本题导读

本题考查导数的乘法与复合求导。核心在于导数研究函数性质、构造函数法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2017年江苏卷) 已知函数 () 有极值,且导函数 的极值点是 的零点.

(1)求 关于 的函数关系式,并写出定义域;

(2)证明: ;

(3)若 , 的所有极值之和不小于 ,求 的取值范围.

🔍【思路分析】

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  1. 第一问(求解析式):
  • 求导得到 。其极值点即为其图象(抛物线)的对称轴 。
  • 利用已知条件 建立 的等量关系。
  • 注意“有极值”意味着 必须有两个相异实根,即 ,由此确定 的定义域。
  1. 第二问(证明不等式):
  • 利用第一问的表达式 。
  • 构造函数 ,利用导数研究其单调性,证明其下界大于 。
  1. 第三问(极值求和):
  • 关键发现:三次函数的两个极值点关于其对称中心(拐点)对称。本题中 的极值点就是 的对称中心横坐标。
  • 简化计算:既然对称中心在 轴上(即零点),那么 的两个极值之和必为 。
  • 列不等式:总极值之和仅剩下 的极小值,建立关于 的不等式并求解。

✅【答案】

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(1)𝑓′(𝑥)=3𝑥2+2𝑎𝑥+𝑏的极值点为𝑥=−𝑎

✍【详细解析】

Abstract

解: (1)求 关于 的关系式: 。其极值点为二次函数对称轴 。 由题意,,即 。 整理得:。 由于 ,解得 。 因为 有极值,故 有两个不等实根,。 代入 得:。 故 的定义域为 。

(2)证明 : 只需证 。令 。 设 ,由于 ,则 。 构造函数 ()。 。 当 时,,故 , 在 上单调递增。 所以 。 即 成立, 得证。

(3)求 的取值范围: 的极值为 。 设 的两个极值点为 ,它们关于 对称。 根据三次函数图象性质,点 是 的对称中心。 由于 ,中心在 轴上,故 。

所有极值之和为 。 代入 :。 同乘 ():。 令 。试根发现 。 故 。 因为 ,所以 恒成立。 则 。 结合定义域 ,得 。

💡 【考点总结与回顾】

  • 对称性的妙用:在处理三次函数极值之和时,直接利用对称中心性质比复杂的韦达定理代换要高效得多。
  • 定义域的“长效性”:第一问求出的 贯穿全题,是第二问判定单调性和第三问解不等式的重要前提。
  • 计算精准度:江苏卷压轴题逻辑链极长,任何一步(如 的化简)出错都会导致后续全盘皆输。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:待补

  2. 核心方法:待补

  3. 避坑指南:待补

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 结论推广: 三次函数 的对称中心横坐标始终为 。
  • 方法推广:
    • 降次技巧:若不用对称性,处理 时可利用 除以 的余式进行降次代换。
  • 相关知识点:

    • 试根法:在解决高次不等式时,寻找特殊整数根是快速因式分解的常用技巧。

🔗【关联脉络】

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