本题导读

本题是 2015 年新课标 1 卷理科的选择题压轴题。考查了导数背景下的函数图像分析以及“存在唯一整数”这一特殊的约束条件。解题核心在于将不等式转化为两个函数图像的上下位置关系,并通过特殊整数点的函数值限制参数范围。

📌【题干】

Question

(2015年新课标Ⅰ(理)) 设函数 ,其中 .若存在唯一的整数 使得 ,则 的取值范围是 ()

A.   B.   C.   D.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 构造函数与分离:将 变形为 。令 ,。问题转化为:函数 的图像在直线 的下方时,对应的横坐标 范围内有且只有一个整数 。
  2. 分析 的性态:求导确定 的单调性、极小值点以及特殊整数点(如 )的函数值。
  3. 分析直线 :直线 恒过定点 ,斜率为 。
  4. 数形结合锁定唯一整数:
    • 观察发现 ,而 ,故 处 ,不满足。
    • 观察 处,。若 是唯一的整数,则需满足 。
    • 观察 处,。若要保证唯一性,需满足 (即直线在点下方或经过该点)。

✅【答案】

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D

✍【详细解析】

Abstract

第一步:研究函数 的性质

,求导得: 。

  • 当 时,, 单调递减;

  • 当 时,, 单调递增。 极小值点为 ,。

第二步:分析直线

直线恒过 。由于 ,直线斜率较平缓。 计算特殊整数点的 值:

第三步:确定唯一整数

由图象可知,直线 经过 。

  1. 若 是唯一的整数: 则在 处,直线必须在曲线下方,即 : 。
  2. 保证 不满足条件: 直线在 处必须在曲线下方或经过曲线,即 : 。
  3. 验证其他整数: 当 时, 逐渐趋近于 ,而直线 随 减小而减小(当 时),不会再有交点使得曲线在直线下方。当 时, 增长极快,直线斜率 无法追赶。

综合得:。

最终答案为:D ![](Pasted image 20260330190426.png)

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 数形结合的边界处理:在处理“唯一整数”问题时,边界点(如本题的 )是否能取等号是得分的关键。通常遵循“包含目标点用严格不等号,排除相邻点用包含等号”的原则。
  2. 直线的旋转:将直线看作绕定点 旋转的横杆,通过调整斜率 来控制“扫过”的整数点。
  3. 估值能力:需熟知 ,从而判定 与 的大小关系。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 结论推广: 若题目改为“存在两个整数解”,则需直线进一步下压,使得 且 。
  • 方法推广:
    • 分离参数法:本题亦可变形为 ()。通过研究右侧新函数的图象及其整数点取值来确定 的范围。
  • 相关知识点:
    • - **指数爆炸**:$e^x$ 的增长速度远超任何一次函数。
      

🔗【关联脉络】

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