本题导读
本题考查利用导数比较大小,以及构造函数。
📌【题干】
Question
(2021年乙卷理)设 ,,,则
A. B. C. D.
🔍【思路分析】
破题导航
本题是经典的高考导数比较大小压轴题。观察 的表达式,发现它们都与数值 有关。
- 第一步(白给的比较):利用对数的运算法则,先比较 和 。,因为对数函数 在定义域上单调递增,显然 。此时可排除 A、D 选项。
- 第二步(构造函数核心):在选项 B 和 C 中,只需比较 和 的大小即可。将问题一般化,观察 和 的结构特征:,。因此,自然联想到构造函数 ,求导判断其在 (具体来说是 附近)的单调性。
✅【答案】
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B
✍【详细解析】
Abstract
解法一:构造函数与作差比较(王亮老师补解,极简通法,强烈推荐)
首先比较 与 :
因为函数 在 上单调递增,且 ,
所以 ,排除 A 和 D。结合选项 B、C,只需判断 的大小关系。
观察 和 ,发现 。
构造函数 ,考虑其在 上的单调性。
对 求导:
提出公因数 并通分:
(注:此处稍作变形,也可直接作差比较分子)
我们更巧妙地提因式比较:
,似乎不好比较。我们直接将分式写为:
接下来判断分子 的符号:
取平方作差(因为 ,各项均为正):
因为 ,所以 。
这说明 恒成立!
因此,,函数 在 上单调递增。
故 。
即 ,所以 。
综上所述, 且 。在排除 A、D 且确认 的情况下,只能选 B(即 )。
故选 B。
解法二:换元求导法(原卷标准答案路径,较为繁琐)
前半部分同理,。
比较 与 :构造 ,其中 。
令 ,则由于 ,所以 。
反解得 。
代入 得到关于 的函数 :
求导:
因为 ,所以 且 ,
因此 , 在 上单调递增。
故 。
从而 ,即 。
同理,比较 与 :构造 。
(注意此处构造是因为 )
依然令 ,,则 。
得到
所以 在 上单调递减。
故 。
从而 ,即 。
综合得 。
故选 B。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心突破口:分析常数的内在联系。题目给出的数值 并不是孤立的,其本质是 (其中 )。找准这个核心变量 ,是构造函数的先决条件。
- 导数符号的判定技巧:在解法一中,我们遇到了判定 符号的问题。这里没有去硬算二次导数,而是利用了“作差并利用平方放缩”的代数技巧 。这种根号与多项式比大小的技巧在导数放缩中极为常见。
- 换元法的化繁为简:解法二展示了遇到根式构造函数时的一般处理方法——将根号整体换元()。这样可以将无理函数的导数问题转化为有理分式对数函数的求导,大大降低了求导后判定符号的复杂度。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源:待补
- 结论推广:待补
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