本题导读
考查反函数与恒成立。(1) 反解得 ;(2) 按 与 分类去对数,化为 与 的最值比较,得 或 ;(3) 放缩 ,再用 化为等比求和,得 。
📌【题干】
Question
(2010年四川卷(文)) 设 ( 且 ), 是 的反函数.
(1)求 ;
(2)当 时,恒有 成立,求 的取值范围;
(3)当 时,试比较 与 的大小,并说明理由.
🔍【思路分析】
破题导航
- (1) 由 反解出 ,再取对数; 决定了反函数的定义域。
- (2) 把 代入,按 与 分类:对数函数增减性不同,去对数后不等号方向相反。
- 两类都化归为 与 的恒成立关系,用导数求 在 上的最值。
- (3) 由 得 ,放大 ;再用 逐项放缩成等比数列求和封顶。
✅【答案】
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(1) ( 或 )
(2) 时 , 时
(3)
✍【详细解析】
Abstract
(1)设 ,则 ,解得 由于 且 ( 时 无定义),故 而 对一切 恒成立(由 ). 所以 的值域为 ,即 定义域为 . (2)对 ,有 ;由对数的真数大于零,知 . 当 时,对数函数单调递增,题设不等式等价于 两边同乘正数 ( 时 、),得 记 ,由 知 在 上递增、在 上递减,且 、、,故 在 上的最小值为 ,所以 . 当 时,对数函数单调递减,题设不等式等价于 对一切 成立,故 ,即 . 综上,当 时 的取值范围是 ;当 时是 . (3)当 时,对 , 于是 当 时,,故 ,从而 所以 .
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:反函数、恒成立与放缩
核心方法:; 时 , 时 ;
避坑指南:反函数要先定值域再写定义域;去对数必须按 、 分类,方向相反; 的最小值 在 、最大值 在 ;(3) 中两次放缩( 与 )方向都要是”放大”,且 的项要单独拎出来算。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:反函数与恒成立、放缩证明组合是压轴题的经典拼盘,恒成立部分化归为最值是通法。
结论推广: 在 上最小 、最大 ;无穷等比和 。
方法推广:(2) 分类去对数后化为” 与动函数最值比较”;(3) 先统一放大再用等比求和封顶,逐项放缩注意起放位置。
🔗【关联脉络】
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