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1、
高考數(shù)學(xué)精品復(fù)習(xí)資料
2019.5
第21練 利用導(dǎo)數(shù)研究不等式問題
訓(xùn)練目標(biāo)
(1)利用導(dǎo)數(shù)處理與不等式有關(guān)的題型;(2)解題步驟的規(guī)范訓(xùn)練.
訓(xùn)練題型
(1)利用導(dǎo)數(shù)證明不等式;(2)利用導(dǎo)數(shù)解決不等式恒成立問題及存在性問題;
(3)利用導(dǎo)數(shù)證明與數(shù)列有關(guān)的不等式.
解題策略
(1)構(gòu)造與所證不等式相關(guān)的函數(shù);(2)利用導(dǎo)數(shù)求出函數(shù)的單調(diào)性或者最值再證明不等式;(3)處理恒成立問題注意參變量分離.
1.已知函數(shù)f(x)=x2-ax-alnx(a∈R).
(1)若函數(shù)f(x)在x=1處取得極值,求a的值;
2、
(2)在(1)的條件下,求證:f(x)≥-+-4x+.
2.(20xx煙臺模擬)已知函數(shù)f(x)=x2-ax,g(x)=lnx,h(x)=f(x)+g(x).
(1)若函數(shù)y=h(x)的單調(diào)減區(qū)間是,求實(shí)數(shù)a的值;
(2)若f(x)≥g(x)對于定義域內(nèi)的任意x恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
3.(20xx山西四校聯(lián)考)已知f(x)=lnx-x+a+1.
(1)若存在x∈(0,+∞),使得f(x)≥0成立,求a的取值范圍;
(2)求證:在(1)的條件下,當(dāng)x>1時(shí),x2+ax-a>xlnx+成立.
3、
4.已知函數(shù)f(x)=(2-a)lnx++2ax.
(1)當(dāng)a<0時(shí),討論f(x)的單調(diào)性;
(2)若對任意的a∈(-3,-2),x1,x2∈[1,3],恒有(m+ln 3)a-2ln 3>|f(x1)-f(x2)|成立,求實(shí)數(shù)m的取值范圍.
5.(20xx福州質(zhì)檢)設(shè)函數(shù)f(x)=ex-ax-1.
(1)當(dāng)a>0時(shí),設(shè)函數(shù)f(x)的最小值為g(a),求證:g(a)≤0;
(2)求證:對任意的正整數(shù)n,都有1n+1+2n+1+3n+1+…+nn+1<(n+1)n+1.
答案精析
1.(1)解 f′(x)=2x-a-,由題意可得f′(1
4、)=0,解得a=1.經(jīng)檢驗(yàn),a=1時(shí)f(x)在x=1處取得極值,所以a=1.
(2)證明 由(1)知,f(x)=x2-x-lnx,
令g(x)=f(x)-
=-+3x-lnx-,
由g′(x)=x2-3x+3-=-3(x-1)=(x>0),可知g(x)在(0,1)上是減函數(shù),
在(1,+∞)上是增函數(shù),所以g(x)≥g(1)=0,所以f(x)≥-+-4x+成立.
2.解 (1)由題意可知,h(x)=x2-ax+lnx(x>0),
由h′(x)=(x>0),
若h(x)的單調(diào)減區(qū)間是,
由h′(1)=h′=0,解得a=3,
而當(dāng)a=3時(shí),h′(x)==(x>0).
由h′(
5、x)<0,解得x∈,
即h(x)的單調(diào)減區(qū)間是,
∴a=3.
(2)由題意知x2-ax≥lnx(x>0),
∴a≤x-(x>0).
令φ(x)=x-(x>0),
則φ′(x)=,
∵y=x2+lnx-1在(0,+∞)上是增函數(shù),且x=1時(shí),y=0.
∴當(dāng)x∈(0,1)時(shí),φ′(x)<0;
當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),φ′(x)>0,
即φ(x)在(0,1)上是減函數(shù),在(1,+∞)上是增函數(shù),
∴φ(x)min=φ(1)=1,故a≤1.
即實(shí)數(shù)a的取值范圍為(-∞,1].
3.(1)解 原題即為存在x>0,
使得lnx-x+a+1≥0,
∴a≥-lnx+x-1,
令g
6、(x)=-lnx+x-1,
則g′(x)=-+1=.
令g′(x)=0,解得x=1.
∵當(dāng)01時(shí),g′(x)>0,g(x)為增函數(shù),
∴g(x)min=g(1)=0,a≥g(1)=0.
故a的取值范圍是[0,+∞).
(2)證明 原不等式可化為x2+ax-xlnx-a->0(x>1,a≥0).
令G(x)=x2+ax-xlnx-a-,則G(1)=0.
由(1)可知x-lnx-1>0,
則G′(x)=x+a-lnx-1≥x-lnx-1>0,
∴G(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞增,
∴G(x)>G(1)=0成立,
∴x2
7、+ax-xlnx-a->0成立,
即x2+ax-a>xlnx+成立.
4.解 (1)求導(dǎo)可得f′(x)=-+2a=,
令f′(x)=0,得x1=,x2=-,
當(dāng)a=-2時(shí),f′(x)≤0,函數(shù)f(x)在定義域(0,+∞)內(nèi)單調(diào)遞減;
當(dāng)-20,f(x)單調(diào)遞增;
當(dāng)a<-2時(shí),在區(qū)間(0,-),(,+∞)上f′(x)<0,f(x)單調(diào)遞減,在區(qū)間(-,)上f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增.
(2)由(1)知當(dāng)a∈(-3,-2)時(shí),函數(shù)f(x)在區(qū)間[1,3]上單調(diào)遞減,
所以
8、當(dāng)x∈[1,3]時(shí),f(x)max=f(1)=1+2a,f(x)min=f(3)=(2-a)ln 3++6a.
問題等價(jià)于:對任意的a∈(-3,-2),恒有(m+ln 3)a-2ln 3>1+2a-(2-a)ln 3--6a成立,即am>-4a,
因?yàn)閍<0,所以m<-4,
因?yàn)閍∈(-3,-2),
所以只需m≤(-4)min,
所以實(shí)數(shù)m的取值范圍為(-∞,-].
5.證明 (1)由a>0及f′(x)=ex-a可得,函數(shù)f(x)在(-∞,lna)上單調(diào)遞減,
在(lna,+∞)上單調(diào)遞增,
故函數(shù)f(x)的最小值為g(a)=f(lna)=elna-alna-1=a-alna-
9、1,則g′(a)=-lna,
故當(dāng)a∈(0,1)時(shí),g′(a)>0;
當(dāng)a∈(1,+∞)時(shí),g′(a)<0,
從而可知g(a)在(0,1)上單調(diào)遞增,
在(1,+∞)上單調(diào)遞減,且g(1)=0,故g(a)≤0.
(2)由(1)可知,當(dāng)a=1時(shí),總有f(x)=ex-x-1≥0,
當(dāng)且僅當(dāng)x=0時(shí)等號成立,即當(dāng)x>0時(shí),總有ex>x+1.
于是,可得(x+1)n+1<(ex)n+1=e(n+1)x.
令x+1=,即x=-,可得n+1