本题导读

本题考查利用导数研究曲线上某点切线方程。核心在于待定系数法、构造函数法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2013年新课标I卷(理)) 已知函数 ,.若曲线 和曲线 都过点 ,且在点 处有相同的切线 .

(1)求 的值;

(2)若 时,,求 的取值范围.

🔍【思路分析】

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  1. 第一问(确定参数):
    • 利用“过点 ”: 且 。
    • 利用“切线为 ”:点 处的导数值等于切线斜率,即 且 。
    • 联立方程组求出 。
  2. 第二问(恒成立问题):
    • 构造辅助函数 。代入第一问结果得 。
    • 求导分析:。
    • 寻找临界点:导函数的零点为 和 (当 时)。
    • 分类讨论:根据 的取值大小(特别是 与 的关系),讨论 在 上的单调性与最小值,确保最小值 。

✅【答案】

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;① 若 ;② 若 ;③ 若

✍【详细解析】

Abstract

(Ⅰ)解: 由题意,,则 。 因为曲线 过点 ,且在该点切线斜率为 4, 所以 ,。

对于 ,其导数为 。 因为曲线 过点 ,且在该点切线斜率为 4, 所以 ,。 综上得:。

(Ⅱ)解: 由(Ⅰ)知,,。 要使 在 恒成立,即 在 恒成立。 首先,当 时,。

对 求导: 。 令 ,得 ,当 时 。

下面分情况讨论: ① 若 : 此时 。 当 时,, 单调递减; 当 时,, 单调递增。 此时 。 由于 ,则 。 令 , 在 上恒成立。 故此时 恒成立。

② 若 : 此时 ,当 时,。 在 上递增,。 符合题意。

③ 若 : 此时 。 对于 ,总有 ,则 且 。 所以 , 在 上单调递增。 但此时 。 由于 ,则 。 这与 恒成立矛盾。

综上所述, 的取值范围是 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:利用导数解决含参不等式恒成立问题。

核心方法:分类讨论思想。本题的难点在于确定讨论的界限,即导数零点 与定义域端点 的相对位置关系。

避坑指南:- 必须先通过特殊点(如 )缩小参数 的范围,能有效减少讨论难度。 - 注意 时临界状态的单独判定。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:二阶导数判别凹凸性、超越函数方程的近似解。

结论推广:对于 型问题,若 且易于分离,可转化为 求函数最大值。

方法推广:构造函数 是处理不等式证明和恒成立问题的“第一工具”。

🔗【关联脉络】

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