本题导读
本题是四川卷的导数压轴大题,具有很强的综合性和技巧性。第一问考查对导函数进行再次求导(二阶导)以判断其单调性,涉及分类讨论;第二问是全卷难点,考查在特定区间内函数最值与零点的唯一性,需要通过巧妙的构造和零点存在性定理进行存在性论证。
📌【题干】
Question
(2015年四川卷(理)) 已知函数 ,其中 .
(1) 设 是 的导函数,评价 的单调性;
(2) 证明:存在 ,使得 在区间 内恒成立,且 在 内有唯一解.
🔍【思路分析】
破题导航
- 第一问思路:
- 求导:先求出 。
- 二阶导分析:要求 的单调性,需研究 的符号。
- 分类讨论:。分子是一个关于 的二次函数,其判别式 决定了零点的个数,从而决定了 的单调区间。
- 第二问思路:
- 条件转化:题目要求 且有唯一零点,意味着该零点必为 的最小值点。
- 寻找极值点:最小值点 必满足 且 。
- 构造参数方程:由 可以将参数 用 表示。代入 构造关于 的新函数 。
- 零点论证:利用零点存在性定理证明在 内存在 使得 ,进而反推出符合条件的 的范围。
✅【答案】
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证毕
✍【详细解析】
Abstract
(I)评价 的单调性
函数 的定义域为 。 。 求 的导数: 。 设分子 ,其判别式 。
- 当 时,,则 恒成立。 此时 ,故 在 上单调递增。
- 当 时,。 方程 有两个正根:。
- 当 时,, 单调递增;
- 当 时,, 单调递减;
- 当 时,, 单调递增。
(II)证明存在性
要使 且有唯一解,设该解为 。 则需满足 且 。 由 ,解得 。 代入 ,消去 得到一个关于 的方程。 设 。 通过代值发现:,而选取较大的数如 时,。 由零点存在性定理,必存在 使得 。 此时对应的 。 设 ,当 时 ,故 。 从而 。同理可证 。 在 时, 是 的极小值点。 由(1)知在 时 单调递增,故 是唯一的极小值点也是最小值点。 由于 ,故 恒成立且有唯一解。 证毕。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:导数的阶梯式应用(原函数 导函数 二阶导);函数最值转化为参数方程。
- 核心方法:双参数转化法。在处理“存在性”证明时,将参数 看作是中介,建立 与零点 的函数关系是破题关键。
- 避坑指南:第一问的分类讨论界限 必须通过判别式严谨求出。
📖【试题探源与推广】
Tip
*结论推广: 极值点偏移问题的处理。
- 相关知识点:隐函数求导、凸函数性质。
🔗【关联脉络】
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