本题导读

本题为导数与二次函数综合压轴题,重点考查二次不等式对任意 恒成立的充要条件(判别式 ),以及由此推导参数关系、证明不等式和求解极值参数的技巧。

📌【题干】

Question

(2010年湖南卷(理)) 已知函数 (),对任意的 ,恒有 .

(1) 证明:当 时,;

(2) 若对满足题设条件的任意 ,不等式 恒成立,求 的最小值.

🔍【思路分析】

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  1. 求导 ,由 对任意 恒成立,得出判别式 ,展开化简得 。
  2. (1) 当 时,证明 。展开并利用 代入证明。
  3. (2) 化简目标不等式:。代入不等式后,两边同除以 (分 和 讨论),结合 导出 需满足的约束条件,求出 的最小值。

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的最小值为 .

✍【详细解析】

Abstract

由 得 . 由题意, 对任意 恒成立,即:

因为二次项系数 ,所以只需判别式 : 展开得: 特别地,由 ,亦有 ,且 .

(1) 证明: 当 时,考虑 :

因为 ,所以 ,得 . 故 . 又因为 ,所以 .

因此,当 时,因为 ,所以: 即当 时, 得证.

(2) 解: 计算 :

要求 恒成立,即:

已知 .

  • 当 时:即 ,两边均为 ,不等式对任意 恒成立.
  • 当 时:两边同除以 ,不等式等价于:

要使上式对满足 的任意 恒成立:

假设 ,即 ,当 时,左边趋向 ,不可能恒小于等于 0,矛盾. 故必须 .

进一步分析 : 因为 ,且 ,所以: 两边同乘 4 得:

要使关于 的二次不等式对任意 恒成立,需满足:

  1. (若 ,上式化为 对 不恒成立);
  2. 判别式 : 展开得:

当 时: 恒成立,满足条件.

综上所述, 的最小值为 .

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:二次函数判别式 恒成立应用、不等式证明与参量最值求解。
  2. 核心方法:判别式转换法(将 转化为 ),二次型不等式分离与判别式二次嵌套。
  3. 避坑指南:第 (2) 问中注意 可以为 0 的边界情况;在对 的二次不等式求解判别式时,切勿遗漏最高次项系数 的符号限制。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:源于人教A版选修2-2第一章《导数及其应用》压轴题,结合了二次函数判别式与双变量参数最值问题。
  2. 结论推广:对形如 在 恒成立,充要条件必为 且 。

🔗【关联脉络】

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