2019高考數(shù)學 ?？碱}型 專題05 導數(shù)壓軸題的零點及恒成立、有解問題 理.doc

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專題05 導數(shù)壓軸題的零點及恒成立、有解問題 1．（2018新課標全國Ⅱ理科）已知函數(shù)． （1）若，證明：當時，； （2）若在只有一個零點，求． 【解析】（1）當時，等價于． 設(shè)函數(shù)，則． 當時，，所以在單調(diào)遞減． 而，故當時，，即． ①若，即，在沒有零點； ②若，即，在只有一個零點； ③若，即，由于，所以在有一個零點， 由（1）知，當時，，所以． 故在有一個零點，因此在有兩個零點． 綜上，在只有一個零點時，． 2．（2017新課標全國Ⅰ理科）已知函數(shù). （1）討論的單調(diào)性； （2）若有兩個零點，求a的取值范圍. 【解析】（1）的定義域為，， （?。┤?，則，所以在單調(diào)遞減. （ⅱ）若，則由得. 當時，；當時，， 所以在單調(diào)遞減，在單調(diào)遞增. 又，故在有一個零點. 設(shè)正整數(shù)滿足，則. 由于，因此在有一個零點. 綜上，的取值范圍為. 【名師點睛】研究函數(shù)零點問題常常與研究對應方程的實數(shù)根問題相互轉(zhuǎn)化.已知函數(shù)有2個零點求參數(shù)a的取值范圍，第一種方法是分離參數(shù)，構(gòu)造不含參數(shù)的函數(shù)，研究其單調(diào)性、極值、最值，判斷與其交點的個數(shù)，從而求出a的取值范圍；第二種方法是直接對含參函數(shù)進行研究，研究其單調(diào)性、極值、最值，注意點是若有2個零點，且函數(shù)先減后增，則只需其最小值小于0，且后面還需驗證最小值兩邊存在大于0的點. 3．（2015新課標全國Ⅱ理科）設(shè)函數(shù)． （Ⅰ）證明：在單調(diào)遞減，在單調(diào)遞增； （Ⅱ）若對于任意，都有，求的取值范圍． (Ⅱ)由(Ⅰ)知，對任意的，在單調(diào)遞減，在單調(diào)遞增，故在處取得最小值．所以對于任意，的充要條件是即①，設(shè)函數(shù)，則．當時，；當時，．故在單調(diào)遞減，在單調(diào)遞增．又，，故當時，．當時，，，即①式成立；當時，由的單調(diào)性，，即；當時，，即．綜上可知，的取值范圍是． 【名師點睛】(Ⅰ)先求導函數(shù)，根據(jù)的取值范圍討論導函數(shù)在和的符號即可；(Ⅱ)恒成立，等價于．由是兩個獨立的變量，可研究的值域，由(Ⅰ)可得最小值為，最大值可能是或，故只需，從而得關(guān)于的不等式，因不易解出，故利用導數(shù)研究其單調(diào)性和符號，從而得解． 1．利用導數(shù)研究函數(shù)的零點問題，一般出現(xiàn)在解答題的壓軸題中，難度較大，這類零點一般都不能直接求出數(shù)值，而是利用數(shù)形結(jié)合、分類討論、轉(zhuǎn)化思想和分離變量等求零點的個數(shù)或根據(jù)零點的個數(shù)求參數(shù)的取值范圍. 2．利用導數(shù)解決函數(shù)恒成立問題或有解問題是近年來高考的熱點問題，這類問題往往融函數(shù)、導數(shù)、不等式等知識于一體，以函數(shù)知識為載體，利用導數(shù)為工具研究函數(shù)的性質(zhì)，如單調(diào)性、極值、最值，綜合性強，很好地考查了考生的分析問題和解決問題的能力，解決這類問題的關(guān)鍵是運用等價轉(zhuǎn)化的數(shù)學思想及整體構(gòu)造法和參數(shù)分離法. 指點1：利用導數(shù)研究函數(shù)的零點問題 對于含參數(shù)的函數(shù)零點的個數(shù)問題，由函數(shù)有個零點方程有個實數(shù)根函數(shù)與軸有個交點可轉(zhuǎn)化為方程解的個數(shù)問題，若能分離參數(shù)，可將參數(shù)分離出來，再作出函數(shù)的圖象，根據(jù)函數(shù)的圖象特征從而求出參數(shù)的取值范圍.也可以根據(jù)函數(shù)的最值或極值的符號，即利用函數(shù)的性質(zhì)去確定函數(shù)零點的個數(shù)，此方法主要是通過數(shù)形結(jié)合的方法確定存在零點的條件. 【例1】設(shè)函數(shù),其中為自然對數(shù)的底數(shù)． （1）若,求的單調(diào)區(qū)間; （2）若,求證:無零點． 【解析】（1）若,則,∴． 令,則, 當時,,即單調(diào)遞增,又, ∴當時,單調(diào)遞減, 當時,單調(diào)遞增． ∴的單調(diào)遞減區(qū)間為,單調(diào)遞增區(qū)間為． （2）當時,，顯然無零點． 當時, (i)當時,，顯然無零點． (ii)當時，易證，∴, ∴． 令，則， 令，得，當時，；當時，， 故，從而，顯然無零點. 綜上,無零點． 指點2：利用導數(shù)解決函數(shù)恒成立、有解問題 利用導數(shù)研究恒成立問題、有解問題，通常采用分類討論思想或分離參變量的方法，通過函數(shù)的單調(diào)性研究函數(shù)的最值，利用最值去研究恒成立問題、有解問題，此類問題最后都化歸為與函數(shù)最值有關(guān)的問題. 一般地，若恒成立，只需即可；若恒成立，只需即可.若存在，使得成立，只需即可；若存在，使得成立，只需即可. 【例2】已知函數(shù)，. （1）若曲線與曲線在它們的交點處的公共切線為，求，，的值； （2）當時，若，，求的取值范圍. 【解析】（1）設(shè)它們的公共交點的橫坐標為， 則 . ，則，①； ，則，②. 由②得，由①得. 將，代入得，∴，. （2）由，得， 即在上恒成立， 令 ， 則， 其中在上恒成立， ∴在上單調(diào)遞增，在上單調(diào)遞減， 則，∴. 故的取值范圍是. 1．設(shè)函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間是. （1）求的解析式； （2）若對任意的，關(guān)于的不等式在時有解，求實數(shù)的取值范圍. 【解析】（1）. ∵的單調(diào)遞減區(qū)間是(1,2)，∴， 解得∴. （2）由（1）得， 當時，≥0，∴在上單調(diào)遞增，∴. 要使關(guān)于的不等式在時有解， 即，即對任意恒成立, 只需在上恒成立. 設(shè)，，則， 當時，在上單調(diào)遞減，在上單調(diào)遞增，∴. 要使在上恒成立，只需，則. 故的取值范圍是. 2．已知函數(shù)． （1）證明：當時，； （2）當時，討論關(guān)于x的方程的根的個數(shù)． （2）①當時，易得關(guān)于x的方程不成立； ②當時，由可得，即， 令，則問題可轉(zhuǎn)化為討論直線與函數(shù)的圖象的交點個數(shù). 由，可得，易知恒成立，所以當時，，單調(diào)遞減；當時，，單調(diào)遞增， 又易知當時，恒成立，且， 所以當時，直線與函數(shù)的圖象有且只有一個交點，即關(guān)于x的方程有且只有一個實數(shù)根. 3．設(shè)函數(shù). （1）討論函數(shù)的單調(diào)性； （2）若，且在區(qū)間上恒成立，求的取值范圍. 【解析】（1）函數(shù)的定義域為，， 當時，，函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增，在區(qū)間上單調(diào)遞減； 當時，，函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增，在區(qū)間上單調(diào)遞減； 當時，， 函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增，在區(qū)間上單調(diào)遞減，在區(qū)間上單調(diào)遞增； 當時，，函數(shù)在上單調(diào)遞增； 當時，，函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增，在區(qū)間上單調(diào)遞減，在區(qū)間上單調(diào)遞增. （2）若，且在區(qū)間上恒成立，等價于在區(qū)間上.由（1）中的討論，知 當時，，函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減，, 即，從而得； 當時，，函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減，在區(qū)間上單調(diào)遞增，