本题导读

本题考查利用导数研究函数的单调性。

📌【题干】

Question

(2011年北京卷(理)) 已知函数 .

(1) 求 的单调区间;

(2) 若对于任意的 ,都有 ,求 的取值范围.

🔍【思路分析】

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  1. 对 求导得 ,导数的零点为 和 。由于定义域依赖于 ,需按 和 分类讨论单调区间。
  2. 对于第(2)问,在 上讨论 的最大值:
  • 当 时,分析 时的趋势或局部极值;
  • 当 时,找出 上的极大值点 与端点趋势,解不等式 确定 的范围。

✅【答案】

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(1) 待补

(2) 待补

✍【详细解析】

Abstract

解: (1) 函数 的定义域为 。 对 求导:

令 ,解得 。

对 的正负进行分类讨论:

  • 当 时:。
  • 当 时,, 单调递增;
  • 当 时,, 单调递减;
  • 当 时,, 单调递增。
  • 当 时:。
  • 由于 ,当 时,, 单调递减;
  • 当 时,, 单调递增;
  • 当 时,, 单调递减。

综上所述:

  • 当 时, 的单调递增区间为 和 ,单调递减区间为 ;
  • 当 时, 的单调递增区间为 ,单调递减区间为 和 。

(2) 要使对任意的 都有 :

① 当 时: 由(1)知,当 时, 单调递减,但在区间 上 单调递增。 在 处取得极大值: 要使 在 上恒成立,必有 : 检验当 时:

  • 在 上,;
  • 在 上, 单调递减,故 。 故 符合题意。

② 当 时: 由(1)知, 在 上单调递减,在 上单调递增。 当 时,, 因此在 上 没有最大值(即 可以趋近于 ),不可能满足 恒成立。 故 不符合题意。

综上,实数 的取值范围是 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 核心考点:含参函数的导数求法、分类讨论单调区间、极值点在闭/开区间恒成立问题中的应用。
  • 核心方法:
  • 导数零点比较大小:根据 与 确定 和 的相对位置;
  • 恒成立问题转化:找到区间内最大值点(极大值点)列不等式求解。
  • 避坑指南:
  • 在分母上,必须明确 ;
  • 当 时,务必注意到 时指数函数的发散性,排除 的可能。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 试题探源:源自利用导数研究函数极值与最值的压轴大题模型。
  • 结论推广:形如 的函数单调性可由导函数的二次多项式因子正负直接判定。

🔗【关联脉络】

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