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- 2021-06-30 发布
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【经典母题】已知函数f(x)=ln x,g(x)=ax2+2x(a≠0).若函数h(x)=f(x)-g(x)在[1,4]上单调递减,求实数a的取值范围.
【答案】a≥-.
【解析】 由h(x)在[1,4]上单调递减得,
当x∈[1,4]时,h′(x)=-ax-2≤0恒成立,
即a≥-恒成立.设G(x)=-, ]
所以a≥G(x)max,而G(x)=-1,
因为x∈[1,4],所以∈,
所以G(x)max=-(此时x=4),所以a≥-.
【迁移探究1】若函数h(x)=f(x)-g(x)存在单调递减区间,求实数a的取值范围;
【答案】a>-1
【迁移探究2】讨论函数h(x)=f(x)-g(x)的单调性;
【解析】:h(x)=ln x-ax2-2x,x∈(0,+∞),所以h′(x)=-ax-2=
当时, 则 在 上递增,在 递减;
当时,
当时,二次开口向上, 则 所以 在(0,+∞)上递增;
当0>时,所以有两个不等根 且 即两根都为正数,又二次开口向上,所以在
当时,两根一正一负,,,又开口向下,所以
在
综上:(1)当时,二次开口向上, 则 所以 在(0,+∞)上递增;
(2) 当0>时,在
(3) 当时, 在 上递增,在 递减;
(4) 当时,在
规律方法 利用单调性求参数的两类热点问题的处理方法
(1)函数f(x)在区间D上存在递增(减)区间.
方法一:转化为“f′(x)>0(<0)在区间D上有解”;
方法二:转化为“存在区间D的一个子区间使f′(x)>0(<0)成立”.
(2)函数f(x)在区间D上递增(减).
方法一:转化为“f′(x)≥0(≤0)在区间D上恒成立”问题;
方法二:转化为“区间D是函数f(x)的单调递增(减)区间的子集”.
易错警示 对于①:处理函数单调性问题时,应先求函数的定义域;
对于②:h(x)在(0,+∞)上存在递减区间,应等价于h′(x)<0在(0,+∞)上有解,易误认为“等价于h′(x)≤0在(0,+∞)上有解”,多带一个“=”之所以不正确,是因为“h′(x)≤0在(0,+∞)上有解即为h′ (x)<0在(0,+∞)上有解,或h′(x)=0在(0,+∞)上有解”,后者显然不正确;
对于③:h(x)在[1,4]上单调递减,应等价于h′(x)≤0在[1,4]上恒成立,易误认为“等价于h′(x)<0在[1,4]上恒成立”.
【变式训练】
1.设函数f(x)=x2-9ln x在区间[a-1,a+1]上单调递减,则实数a的取值范围是( )
A.(1,2] B.(4,+∞] C.[-∞,2) D.(0,3] [来源: ]
【答案】 A
【解析】 ∵f(x)=x2-9ln x,∴f′(x)=x-(x>0),
当x-≤0时,有00且a+1≤3,解得1e2 017f(0)
B.f(1)>ef(0),f(2 017)>e2 017f(0)
C.f(1)>ef(0),f(2 017)0,解得a>-.
所以实数a的取值范围是.
8.设函数f(x)=x3-x2+1. 设函数g(x)=f(x)+2x,且g(x)在区间(-2,-1)内存在单调递减区间,则实数a的取值范围
【答案】(-∞,-2).
【解析】g′(x)=x2-ax+2,依题意,存在x∈(-2,-1),
使不等式g′(x)=x2-ax+2<0成立,
即x∈(-2,-1)时,a<=-2,
当且仅当x=即x=-时等号成立.
9.已知函数f(x)=-x2+4x-3ln x在区间[t,t+1]上不单调,则实数t的取值范围是________.
【答案】 (0,1)∪(2,3)
10.已知函数f(x)=aln x-ax-3(a∈R). 若函数y=f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线的倾斜角为45°,对于任意的t∈[1,2],函数g(x)=x3+x2·在区间(t,3)上总不是单调函数,求实数m的取值范围.
【答案】
【解析】由题意得f′(2)=-=1,即a=-2,∴f(x)=-2ln x+2x-3,f′(x)=.
∴g(x)=x3+x2-2x,∴g′(x)=3x2+(m+4)x-2.∵g(x)在区间(t,3)上总不是单调函数,
即g′(x)=0在区间(t,3)上有变号零点.由于g′(0)=-2,∴
当g′(t)<0,即3t2+(m+4)t-2<0对任意t∈[1,2]恒成立,
由于g′(0)<0,故只要g′(1)<0且g′(2)<0,即m<-5且m<-9,即m<-9;由g′ (3)>0,即m>-,所以-