本题导读
本题考查导数的计算与应用(单调性、极值)、函数恒成立问题。核心在于正确理解题意并选用恰当方法求解。
📌【题干】
Question
(2016年四川卷(理)) 设函数 ,其中 .
(1)讨论 的单调性;
(2)确定 的所有可能取值,使得 在区间 内恒成立( 为自然对数的底数).
🔍【思路分析】
破题导航
- 第一问(单调性讨论):
- 求导:,定义域为 。
- 分类讨论参数 :
- 若 ,则 恒成立,函数单调递减。
- 若 ,令 解得极值点 ,以此点为界讨论导数的正负。
- 第二问(恒成立问题):
- 构造差函数:令 ,目标是求 使得 在 恒成立。
- 分析端点:注意到 。要使 时 ,直观上要求 在 附近的“增长速度”不慢于 。
- 分类讨论 的范围:
- 时:由(1)知 减,,而 在 时的正负需判断(实际上 逐渐接近 但可能大于 ),通过取点或趋势分析排除。
- 时:极值点 。在 上 递减,,不合题意。
- 时:极值点 。在 上 递增。通过构造 并利用导数证明其在 上单调递增,从而 。
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的取值范围是
✍【详细解析】
Abstract
解: (1)函数 的定义域为 ,。
- 当 时,由于 ,则 ,故 。 此时 在 上单调递减。
- 当 时,令 ,得 。 当 时,, 单调递减; 当 时,, 单调递增。
(2)令 ()。 已知 。
若 : 由(1)可知,若 , 在 上递减,则 。 当 足够大时,,难以直接判断。 实际上,当 时,极值点 。 在 上 递减,故 。 而令 ,则 ,当 时 ,,即 。 从而 ,即 。 此时 ,不满足 ,故 不合题意。
若 : 。 由于 ,则 。 。 当 时,,且 。 此处需细化判断:令 , 。 当 时,,故 , 在 递增。 。 因此 , 在 上单调递增。 故 恒成立。
综上所述, 的取值范围是 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
端点效应:在处理 且 的恒成立问题时,通常研究 与 的大小关系来缩小参数范围。
分层构造:第二问证明 时,由于直接判断正负较难,再次构造辅助函数 求导,是导数大题的常规套路。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 变式思考:若题目改为“存在 使得不等式成立”,则只需 即可,逻辑将完全不同。
- 解题技巧:对于压轴题,如果时间紧迫,可以通过“必要性推导”先确定 (利用 ),再进行“充分性证明”,这样可以保证步骤分的获取。
- 易错警示:在分类讨论时,不要遗漏 的情况,虽然它不成立,但在规范解答中必须提及以保证逻辑完整。
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