本题导读
本题是导数的综合应用压轴题。第一问通过切线斜率求参数并研究极值;第二问通过构造函数证明基础不等式;第三问考查指数函数与幂函数增长速度的对比,需要通过分类讨论和构造复杂函数来证明存在性。
📌【题干】
Question
(2014年福建卷(理)) 已知函数 ( 为常数)的图象与 轴交于点 ,曲线 在点 处的切线斜率为 .
(1) 求 的值及函数 的极值;
(2) 证明:当 时,;
(3) 证明:对任意给定的正数 ,总存在 ,使得当 时,恒有 .
🔍【思路分析】
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第一问:利用切线斜率 确定 ,再通过 的零点判断单调性求极值。
第二问:构造函数 ,求导得 。利用第一问结论 的最小值大于 0,证明 单调递增。
第三问:对 分类讨论。当 时由(2)直接得出;当 时,通过取对数将不等式转化为 ,构造新函数利用单调性证明。
✅【答案】
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(1) 求 的值及函数 的极值;;极小值
✍【详细解析】
Abstract
(1) 求 的值及函数 的极值
由 ,得 。
因为曲线在点 处的切线斜率为 ,
所以 ,得 。
此时 ,。
令 ,得 。
当 时,, 单调递减;
当 时,, 单调递增。
所以当 时, 取得极小值 。无极大值。
(2) 证明:当 时,
令 ,则 。
由(1)知 ,且 的最小值为 。
由于 ,故 。
从而 对 恒成立,即 在 上单调递增。
当 时,,即 。
故 。
(3) 证明:对任意正数 ,总存在 …
① 若 ,由(2)知当 时,,取 即可。
② 若 ,令 。要证 ,即证 。
两边取对数:。
令 ,则 。
当 时,, 单调递增。
由于指数函数增长远快于对数函数,当 时,。
取 (或足够大的数),可证 。
由于 在 单调递增,故 恒成立。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:导数的几何意义、单调性与极值,以及指数函数与幂函数增长比较
核心方法:由切线斜率定参求极值,构造函数证 ,分类讨论证存在性
避坑指南:注意审题与运算细节。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源: 构造函数证明不等式与恒成立
结论推广: 增长远快于 ,故 在 充分大时成立。
方法推广: 可迁移到导数证明不等式、含参恒成立与存在性问题
🔗【关联脉络】
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