本题导读

本题考查导数在研究函数极值中的核心应用。第一问利用极值点与导函数零点的对应关系,结合韦达定理求出另一个极值点;第二问需要根据参数范围准确区分极大值与极小值,构建关于参数的不等式进行求解。

📌【题干】

Question

(2008年陕西卷(理)) 已知函数 ( 且 ,)恰有一个极大值点和一个极小值点,其中一个是 .

(1)求函数 的另一个极值点;

(2)求函数 的极大值 和极小值 ,并求 时 的取值范围.

🔍【思路分析】

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  1. 第一问:求出导函数 ,极值点对应导函数分子方程 的根。利用已知根 以及韦达定理(两根之积),可直接求得另一个根。
  2. 第二问:由 是方程的根求出 与 的关系,进而在不同 的符号下讨论导函数符号变化,区分出极大值 与极小值 的具体表达式。最后通过 建立关于 的不等式求解。

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的取值范围是

✍【详细解析】

Abstract

(1)解:由题意,对 求导得: 因为 恰有一个极大值点和一个极小值点, 所以命题等价于分子方程 有两个不相等的实数根,显然 。 设另一个极值点为 ,已知其中一个为 。 由韦达定理可知,两根之积 , 即 。 因为 ,所以 。 故函数 的另一个极值点为 。

(2)解:因 是方程 的根, 代入得 ,又 ,两边同除以 得:。 由 且 可知, 或 。 下面分两种情况讨论: ① 当 时, ,此时极值点 。 导函数分子 的图象开口向下, 当 时,;当 时,。 故 为极小值点, 为极大值点。 此时 , 。

② 当 时, ,此时极值点仍满足 。 导函数分子 的图象开口向上, 当 时,;当 时,。 故 为极大值点, 为极小值点。 此时 ,。

无论是哪种情况,极值差恒为: 由 得 。

  • 当 时,;
  • 当 时,,该不等式对 恒成立。

综上所述, 的取值范围是 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:商的求导法则、极值点与导数零点的关系、代数式恒等变形。
  2. 核心方法:巧用韦达定理避免直接解复杂的含参根式;通过整体绝对值简化分类讨论带来的最值差运算。
  3. 避坑指南:
  • 第一问中,极易走入“强行求解出两根再做对比”的死胡同,利用韦达定理两根之积可以做到一秒破题;
  • 第二问必须针对 的正负进行函数单调性的完整论证,不能主观臆断 永远对应极大值。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 本题由高等数学中的有理分式函数极值性质改编而来,重点考查了曲线的极限趋势与极值点分布的代数关联。
  2. 结论推广: 对于形如 () 的代数分式,若其存在两个极值点 ,则根据导数零点特征可知, 恒成立,即两极值点必然异号且积为定值。

🔗【关联脉络】

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