本题导读
本题考查导数的计算与导函数的零点。核心在于导数分析法、分类讨论思想的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2019年全国卷III(理))已知函数 。
(1)讨论 的单调性;
(2)是否存在 ,使得 在区间 的最小值为 -1 且最大值为 1?若存在,求出 的所有值;若不存在,说明理由。
🔍【思路分析】
破题导航
- 第一问 (单调性):
- 求出 。
- 导函数的零点为 。
- 根据 的正负和大小(即 与 的相对位置)进行分类讨论。
- 第二问 (最值存在性):
- 在区间 上,函数的最值只可能在端点 () 或极值点 () 处取得。
- 需根据 相对于区间 的位置进行讨论:
- :函数在 单调递增。
- :极小值点 在区间内,需比较 与 确定最大值。
- :函数在 包含单调递减部分或全程递减。
✅【答案】
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(1)当 时 在 上单调递增;当 时, 在 和 上单调递增,在 上单调递减。
(2)存在, 或 。
✍【详细解析】
Abstract
【解析过程】 (1)。
当 时,。 时 , 时 , 时 。 在 和 单调递增,在 单调递减。
当 时,。 在 单调递增。
当 时,。 时 , 时 , 时 。 在 和 单调递增,在 单调递减。
(2)解: ① 若 ,由(1)知 在 单调递增。 则 ,。 解得 。符合 。
② 若 ,则 。由(1)知 在 单调递减。 则 ,。 解得 。符合 。
③ 若 ,则 。 由(1)知 在 递减,在 递增。 最小值必为 。 最大值为 与 中的较大者。
- 若 (即 ),则 。 代入得 。 由于 ,与 矛盾,舍去。
- 若 (即 ),则 。 代入得 。 因 ,得 ,矛盾,舍去。
综上所述,存在符合条件的 ,其值为: 或 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 分类讨论的界限:本题的关键点在于识别 的位置。它不仅决定了单调区间的分布,还决定了区间 内是否存在极值点。
- 端点值的比较:在极小值点位于区间内部时,最大值必须通过比较两端点 和 来确定。
- 计算冗余的剔除:通过对方程的初步观察(如 ),可以快速判定其是否在讨论范围内,从而节省时间。
📖【试题探源与推广】
Tip
在 Obsidian 笔记中,可以整理三次函数 在 上的通用步骤:
- 求导定零点:求出 的两个根 。
- 分布讨论:讨论零点相对于区间 的位置(在左侧、内部、还是右侧)。
- 列表对标:列出所有可能的“候选最值点”(端点和落在区间内的极值点)。
- 代入验证:将求得的参数代入原始约束条件,检查逻辑严谨性。
🔗【关联脉络】
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