本题导读
本题考查导数判定函数单调性。核心在于分类讨论法、参数分离法的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2018年全国卷II理)已知函数 .
(1) 若 ,证明:当 时,;
(2) 若 在 只有一个零点,求 的值.
🔍【思路分析】
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- 第一问(不等式证明):
- 代入 ,目标是证 。
- 直接求导可能需要二阶导:,。
- 或者采用解析中的做法:构造 ,将其转化为更易处理的乘积形式。
- 第二问(零点问题):
- 等价转化:(由于 ,可以放心分离参数)。
- 构造函数:令 ()。研究 的变化趋势。
- 求导分析:。
- 当 时,, 单调递减;
- 当 时,, 单调递增。
- 极值点:当 时, 取得最小值 。
- 结论判定:直线 与曲线 的交点个数。
✅【答案】
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(1) 证明见解析
(2)
✍【详细解析】
Abstract
(1)证明: 当 时,。设 。 则 。 再设 ,则 。 令 ,得 。
- 当 时,, 单调递减;
- 当 时,, 单调递增。 故 。 所以 在 恒成立。 故 在 单调递增。 所以 。 即 得证。
(2)解: 在 上,。 设 ()。 由 得 。
当 时,, 单调递减;
当 时,, 单调递增。 所以 的极小值(也是最小值)为 。 观察极限趋势:
当 时,;
当 时,。
因此,关于 的方程 的根的情况如下:
- 当 时,无解;
- 当 时,有唯一解 ;
- 当 时,由 的趋势可知在 和 各有一个解,共两个解。
综上所述,若 在 只有一个零点,则 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 参数分离的威力:将 转化为 是处理零点个数最直接的方法。它将动态的函数零点问题转化为静态的“水平线与曲线交点”问题,视觉化程度极高。
- 找点法的严谨性:在官方解析中,为了证明 时有两个零点,使用了 这种具体的“找点”技巧来确定值域覆盖了 。在参数分离法中,通常利用极限趋势(如 )来简略说明。
- 同构思想:第一问的解析中通过构造 也是一种巧妙的变形,但在高考考场上,二阶导数往往是最易想到的保底方案。
📖【试题探源与推广】
Tip
在 Obsidian 笔记中,可以积累这个常用放缩:
- 经典不等式:,。
- 本题背景: 的增长速度远快于任何幂函数 。这决定了 在 很大时必然会超过任何常数 。
🔗【关联脉络】
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