利用导数设计研究存在性和任意性

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1、 利用导数研究存在性与任意性1对,都有令,则;,都有;,都有;2,使得,则;,使得;,都有;3,使得;,使得;,使得且21.(12分)已知函数是的一个极值点.(1)若是的唯一极值点,XX数的取值X围;(2)讨论的单调性;(3)若存在正数,使得,XX数的取值X围.21.(1), 是极值点 ,故, 是唯一的极值点恒成立或恒成立由恒成立得,又由恒成立得,而不存在最小值,不可能恒成立. 4分(2)由(1)知,当时, , ; , .在递减,在上递增.当时,; , ; , .在、上递增,在上递减。当时,在、 上递增,在递减。时,在上递增. 8分(3)当时,满足题意;当时, ,满足题意;当时,由(2)知需或

2、,当时,而,故存在使得,这样时的值域为从而可知满足题意当时,得或者解得;当时,可得满足题意.的取值X围或. 12分例1已知函数f(x)(ax2xa)ex,g(x)bln xx(b0)(1)讨论函数f(x)的单调性;(2)当a时,若对任意x1(0,2),存在x21,2,使f(x1)g(x2)0成立,XX数b的取值X围解:(1)由题意得f(x)(x1)(axa1)ex当a0时,f(x)(x1)ex,当x(,1)时,f(x)0,f(x)在(,1)上单调递增;当x(1,)时,f(x)0,f(x)在(1,)上单调递减当a0时,令f(x)0,则x1或x1,当a0时,因为11,所以f(x)在(,1)和上单调

3、递增,在上单调递减;当a0时,因为11,所以f(x)在和(1,)上单调递减,在上单调递增(2)由(1)知当a时,f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,2)上单调递增,因此f(x)在(0,2)上的最小值为f(1)0由题意知,对任意x1(0,2),存在x21,2,使g(x2)f(x1)成立,因为f(x1)max0,所以bln x2x20,即b令h(x),x1,2,则h(x)0,因此h(x)minh(2),所以b,即实数b的取值X围是例2(2017XX模拟)已知函数f(x)ln xax2a2(aR,a为常数)(1)讨论函数f(x)的单调性;(2)若存在x0(0,1,使得对任意的a(2,0,不等式m

4、eaf(x0)0(其中e为自然对数的底数)都成立,XX数m的取值X围解:(1)函数f(x)的定义域为(0,),f(x)2ax,当a0时,f(x)0,所以函数f(x)在区间(0,)上单调递增;当a0时,由f(x)0且x0,解得0x,所以函数f(x)在区间上单调递增,在区间上单调递减(2)由(1)知,当a(2,0时,函数f(x)在区间(0,1上单调递增,所以x(0,1时,函数f(x)的最大值是f(1)22a,对任意的a(2,0,都存在x0(0,1,不等式meaf(x0)0都成立,等价于对任意的a(2,0,不等式mea22a0都成立,不等式mea22a0可化为m,记g(a)(a(2,0),则g(a)

5、0,所以g(a)的最大值是g(0)2,所以实数m的取值X围是(2,)例3(2017XX质监)已知函数f(x)x2aln xb(aR)(1)若曲线yf(x)在x1处的切线的方程为3xy30,XX数a,b的值;(2)若x1是函数f(x)的极值点,XX数a的值;(3)若2a0,对任意x1,x2(0,2,不等式|f(x1)f(x2)|m恒成立,求m的最小值解:(1)因为f(x)x2aln xb,所以f(x)x,因为曲线yf(x)在x1处的切线的方程为3xy30,所以即解得(2)因为x1是函数f(x)的极值点,所以f(1)1a0,所以a1当a1时,f(x)x2ln xb,定义域为(0,),f(x)x,当

6、0x1时,f(x)0,f(x)单调递减,当x1时,f(x)0,f(x)单调递增,所以a1(3)因为2a0,0x2,所以f(x)x0,故函数f(x)在(0,2上单调递增,不妨设0x1x22,则|f(x1)f(x2)|m可化为f(x2)f(x1),设h(x)f(x)x2aln xb,则h(x1)h(x2)所以h(x)为(0,2上的减函数,即h(x)x0在(0,2上恒成立,等价于x3axm0在(0,2上恒成立,即mx3ax在(0,2上恒成立,又2a0,所以ax2x,所以x3axx32x,而函数yx32x在(0,2上是增函数,所以x32x12(当且仅当a2,x2时等号成立)所以m12,即m的最小值为1

7、2练1.设函数f(x)=xlnax2ax(a0,a1)(1)当a=e时,求函数f(x)的图象在点(0,f(0)的切线方程;(2)若存在x1,x21,1,使得|f(x1)f(x2)|e1(e为自然对数的底数),XX数a的取值X围练2.设f(x)xln x,g(x)x3x23(1)如果存在x1,x20,2,使得g(x1)g(x2)M成立,求满足上述条件的最大整数M;(2)如果对于任意的s,t,都有f(s)g(t)成立,XX数a的取值X围解(1)存在x1,x20,2,使得g(x1)g(x2)M成立,等价于g(x1)g(x2)maxM由g(x)x3x23,得g(x)3x22x3x由g(x)0,解得0x

8、;由g(x)0,解得x0或x又x0,2,所以g(x)在区间上单调递减,在区间上单调递增,又g(0)3,g(2)1,故g(x)maxg(2)1,g(x)ming所以g(x1)g(x2)maxg(x)maxg(x)min1M,则满足条件的最大整数M4(2)对于任意的s,t,都有f(s)g(t)成立,等价于在区间上,函数f(x)ming(x)max由(1)可知在区间上,g(x)的最大值为g(2)1在区间上,f(x)xln x1恒成立等价于axx2ln x恒成立设h(x)xx2ln x,x,则h(x)12xln xx,易知h(x)在区间上是减函数,又h(1)0,所以当1x2时,h(x)0;当x1时,h

9、(x)0所以函数h(x)xx2ln x在区间上单调递增,在区间1,2上单调递减,所以h(x)maxh(1)1,所以实数a的取值X围是1,)练3.已知函数f(x)ln xax1(aR)(1)当0a时,讨论f(x)的单调性;(2)设g(x)x22bx4当a时,若对任意x1(0,2),存在x21,2,使f(x1)g(x2),XX数b的取值X围解:(1)因为f(x)ln xax1,所以f(x)a,x(0,),令f(x)0,可得两根分别为1,1,因为0a,所以110,当x(0,1)时,f(x)0,函数f(x)单调递减;当x时,f(x)0,函数f(x)单调递增;当x时,f(x)0,函数f(x)单调递减(2)a,13(0,2),由(1)知,当x(0,1)时,f(x)0,函数f(x)单调递减;当x(1,2)时,f(x)0,函数f(x)单调递增,所以f(x)在(0,2)上的最小值为f(1)对任意x1(0,2),存在x21,2,使f(x1)g(x2)等价于g(x)在1,2上的最小值不大于f(x)在(0,2)上的最小值,(*)又g(x)(xb)24b2,x1,2,所以,当b1时,g(x)ming(1)52b0,此时与(*)矛盾;当1b2时,g(x)min4b20,同样与(*)矛盾;当b2时,g(x)ming(2)84b,且当b2时,84b0,解不等式84b,可得b,所以实数b的取值X围为 /

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