本题导读
本题是全卷的压轴大题。第一问考查导数的几何意义,通过切线方程确定函数待定系数;第二问考查函数不等式的证明,核心技巧在于通过变形将不等式转化为两个独立函数最值的比较(即“最高点”与“最低点”的关系),体现了极强的化归与转化思想。
📌【题干】
Question
(2014年新课标I卷(理)) 设函数 ,曲线 在点 处的切线方程为 .
(1) 求 ;
(2) 证明:.
🔍【思路分析】
破题导航
- 第一问:几何意义求参
- 确定定义域为 。
- 利用切线方程 可知:切点处函数值 ,切线斜率 。
- 对 求导,联立方程组解出 。
- 第二问:不等式证明
- 代入 得 。
- 要证 ,即证 。
- 关键变形:两边同除以 (或通过移项化简),尝试将 的项进行分离。
- 变形为 。
- 进一步转化为 。
- 构造两个辅助函数 和 。
- 分别通过求导求出 的最小值和 的最大值。若 ,则原不等式得证。
✅【答案】
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第 (1) 小题:求参数 ;;第 (2) 小题:证明
✍【详细解析】
Abstract
第 (1) 小题:求参数 函数 的定义域为 。 求导得:(注意后项使用了商的导数法则)。 由切线方程 知:
- 当 时,。代入得:。
- 切线斜率为 ,即 。代 substitute 代入得: 。 故 。
第 (2) 小题:证明 由 (1) 知,。 欲证 ,即证 。 两边同除以 得:。 两边同乘以 得:。
设 ,则 。 令 。
- 当 时,, 单调递减;
- 当 时,, 单调递增。 故 。
设 ,则 。 令 。
- 当 时,, 单调递增;
- 当 时,, 单调递减。 故 。
综上所述,对于 ,(当且仅当 时取等号), (当且仅当 时取等号)。 由于 与 取得最值时的 值不同(), 所以 恒成立。 即 得证。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:导数的几何意义、利用导数研究函数最值证明不等式。
核心方法:分离变量构造两个辅助函数,比较各自最值(双函数最值模型)。
避坑指南:第一问中关于 的求导项涉及复合函数和商的求导,计算时极易丢掉系数或符号。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源: 凸函数、泰勒展开近似分析、函数的隐零点问题。
结论推广: 此类问题通常称为“双函数最值模型”,即证明 转化为证明 。
方法推广: 面对含 与 的混合不等式,尝试利用 或 等切线放缩不等式也是常见思路。
🔗【关联脉络】
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