成立;不符题意.
,则
,
,
时,上单调递增 ,不符合题意
上单调递减;在时,
综上所述,所求的取值范围是
【点睛】本题主要考查导数研究函数的单调性,导数研究恒成立问题,分类讨论的数学思想等知识,意在考查学生的转化能力和计算求解能力.
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