本题导读

单调区间由 定出;作差 用最小值证 ;用 处切线控制 、原点处切线控制 ,得 。

📌【题干】

Question

(2015年天津卷(文)) 已知函数 ,.

(1) 求 的单调区间;

(2) 设曲线 与 轴正半轴的交点为 ,曲线在点 处的切线方程为 ,求证:对于任意的实数 ,都有 ;

(3) 若方程 ( 为实数)有两个正实数根 ,且 ,求证:.

🔍【思路分析】

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单调区间由 定出;作差 用最小值证 ;用 处切线控制 、原点处切线控制 ,得 。

✅【答案】

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(1) 增区间 ,减区间

(2)

(3) 证明见解析

✍【详细解析】

Abstract

(1) ,。故增区间为 ,减区间为 。

(2) 的正根为 ,,,。

令 ,则 。

时 , 时 ,故 在 处取最小值 。

所以对任意实数 ,,即 。

(3) 由 , 有两个正根时 ,且 ,。

设 的根为 ()。由(2), 在 上单调递减,且 ,

而 ;又 ,由 递减与 递减(斜率 )可得 :

若 ,则由 递减,,且 ,与 矛盾。

另一方面,曲线在原点处的切线为 ,对任意 有 ,故 ,即 。

于是 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:利用导数研究单调性;切线放缩;方程根的位置估计

核心方法:作差函数取最值证恒成立;“上切线控上根、下切线控下根”的组合放缩

避坑指南:第(3)问的关键是分清两条切线的分工: 处切线结合 的单调性给出 的上界,原点处切线给出 的下界,两者系数 与 合成 ;放缩方向弄反则证不出来。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:天津卷导数压轴的标志性结构(单调性 + 切线不等式 + 双根估计),与 2015 年天津卷理第 20 题及 2016-2019 年理卷压轴一脉相承。

结论推广:把 推广为 ,切线放缩的双控结构与两根距离的封闭上界仍可平行建立(比例系数随 p、q 相应调整)。

方法推广:证” 切线”恒成立,统一作差后用最小值判定;估计两根距离时,先给每个根找到一条能代数的”控制线”,再做系数合成。

🔗【关联脉络】

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