本题导读

本题考查导数的运算与对数函数解析式的还原。

📌【题干】

Question

(2011年陕西卷(理))

设函数 定义在 上,,导函数 ,.

(1) 求 的单调区间和最小值;

(2) 讨论 与 的大小关系;

(3) 是否存在 ,使得 对任意 成立?若存在,求出 的取值范围;若不存在,请说明理由.

🔍【思路分析】

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  1. 对 (1):由 且 得 ,从而 。求导 ,容易求出单调增减区间及最小值 。
  1. 对 (2):计算差值 。将 代入,得 。通过求导分析 在 、 及 上的正负。
  1. 对 (3):绝对值不等式化为 。
  • 分析上界 ,即 ;
  • 当 时,,对任意固定的实数 ,只要 充分大,必然产生 ,导致矛盾;
  • 由此直接否定存在性。

✅【答案】

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(1) 待补

(1) 待补

(2) 待补

(3) 待补

✍【详细解析】

Abstract

因为 (),且 ,

所以:

从而:

(1)

对 求导,得:

令 ,得 。

  • 当 时,, 单调递减;
  • 当 时,, 单调递增。

因此, 的单调递减区间为 ,单调递增区间为 。

当 时, 取得极小值也是最小值:

(2)

由 ,得:

设 ()。

对 求导,得:

当 时,;且当 时,。

所以函数 在 上严格单调递减。

又因为:

所以:

  • 当 时,,即 ;
  • 当 时,,即 ;
  • 当 时,,即 。

(3)

不存在实数 ,使得题设不等式对任意 恒成立。

证明如下:

假设存在 ,使得对任意 ,均有:

由绝对值不等式性质,该不等式等价于:

特别地,其左半部分必须满足:

将 代入,得:

此式必须对任意 均成立。

但是,对于任意给定的正实数 , 是一个确定的实常数。

而对数函数 在 上无上界(当 时,)。

取 ,代入得:

这与 对任意 恒成立相矛盾。

因此,不存在正实数 ,使得不等式 对任意 成立。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 核心考点:导数单调性、构造差函数、对数函数的值域与无界性、存在性命题的反证法。
  • 核心方法:
  • 寻找矛盾点:处理“对任意 恒成立”的含参不等式时,移项化简出只含单一变量的简洁结构();
  • 极限取特值:利用 (或反设特值点 )迅速导出矛盾。
  • 避坑指南:
  • 看到绝对值不等式不要盲目平方或展开分类,拆成双边不等式寻找极端行为( 或 )是破解存在性命题最高效的路径;
  • 第 (2) 问求导后导数含完全平方式 ,仅在 一点处导数为零,不影响整体严格单调递减性。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 试题探源:源于微积分中函数的渐近形态与一致逼近理论,考查反比例权重衰减因子 对函数波动幅度的制约。
  • 结论推广:对任意无界函数 ,若 ,则不存在常数 能使得 (其中 )在无穷区间上恒成立。

🔗【关联脉络】

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