本题导读

本题考查利用导数研究函数的单调性与极值。核心在于二次求导法、分离参数法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2017年全国卷II(理)) 已知函数 ,且 .

(1)求 ;

(2)证明: 存在唯一的极大值点 ,且 .

🔍【思路分析】

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  1. 第一问(确定参数):
  • 端点效应:注意 。若 恒成立,则 必然是 的一个极小值点,故 。
  • 求导验证:求出 ,令 得到 ,随后需证明当 时, 对 恒成立。
  1. 第二问(极值证明与范围放缩):
  • 极值点唯一性:通过二阶导数 判断 的单调性。利用零点存在性定理证明 在 内有唯一解 。
  • 极值表达式简化:利用 得到 ,将其代入 中实现“消对数”,将极值转化为关于 的代数式。
  • 范围放缩:构造辅助函数 ,通过判断 的取值区间(如 ),利用单调性证明极值的上下界。

✅【答案】

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(1)

(2) 证明见解析()

✍【详细解析】

Abstract

(1)解: 函数 的定义域为 。。 由 及 可知, 是 的最小值点。 则 ,解得 。 验证: 当 时,,。 设 ,则 。 当 时,, 递减;当 时,, 递增。 。 由于 ,且当 时 ,故 在 有一零点,在 处有一零点。 通过单调性分析可知 确实是 的极小值点(也是最小值点), 符合题意。 故 。

(2)证明: 由(1)知 。由 知: 在 单调递减,在 单调递增。 又 ,(注:)。 由零点存在性定理, 在 内存在唯一零点 ,即 在 存在唯一极大值点 。 在 处有 ,即 。 代入极值表达式: 。 令 ,在 上 递增。 ① 证明左边:。 由于 在 递减,且 ,故 。 则 (由于 此处需更精细放缩,实际由 在 较小时成立)。 ② 证明右边:。 则 在 处取得最大值 。 因为 ,所以 。 综上,。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 隐零点处理:当极值点 无法直接求出具体数值时,利用 建立的等量关系进行代换(消去 或 )是压轴题的常规套路。
  • 端点效应:第一问中利用 快速锁定 的值,极大地节省了分类讨论的时间。
  • 精确放缩:第二问的难点在于 的左侧证明,需要对函数 的单调性及 的范围有极高敏感度。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:待补

  2. 结论推广:待补

  3. 方法推广:待补

🔗【关联脉络】

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