专题3.7 重难点突破之证明不等式问题(十二大重难点题型精讲)解析版.docx

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专题3.7重难点突破之证明不等式问题

利用导数证明不等式问题,方法如下:

(1)直接构造函数法:证明不等式(或)转化为证明(或),进而构造辅助函数;

(2)适当放缩构造法:一是根据已知条件适当放缩;二是利用常见放缩结论;

(3)构造“形似”函数,稍作变形再构造,对原不等式同解变形,根据相似结构构造辅助函数.

(4)对数单身狗,指数找基友

(5)凹凸反转,转化为最值问题

(6)同构变形

重难点题型(一):直接法

例1.(2023·青海·一模)设函数,曲线在点处的切线方程为.

(1)求a,b;

(2)证明:.

【答案】(1),.

(2)证明见解析

【知识点】已知切线(斜率)求参数、利用导数证明不等式

【分析】(1)利用导数的几何意义,结合已知的切线方程求解;

(2)令,研究的最小值,证明最小值大于零即可.

【详解】(1),,

曲线y=fx在点1,

所以,,

所以,,

所以,.

(2)由(1)可知,要证明,

则令,即证明gx0

对于,因为,故该式大于零恒成立,

由得,且时,,单调递减;

时,,单调递增;

所以,

所以gx0恒成立,即

例2.(2023·北京·高三北京二十中校考期中)已知函数.

(1)求曲线在点处的切线方程;

(2)求证:.

【解析】(1),,

,所以切点为,由点斜式可得,,

所以切线方程为:.

(2)由题可得,

设,

所以当时,,

当时,,

所以在单调递增,单调递减,

所以,

即.

重难点题型(二):构造函数(差构造、变形构造、换元构造、递推构造)

例3.(2023·吉林通化·梅河口市第五中学校考模拟预测)已知函数.

(1)证明:;

(2)讨论的单调性,并证明:当时,.

【解析】(1)证明:令,则,

所以在上单调递减,所以,即.

令,则有,

所以,所以,即.

(2)由可得,

令,则,

令,则,

所以在上单调递增,.

令,则有,

所以在上单调递增,所以在上单调递增,

所以对于,有,

所以,所以,

即,

整理得:.

例4.(2023·陕西榆林·二模)已知函数.

(1)讨论的单调性;

(2)当时,证明:.

【答案】(1)答案见解析;

(2)证明见解析.

【知识点】函数单调性、极值与最值的综合应用、利用导数证明不等式、含参分类讨论求函数的单调区间

【分析】(1)求出函数的导数,再按分类探讨单调区间即得.

(2)构造函数,再利用导数探讨最大值即得证.

【详解】(1)函数的定义域为,求出得,

当时,,函数在上单调递增,

当时,由,得,由,得,

因此函数在上单调递增,在上单调递减,

所以当时,函数的递增区间是;

当时,函数的递增区间是,递减区间是.

(2)当时,,令,

函数的定义域为,求导得,

当时,,当时,,

因此函数在上单调递增,在上单调递减,则,

所以.

重难点题型(三):分析法

例5.(2023·山东泰安·统考模拟预测)已知函数

(1)求在处的切线;

(2)若,证明当时,.

【解析】(1)因为,所以,切线斜率为

因为,所以切点为

切线方程为即

(2)法一:令,所以,

所以在单调递增,,

所以,所以,

所以要证只需证明

变形得

因为

所以只需证明,即

两边同取对数得:

令,

显然在递增,

所以存在当时递减,

当时递增;

因为

所以在上恒成立,所以原命题成立

法二:设则,

要证:

需证:

即证:

因为,需证,即证:

①时必然成立

②时,因为所以只需证明,

令,,

令,

∴在上为增函数

因为

,所以

所以存在,使得

∴在上为减函数,在上为增函数

综上可知,不等式成立

例6.(2023·陕西榆林·一模)已知函数.

(1)求曲线在点处的切线方程;

(2)若关于的不等式恒成立,证明:且.

【答案】(1)

(2)证明见解析

【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、由导数求函数的最值(不含参)、利用导数证明不等式、利用导数研究不等式恒成立问题

【分析】(1)求出函数的导函数,即可求出切线的斜率,再由点斜式计算可得;

(2)构造函数令,求导后分类讨论,利用单调性证明.

【详解】(1)因为,则,

又,则,

所以曲线在点处的切线方程为,即;

(2)令,,

因为关于的不等式恒成立,

所以在上恒成立,

又,

当时,因为,所以,所以是上单调递增,

又因为,

所以关于的不等式不能恒成立,

因此.

当时,,

令,解得,

所以当时,;当时,,

因此函数在上单调递增,在上单调递减,

故函数的最大值为,

即.

【点睛】关键点点睛:关于含参量恒成立问题有两种方法,分离含参量和带参量计算,本题构造新函数,带有参量一起求导,判定新函数的单调性,求得最大值时恒小于或等于零,即可证得结论.

重难点题型(四):凹凸反转、拆分函数

例7.(2023·河南开封·校考模拟预测)设函数,.

(1)若函数在上存在最大值,求实数的取值范围;

(2)当

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