本题导读
(1) 求导并解 定极值;(2) 把 化为 ,按 与最大值 的大小分档;(3) 恒成立等价于 递减,求导后归为 。
📌【题干】
Question
(2014年陕西卷(文)) 设函数 ,.
(1) 当 (e 为自然对数的底数)时,求 的极小值;
(2) 讨论函数 零点的个数;
(3) 若对任意 , 恒成立,求 的取值范围.
🔍【思路分析】
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(1) ;(2) 在 处取最大值 ;(3) 递减 。
✅【答案】
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(1) 极小值为 ;(2) 当 时无零点,当 或 时恰有一个零点,当 时有两个零点;(3)
✍【详细解析】
Abstract
(1) 当 时,,定义域为 ,。 当 时 , 单调递减;当 时 , 单调递增。 故 在 处取得极小值 。 (2) ()。 。设 (),则 。 在 上单调递增,在 上单调递减, 为最大值,且 时 , 时 。 结合 的图象: 当 时, 无零点;当 时,恰有一个零点;当 时,有两个零点;当 时,恰有一个零点( 时零点为 )。 综上:当 时无零点;当 或 时有且仅有一个零点;当 时有两个零点。 (3) 对任意 , 等价于 ,即 在 上单调递减。 在 上恒成立 对任意 恒成立。 设 (),其最大值为 。 故 (当 时, 仅在 处成立,不影响 在 上单调递减)。 所以 的取值范围是 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:导数与极值、零点个数、恒成立的参变分离
核心方法:求导定极值 / 分离参数看交点 / 构造单调函数
避坑指南:(2) 把 改写成 后,零点个数就是曲线 ()与水平线 的交点个数, 在 处取最大值 ;(3) 恒成立式等价于 在 上递减,求导后归为 恒成立。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源: 利用导数研究函数的极值、零点与不等式恒成立。
结论推广: 的解的个数 曲线 与直线 的交点个数; 在 上递减 恒成立。
方法推广: 「零点个数」先分离参数再依图象分档讨论;「任意 时 」这类平均变化率不等式,等价于 单调递减。
🔗【关联脉络】
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