本题导读

本题考查利用导数研究函数的最值以及数列不等式的证明。核心在于构造函数法、放缩法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2012年天津卷(理)) 已知函数 的最小值为 ,其中 .

(1) 求 的值;

(2) 若对任意的 ,有 成立,求实数 的最小值;

(3) 证明:().

🔍【思路分析】

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  1. 第一问:求导找极小值点,令最小值等于 解出 。
  2. 第二问:把不等式改写为 ,先由 的极限得必要条件,再构造函数证明其充分。
  3. 第三问:把 拆成 ,用第二问的结论逐项放缩后裂项求和。

✅【答案】

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(1)

(2) 的最小值为

(3) 证明见解析

✍【详细解析】

Abstract

第一步:求 的定义域为 , 当 时 ;当 时 ,故 在 处取最小值 由最小值为 得 ,即 。

第二步:求 的最小值 此时 。 时不等式 恒成立; 时需 由洛必达法则 ,故 。 再证 可行:令 (),则 又 ,故 ,即 对任意 成立。 所以 的最小值为 。

第三步:证明数列不等式 记 ,则 ,且 于是 由第二步的结论 (),得 又当 时,,故 裂项求和得 因此 (因 ),不等式得证。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:导数研究函数最值,恒成立问题与数列不等式的放缩证明。

核心方法:构造函数法——把要证的不等式转化为某个函数非负;放缩法——用 逐项放缩后裂项。

避坑指南:第三问若对全体系数都用 放缩,首项 会使和超过 ,必须把 的项单独保留。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:由导数研究最值与数列不等式证明组合而成,第三问源自 的泰勒放缩。

结论推广:常用放缩链 (),第二个不等式等价于本题第二步的结论。

方法推广:数列求和型不等式常”拆对数成求和 逐项放缩 裂项相消”,首项单独处理是常用技巧。

🔗【关联脉络】

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