2023届高考数学一轮复习导数专题课-隐零点问题 讲义(Word版含答案)

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导数专题课隐零点问题如果是超越形式,的零点是存在但无法求出,这时可采用虚设零点法。逐步分析出“零点”所在的范围和满足的关系式,然后分析出相应的函数的单调性,最后通过恰当运用函数的极值与零点所满足的“关系”推演出所要求的结果。PS:可推测的零点存在,但是又无法求解的题型。隐零点问题常在双参问题中出现。零点问题解题步骤(1)用零点存在性定理判定导函数零点的存在性,列出零点方程,并结合的单调性得到零点的取值范围.(2)以零点为分界点,说明导函数的正负,进而得到的最值表达(3)将零点方程适当变形,整体代入最值式子进行化简证明,有时(1)中的雾点范围还可以适当缩小.例1 已知函数.(1)若,求的单调区间;(2)若对于任意的,恒成立,求的最小值.例2已知函数(,e为自然对数的底数)(1)若在x=0处的切线与直线y=ax垂直,求a的值;(2)讨论函数的单调性;(3)当时,求证:巩固练习1.已知函数.(1)若在处的切线斜率为,求实数a的值;(2)当时,判断的极值点个数;(3)对任意,有,求a的取值范围.2已知函数(1)若是函数的一个极值点,试讨论的单调性;(2)若在上有且仅有一个零点,求的取值范围3.已知函数,(1)设函数,求的最大值;(2)证明:4已知函数()讨论的单调性;()从下面两个条件中选一个,证明:恰有一个零点,;,导数专题课隐零点问题解析如果是超越形式,的零点是存在但无法求出,这时可采用虚设零点法。逐步分析出“零点”所在的范围和满足的关系式,然后分析出相应的函数的单调性,最后通过恰当运用函数的极值与零点所满足的“关系”推演出所要求的结果。PS:可推测的零点存在,但是又无法求解的题型。隐零点问题常在双参问题中出现。零点问题解题步骤(1)用零点存在性定理判定导函数零点的存在性,列出零点方程,并结合的单调性得到零点的取值范围.(2)以零点为分界点,说明导函数的正负,进而得到的最值表达(3)将零点方程适当变形,整体代入最值式子进行化简证明,有时(1)中的雾点范围还可以适当缩小.例1 已知函数.(1)若,求的单调区间;(2)若对于任意的,恒成立,求的最小值.【答案】(1)单调速增区间是,单调递减区间是;(2)最小值为.【解析】(1)求出,进一步求出的解,即可得出结论;(2)先由,得出,通过二次求导并结合隐零点方法,求出,转化为与隐零点的函数关系,再次用导数法,即可求解.【详解】解:(1)因,所以,.令,得.当时,;当时,.故的单调速增区间是,单调递减区间是.(2).因为,又,所以,则.令,则在上单调递增.因为当时,所以.因为,所以,使得且当时,则,当时,则,所以在上单调递增,在上单调递减.故.由,得.由,得,即.结合,得,所以.令.则,所以在上单调递增,所以,即.故的最小值为.【点评】关键点点睛:(1)函数不等式恒成立问题,要注意应用必要条件探路,这样可以缩小参数的范围,减少分类讨论情况,甚至无需分类讨论;(2)含参函数的最值经常涉及到隐零点,要注意隐零点范围的确定,如(2)由确定出隐零点的范围,是解题的关键.例2已知函数(,e为自然对数的底数)(1)若在x=0处的切线与直线y=ax垂直,求a的值;(2)讨论函数的单调性;(3)当时,求证:【答案】(1)(2)答案见解析(3)证明见解析【解析】【分析】(1)由导数的几何意义求出切线的斜率,再由直线的位置关系可求解;(2)由于,令,得或,通过比较两个值分类讨论得到单调区间;(3)方法一:通过单调性,根据求最值证明;方法二:运用放缩及同构的方法证明.(1),则,由已知,解得(2)()当时,所以,则在上单调递增,在上单调递减;()当时,令,得,时,所以或,则在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增;时,则在上单调递增;时,所以或,则在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增综上,时,在上单调递增,在上单调递减;时,在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增;时,在上单调递增;时,在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增(3)方法一:等价于当时,令令,则在区间上单调递增,存在,使得,即当时,则在上单调递减,当时,则在上单调递增,故方法二:当时,令,则,令,则当时,;当时,在区间上单调递减,上单调递增,即,【关键点点睛】解决本题的关键:一是导数几何意义的运用,二是通过导函数等于零,比较方程的根对问题分类讨论,三是隐零点的运用及放缩法的运用.巩固练习1.已知函数.(1)若在处的切线斜率为,求实数a的值;(2)当时,判断的极值点个数;(3)对任意,有,求a的取值范围.【分析】(1)根据导数的几何意义即可求解;(2)构造函数,根据极值点的概念即可求解;(3)将可转化为,令,只需求函数的最小值,利用导数法求解即可.【解析】(1),解得(2),令当时,.易证:,所以.所以.所以时,单调递增,时,单调递减,所以是的唯一极值点,所以只有一个极值点.(3)任意,可转化为令,令,令,得,在递增,在单调递减,且,所以时,在内存在唯一零点,时,单调递增,时,单调递减,时,单调递增,所以,因为,所以所以因为,所以,所以,即.2已知函数(1)若是函数的一个极值点,试讨论的单调性;(2)若在上有且仅有一个零点,求的取值范围【解答】解:(1),是函数的一个极值点,则,当时,恒成立,在上单调递减当时,在,上单调递减,在递增综上,当时,在上单调递减当时,在,上单调递减,在递增(2)在上有且仅有一个零点,即方程有唯一解,令,令,可得或时,时,时,在递增,在,递减,且时,时,或,或所以,的取值范围,3.已知函数,(1)设函数,求的最大值;(2)证明:【分析】(1)利用导数分析函数在定义域上的单调性,由此可求得函数的最大值;(2)原不等式等价于,利用导数分析函数的单调性,求出函数的最小值,结合基本不等式可证得所求不等式成立.(1)解:因为,所以当时,;当时,所以在上为增函数,在上为减函数,从而(2)证明:原不等式等价于,则,令,则,所以,在上单调递增令,则,所以,存在唯一使得,即,当时,;当时,此时在上单调递减,在上单调递增,要证,即要证于是原问题转化为证明不等式组,由,得,代入对两边取对数得,代入,得因为,当且仅当,时,等号成立,所以4已知函数()讨论的单调性;()从下面两个条件中选一个,证明:恰有一个零点,;,【解答】解:(),当时,当时,当时,在上单调递减,在上单调递增,当时,令,可得或,当时,当或时,当时,在,上单调递增,在,上单调递减,时, 且等号不恒成立,在上单调递增,当时,当或时,当时,在,上单调递增,在,上单调递减综上所述:当 时, 在上单调递减;在上 单调递增;当 时, 在, 和上单调递增;在,上单调递减;当 时, 在 上单调递增;当 时, 在和, 上单调递增;在, 上单调递减()证明:若选,由 ()知, 在上单调递增, 单调递减, 上 单调递增注意到 在 上有一个零点;,由 得,当 时,此时 无零点综上: 在 上仅有一个零点另解:当,时,有,而,于是,所以在没有零点,当时,于是,所以在,上存在一个零点,命题得证若选,则由()知:在, 上单调递增,在,上单调递减,在 上单调递增,当 时,此时 无零点当 时, 单调递增,注意到,取,又易证,在上有唯一零点,即在上有唯一零点综上: 在 上有唯一零点
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