模块三大招7不等式证明——主元法(含答案解析).docx

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试卷第=page11页,共=sectionpages33页

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大招7??不等式证明——主元法

我们可以把一元含参函数看成二元函数,如一元含参函数()与二元函数(,)是完全等价的.如果学习了高等数学,就可以用偏导数(把看作常数,求对的导数),又,于是可以得到(常用放缩不等式).那么怎么用不超纲的方法证明当时,函数恒成立呢?

从根本逻辑上看,上面偏导数应用的本质是先将固定,把看作变量,先求出在固定变化的情况下二元函数的最小值,进而得到一个关于的表达式,最后再求出这个表达式的最小值,即可得到二元函数的最小值.

基于这个思路,在处理其他含参问题时可以依葫芦画瓢,先将固定,以参数为主元,得到一个关于的不等式,然后再加以处理.这种处理含参问题的方法就称为主元法.

【典例1】已知函数(,),.

(1)讨论函数的单调性;

(2)设,当,时,证明:.

【大招指引】(1)先求导,再确定正负的范围;(2)先以为主元,得到一个关于的不等式,从而证明一元含参函数.

【解析】(1)因为,所以.

若,则,函数单调递增.

若,则当时,,函数单调递增,当

时,,函数单调递减.

(2)构造函数,则

.因为,所以,所以,因为,所以(主元法).

构建函数,则,所以当时,,函数单调递减,所以,所以,所以,所以.

【题后反思】对于含有参数a的函数,,现要证明,,.假若此时的单调性与值域难以分析,可考虑将看作为关于a的函数,此时只需证,,即可,若的单调性或值域容易分析,那么将a做为主元来研究将会是一个不错的选择,有时也可以直接将参数放缩掉.

【温馨提示】主元法证明不等式的解题策略式设置合适的主元,将另一个量当作参量进行研究,有时也可以将x当作参数.

【举一反三】

1.已知函数.

(1)若在定义域内无极值点,求实数的取值范围;

(2)求证:当时,恒成立.

2.已知函数.

(Ⅰ)当时,求的最小值;

(Ⅱ)证明:当时,恒成立.

【典例2】已知是定义D上的函数,为的导函数,且在D上单调递增,证明:,.

【大招指引】对于而言,可以任选a或b为主元,来研究的值域,

【解析】设,此时的b为参变量,则.由于单调递增,容易得出:时,,,即,单调递减;时,,,即,单调递增;即

.所以,.

【题后反思】解决数学题目的方法绝对不是一成不变且套路化的,遇到多元的数学问题,也不要刻意使用主元法,先分析式子结构和变量之间的关系,权衡各种方法的利弊,选择合适的角度切入.

【举一反三】

3.函数为的导函数.

(1)当时,求曲线在点处的切线方程;

(2)当时,证明:.

4.已知函数,,.

(1)当时,曲线在处的切线与直线平行,求函数在上的最大值(为自然对数的底数);

(2)当时,已知,证明:.

5.已知函数是定义在上的奇函数,对于任意,,总有且.若对于任意,存在,使成立,则实数的取值范围是()

A. B.或

C.或 D.或或

6.已知函数,对于,若,满足,则的取值范围是

A. B.

C. D.

7.知函数.

(1)求函数的单调区间和最小值;

(2)当时,求证:(其中为自然对数的底数);

(3)若,求证:.

8.设函数.

(1)求的极值;

(2)设,若对任意的,都有成立,求实数的取值范围;

(3)若,证明:.

9.已知函数.

(1)求函数的单调区间;

(2)当时,设.若正实数,满足,,证明:.

10.已知函数,R.

(1)若存在单调递增区间,求的取值范围;

(2)若,为的两个不同极值点,证明:.

11.函数

(1)当时,讨论函数的单调性;

(2)当时,证明:.

12.已知函数,其中.

(1)当时,求的极值;

(2)当,时,证明:.

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13.已知函数.

(1)判断的导函数在上零点的个数,并说明理由;

(2)证明:当时,.

注:.

14.设函数.

(Ⅰ)讨论的单调性;

(Ⅱ)证明当时,;

(Ⅲ)设,证明当时,.

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参考答案:

1.(1)

(2)见解析

【分析】(1)由题意知,令,利用导数求得有最小值,结合在定义域内无极值点,得,再验证时,即可得结论;(2)结合(1)中结论可得在上单调递增,根据可得存在唯一的零点,且在上单调递减,在上单调递增,故可得结论.

【详解】(1)由题意知,

令,则,

当时,在上单调递减,

当时,在上单调递增,

又,∵在定义域内无极值点,

又当时,在和上都单调递增也满足题意,

所以.

(2),令,

由(1)可知在上单调递增,又,

所以存在唯一的零点,

故在上单调递减,在上单调递增,

由知

即当时,恒成立.

2.(Ⅰ)0;

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