资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台特殊点效应——分类讨论函数的图像【题型一】端点效应特征:代入区间端点使不等式取到等号。原理:满足端点效应的恒成立问题。例如:,不能用分离参数的方法,只能找出函数的最值。而函数的最小值有可能在两个位置取到,一个是(左右)端点处(即此时函数单调),另一个是极小值(此时函数不单调)。所以就必须要先去讨论含参函数的单调性,找出最小值,并让其,求出范围。【例1】已知函数.对任意,恒成立,求实数的取值范围.【详解】同除x之后,令,在恒成立,①当时,恒成立,故在上单调递增,所以,显然不合题意;②当,在上单调递减,故,显然符合;③当时,在单调递增,单调递减,由于,故存在,,故不满足.综上,实数的取值范围为【例2】已知函数,当时,,求实数的取值范围.【答案】.【详解】(1)当时,因为,所以,所以.记,则,令,则.因为当时,,所以在区间上单调递增,所以,,所以,在区间上单调递增,所以,,所以.(2)当时,,因为当时,,令,则,①若,则,即在区间上单调递增.②若,则,所以在区间上单调递增.所以当时,在区间上单调递增.因为,,所以,存在,使得,所以,当时,,即在区间上单调递减,所以,不满足题意.综上可知,实数的取值范围为.变式1已知函数.若对任意的,都有成立,求的范围.【详解】对任意的,要使成立,只需任意的,.又由,①当时,即时,在上是增函数,所以只要,从而,所以满足题意;②当时,即时,,所以在上是减函数,上是增函数,从而时,与矛盾,故不满足题意.综上所述,实数的取值范围是.变式2 已知,若在上恒成立,求a的范围.【详解】,令,i)当时,,在上单调递减,∴,舍.ii)当时,令或,①当时,,若,则,若,则,在上是减函数,在上是增函数,所以在上,,即在上不恒成立.②时,,当时,,在增函数,又,所以.综上所述,所求a的取值范围是【例3】设函数。当时,,求的取值范围。(两次端点效应)【详解】已知,,且满足,此时我们需要讨论的图像,,当时,在上恒成立,则在,,则恒成立,在,则,故恒成立;当时,令,,则在,,,则,当,,故,使得,则在,则,故不成立;则舍去;综上得的取值范围为。变式3已知函数.当时,,求的取值范围.【答案】【详解】;,;设,则,①当,即时,,故在上为增函数,故,即,所以在上为增函数,故.②当,即时,当时,,故在上为减函数,故在上,即在上即为减函数,故在上,不合题意,舍.③当,此时在上恒成立,同理可得在上恒成立,不合题意,舍;综上,.【例4】已知函数.若,,求a的取值范围.(三次端点效应)【详解】,,满足端点效应;,,又满足端点效应;,,再次满足端点效应;,;接下来从的图像开始讨论:当时,,,,使得。则在,,又,,在上,恒成立在,又,,在上,满足恒成立;在;在上,恒成立。则成立。当时,,,,使得。则在,;又,,,在,,又,;在;,,故舍去【总结】基于定点讨论出导函数的所有可能图像,从而推导出原函数的所有可能图像,并从中选择出满足题目要求的图像,即对应参数的取值范围。变式4 设,存在实数使得对恒成立,求的最大值.【答案】1【详解】由题知,所以当时,,由此可知,当时,有对恒成立,下面证明:当时,对不恒成立,令,则,令,则,令,则,令,即,解得或.因为当时,,故舍去,所以当时,,得在上单调递减,故,即,从而在上单调递减,故,即,因此在上单调递减,所以,矛盾,所以当时,对不恒成立,综上,的最大值是1.【题型二】端点效应与三角函数【例5】已知函数..若恒成立,求的取值范围。【详解】方法一(讨论单调性):恒成立,两个端点大于0,接下来判断的图像均大于0,由于及均含参数,无法直接画出图像,那么接下来我们求二阶导判断其单调性。,还是含参数,接下来我们需要讨论参数的范围。(由题可知,,其中,,,当时,)①当时,,,,故恒成立;接下来讨论,,且此时,其中,,,恒成立,此时在;②当,即,,如右图使得,则在,则,舍去;③当时,,在,恒成立; 综上:。方法二(洛必达法则):当时,成立,当时,成立,当时,恒成立,令,则,又,令,,当时,,,在上单调递增.,故,,又,,故.【例6】 已知,若不等式在上恒成立,求实数的取值范围.【详解】 ,设,则,当时,,单调递增;当时,,单调递减.所以在上,,且,,①当,即时,,在上单调递减,,不符合题意,舍去,②当,即时,(I)若且,即,,使得,当时,,在内单调递减,,不符合题意,舍去,(II)若且,即,,使得,当时,,当时,,所以在上单调递增,在上单调递减,又,,所以恒成立,符合题意;(III)若且,即,恒成立,在上单调递增,则,符合题意.综上,实数的取值范围为.变式5 已知函数.当时,恒成立,求a的取值范围.【详解】由得,令,即,,令,则,令,则,因为,所以,所以,所以在上单调递增,,①当,即时,,在上单调递增,,所以在上单调递增,,符合题意,②当即时,,在上单调递增,而,所以,使得,当时,,单调递减,,所以单调递减,,不满足,所以a的取值范围是.变式6 已知函数.当时,,求a的取值范围.【详解】当时,,令,求导得,令,求导得,当时,,而,则,函数在上递增,有,当,即时,,函数在上递增,,符合题意,则;当时,,而,于是在上存在,使得,当时,,因此函数在上单调递减,当时,,不符合题意,所以a的取值范围是.【题型三】端点效应失效(起点处函数值带参数 / 最后一层导数不单调,有零点)【例7】已知函数,当时,恒成立,求的取值范围.【答案】【详解】方法一(带参数求最值):令,;,;,,则;由于二阶导可以有零点,即一阶导不一定是恒单调递增的,所以我们还得讨论一阶导的零点,即找到真正的原函数的极小值点,极小值必须大于0,此时需要虚设零点。(正解):设,及是的解,则;则在,,,则极小值为,又;则带入极小值则,令,解得,则,,构造,得,故实数的取值范围为.总结规律:若原函数不单调的时候,且在起点确是先递增,再递减时,不能只从端点判断了,原函数存在极小值时,需要满足的同时,;找到满足上述条件的a;此时联立方程组,可以求得;则再令,可得方法二(分离参数):由,得,其中.①当时,不等式为,显然成立,符合题意.②当时,得.记,则,即(此时导函数必有1解,我们要去猜根x=2)则,令,则,令,则,故单调递增,,故函数单调递增,.由得恒成立,故当时,,单调递增;当时,,单调递减.因此,.综上可得,实数的取值范围为.变式7 已知函数,若在时恒成立,求的取值范围.【答案】【详解】若,则,可知,则,,则,,可知,若,则,这是并不能保证恒成立,例如,当时,先大于0再小于0,会先增后减,函数也会先增后减,就可能导致不等式不成立.实际上当时,,即,即,通过数形结合,可以看出.常见的做法如下:解法一:分离常数恒成立,,则,即,当,.当时,令,则,令,可知,可知时,,单调递增,当时,,单调递减,又=,=,故存在,使=,当时,,单调递增,当时,,单调递减,又=,=,故当时,,,单调递增,当时,,,单调递减,故=.解法二:取特殊值+证明∵,∴,下证当时,,∵,∴,令,要证,只需证,①当时,,,易知在上单调递减,在上单调递增,∵,,,∴,,使得,∴当,时,;当时,,∴在,上单调递增,在上单调递减,而,∴当时,;当时,,∴在上单调递增,在上单调递减.而,∴当时,,②当时,,∴在上单调递增,∴,综上所述,的取值范围是.【题型四】 最值点效应【例8】已知函数,若恒成立,求a的值.【答案】【详解】①当时,不合题意;②当时,单调递减,单调递增,所以因为所以,令当单调递增,当单调递减,所以,所以满足,只有,所以.变式8 函数.若恒成立,求的取值范围.【答案】【详解】由题意,得,令,得或(舍去),在上,,在上,,在上单调递增,在上单调递减,当且仅当时,取得最大值,即.已知恒成立..又,所以,所以,解得.所以的取值的集合为. 【例9】已知函数.若恒成立,求实数的取值范围.【答案】.【详解】由求导得:,因为,所以要证明,而当时,,此时,,则在区间上单调递减,且,,则在区间上单调递增,此时有,不满足题意,故舍去,当时,,此时,,则在区间上单调递增,且,,则在区间上单调递减,此时有,满足题意,故,当时,,在区间上必存在两个根所以当,,则在区间上单调递减,且,,则在区间上单调递增,所以在区间上恒有,不满足题意,故舍去,综上可得:实数的取值范围是变式9 已知函数,若,求实数的取值范围。【答案】【详解】由,得,设,则,设,则,①当时,易知,所以在R上是减函数,即在R上是减函数.又,,所以存在,使得,当时,,单调递增,则,不符合题意;②当时,由(1)可知,满足题意;③当时,易知在上单调递减,又,则在上单调递减,即在上单调递减.又,,则存在,使得,所以当时,,单调递减,则,不符合题意;当时,因为,所以不符合题意.综上可知,实数的取值范围为.【题型五】基于定点讨论零点个数【例10】已知函数,若在区间各恰有一个零点,求a的取值范围.【答案】【详解】,,设若,当,即;所以在上单调递增,故在上没有零点,不合题意(2)若,当,则;所以在上单调递增所以,即;所以在上单调递增,故在上没有零点,不合题意(3)若,①当,则,所以在上单调递增;;所以存在,使得,即当单调递减;当单调递增所以当,令则所以在上单调递增,在上单调递减,所以,又,,所以在上有唯一零点;又没有零点,即在上有唯一零点②当,设,,所以在单调递增,所以存在,使得当单调递减,当单调递增,又,所以存在,使得,即当单调递增,当单调递减,当,,又,而,所以当所以在上有唯一零点,上无零点即在上有唯一零点。所以,符合题意所以若在区间各恰有一个零点,求的取值范围为变式10 已知函数,函数在和上各存在一个零点,求的取值范围.【答案】.【详解】令,依题意,函数在和上存在零点,求导得,在,①当时,,函数无零点,不符合题意,②当时,,函数在上单调递增,,函数在上无零点,不符合题意,③当时,令,求导得,当时,,函数,即在上单调递增,,,则存在,使得,当时,,函数递减,当时,,函数递增,因此,,则函数在上存在唯一零点;当时,令,求导得,令,求导得,函数在上单调递增,,则,使得,当时,,函数递减,当时,,函数递增,则,于是,使得,当时,,函数,即递减,当时,,函数,即递增,则,因此,使得,当时,,函数递增,当时,,函数递减,则,,从而函数在上存在唯一零点,所以的取值范围是课后练习:1.已知函数.当时,,求实数的取值范围.【答案】.【详解】(1)当时,因为,所以,所以.记,则,令,则.因为当时,,所以在区间上单调递增,所以,,所以,在区间上单调递增,所以,,所以.(2)当时,,因为当时,,令,则,①若,则,即在区间上单调递增.②若,则,所以在区间上单调递增.所以当时,在区间上单调递增.因为,,所以,存在,使得,所以,当时,,即在区间上单调递减,所以,不满足题意.综上可知,实数的取值范围为.2.已知函数.若,求a的取值范围.【详解】令,则等价于..①若,则在区间上恒成立,在区间上单调递增,故,符合条件.②若,则当时,;当时,.故在区间上单调递减,在区间上单调递增,则,不符合条件.③若,则在区间上恒成立,在区间上单调递减,故,不符合条件.综上所述,a的取值范围为.3.已知函数.若,求a的取值范围.【详解】定义域为R,,因为,所以要想恒成立,需要,由,解得:,下面证明充分性:当时,,令,则恒成立,故在R上为增函数,因为,所以在上恒成立,在上恒成立,所以在R上有唯一的极小值点0,且,满足题意.综上:a =24.已知函数.若不等式,恒成立,求实数a的范围.【详解】由题,,令,则.①当,即时,,有在上单调递增,则,得在上单调递增,此时,故满足题意.②当,即时,令,得,则在上单调递减,又,得在上单调递减,此时,故不合题意.综上可得:.5.已知函数,若在存在极值,求a的取值范围.【答案】.【详解】,由在区间存在极值点,则在区间上存在变号零点;令,则,令,在区间存在极值点,等价于在区间上存在变号零点,①当时,,在区间上单调递减,此时,在区间上无零点,不合题意;②当,时,由于,所以在区间上单调递增,所以,在区间上单调递增,,所以在区间上无零点,不符合题意;③当时,由可得,当时,,单调递减,当时,,单调递增,故的最小值为,令,则,函数在定义域内单调递增,,据此可得恒成立,则,由一次函数与对数函数的性质可得,当时,,且注意到,根据零点存在性定理可知:在区间上存在唯一零点.当时,,单调减,当时,,单调递增,所以.令,则,则函数在上单调递增,在上单调递减,所以,所以,所以,所以函数在区间上存在变号零点,符合题意.综合上面可知:实数得取值范围是.6.已知,对,恒成立,求实数的取值范围.【详解】,令,则,当时,由于,,,所以,当且仅当时取等号,当时,,所以,所以在区间上单调递增,故,当时,,所以在区间上单调递增,又,所以符合题意,当时,因为,则存在,使得,所以在区间上单调递减,在区间上单调递增,又,则时,,不合题意,综上:的取值范围为.7.已知函数,,上恒成立,求实数a的取值范围.【详解】,,则,所以,,(1)当时,,令,则,等号仅在时取得,所以在上单调递增,故,等号仅在时取得,即.令,则恒成立,在上单调递增,则,即,,所以在上单调递增,则,即,所以时,在上恒成立.(2)当时,,,设,则,①当时,是R上的增函数,在上单调递增,即时,在上递增,,故在内存在唯一解,当时,,则在上递减,则,则在上递减,故,②当时,在上递减,则,所以时,存在x使得,与在上恒成立矛盾,综上,a的取值范围是.若函数有三个不同的零点,求的取值范围.【答案】【详解】,因为与同号,所以只有一个零点,令,,由,则有三个不同的零点等价于函数有三个不同的零点,函数定义域为,因为,设,则,①当时,,恒成立,此时在上单调递减,显然不符合题意,②当时,,有两个零点,,所以当时,,即;当时,,即;当时,,即.故在,,上单调递减,在,上单调递增;因为,且,所以,所以,令,所以,所以,即,所以,所以由零点存在性定理知,在区间上有唯一的一个零点,因为,因为,所以,所以时,存在三个不同的零点,1,,故实数的取值范围是.9.已知函数,其中.(1)讨论的单调性;(2)若有两个零点,求的取值范围:【答案】(1)答案见解析;(2);【详解】解:(1)函数的定义域为,,当时,函数在区间上单调递减,在上单调递增;当时,若,则函数在上递增;若,则函数在区间,上单调递增,在上单调递减;若,则函数在区间,上单调递增,在上单调递减;(2)①当时,函数只有一个零点,不合题意,舍去;②当时,由(1)知有最小值,要使有两个零点,则需,即此时,,则在上存在唯一零点;又,当时,设,,所以在上递增,在上递减,所以,即由,所以,所以,所以所以,所以函数在上存在唯一零点,所以当时,函数存在两个零点;③当时,由(1)可知(i)当,则函数在上递增,不合题意;(ii)当,则函数的极大值为,则函数在上无零点,在至多一个零点,不合题意,舍去;(iii)当,则函数的极大值为,则函数在上无零点,在至多一个零点,不合题意,舍去;综上所述,函数存在两个零点时,;10.设函数,恒成立,求实数的范围.【答案】【详解】故时不等式也成立,代入,,下面证明时不等式成立,,,,,,令,则,当时,,,当时,,,故恒成立,故单调递增,由于,故时,,,单调递减,时,,,单调递增,故,故不等式成立.综上:.11.已知函数,不等式在上恒成立,则实数的取值范围为 .【答案】【详解】因为,所以.可以分以下几种情况讨论:(1)当时,恒成立,恒成立,所以不等式在区间上恒成立.(2)当时,设,对函数求导,得①若,则,所以在区间上恒成立.②若,则故所以在区间上恒成立.所以当时,在区间上单调递增,且故不等式在区间上恒成立.③当时,令对函数求导,得故在区间上恒成立,所以在区间上单调递增,则所以存在使得当时,单调递减,当时单调递增;当时,取得极小值,而,所以,因此不等式在区间上不能恒成立所以当不等式在区间上恒成立时,实数a的取值范围是.故答案为:.21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台特殊点效应——分类讨论函数的图像【题型一】端点效应特征:代入区间端点使不等式取到等号。原理:满足端点效应的恒成立问题。例如:,不能用分离参数的方法,只能找出函数的最值。而函数的最小值有可能在两个位置取到,一个是(左右)端点处(即此时函数单调),另一个是极小值(此时函数不单调)。所以就必须要先去讨论含参函数的单调性,找出最小值,并让其,求出范围。【例1】已知函数.对任意,恒成立,求实数的取值范围.【详解】同除x之后,令,在恒成立,①当时,恒成立,故在上单调递增,所以,显然不合题意;②当,在上单调递减,故,显然符合;③当时,在单调递增,单调递减,由于,故存在,,故不满足.综上,实数的取值范围为【例2】已知函数,当时,,求实数的取值范围.【答案】.【详解】(1)当时,因为,所以,所以.记,则,令,则.因为当时,,所以在区间上单调递增,所以,,所以,在区间上单调递增,所以,,所以.(2)当时,,因为当时,,令,则,①若,则,即在区间上单调递增.②若,则,所以在区间上单调递增.所以当时,在区间上单调递增.因为,,所以,存在,使得,所以,当时,,即在区间上单调递减,所以,不满足题意.综上可知,实数的取值范围为.变式1已知函数.若对任意的,都有成立,求的范围.变式2 已知,若在上恒成立,求a的范围.【例3】设函数。当时,,求的取值范围。(两次端点效应)【详解】已知,,且满足,此时我们需要讨论的图像,,当时,在上恒成立,则在,,则恒成立,在,则,故恒成立;当时,令,,则在,,,则,当,,故,使得,则在,则,故不成立;则舍去;综上得的取值范围为。变式3已知函数.当时,,求的取值范围.【例4】已知函数.若,,求a的取值范围.(三次端点效应)【详解】,,满足端点效应;,,又满足端点效应;,,再次满足端点效应;,;接下来从的图像开始讨论:当时,,,,使得。则在,,又,,在上,恒成立在,又,,在上,满足恒成立;在;在上,恒成立。则成立。当时,,,,使得。则在,;又,,,在,,又,;在;,,故舍去【总结】基于定点讨论出导函数的所有可能图像,从而推导出原函数的所有可能图像,并从中选择出满足题目要求的图像,即对应参数的取值范围。变式4 设,存在实数使得对恒成立,求的最大值.【题型二】端点效应与三角函数【例5】已知函数..若恒成立,求的取值范围。【详解】方法一(讨论单调性):恒成立,两个端点大于0,接下来判断的图像均大于0,由于及均含参数,无法直接画出图像,那么接下来我们求二阶导判断其单调性。,还是含参数,接下来我们需要讨论参数的范围。(由题可知,,其中,,,当时,)①当时,,,,故恒成立;接下来讨论,,且此时,其中,,,恒成立,此时在;②当,即,,如右图使得,则在,则,舍去;③当时,,在,恒成立; 综上:。方法二(洛必达法则):当时,成立,当时,成立,当时,恒成立,令,则,又,令,,当时,,,在上单调递增.,故,,又,,故.【例6】 已知,若不等式在上恒成立,求实数的取值范围.【详解】 ,设,则,当时,,单调递增;当时,,单调递减.所以在上,,且,,①当,即时,,在上单调递减,,不符合题意,舍去,②当,即时,(I)若且,即,,使得,当时,,在内单调递减,,不符合题意,舍去,(II)若且,即,,使得,当时,,当时,,所以在上单调递增,在上单调递减,又,,所以恒成立,符合题意;(III)若且,即,恒成立,在上单调递增,则,符合题意.综上,实数的取值范围为.变式5 已知函数.当时,恒成立,求a的取值范围.变式6 已知函数.当时,,求a的范围.【题型三】端点效应失效(起点处函数值带参数 / 最后一层导数不单调,有零点)【例7】已知函数,当时,恒成立,求的取值范围.【答案】【详解】方法一(带参数求最值):令,;,;,,则;由于二阶导可以有零点,即一阶导不一定是恒单调递增的,所以我们还得讨论一阶导的零点,即找到真正的原函数的极小值点,极小值必须大于0,此时需要虚设零点。(正解):设,及是的解,则;则在,,,则极小值为,又;则带入极小值则,令,解得,则,,构造,得,故实数的取值范围为.总结规律:若原函数不单调的时候,且在起点确是先递增,再递减时,不能只从端点判断了,原函数存在极小值时,需要满足的同时,;找到满足上述条件的a;此时联立方程组,可以求得;则再令,可得方法二(分离参数):由,得,其中.①当时,不等式为,显然成立,符合题意.②当时,得.记,则,即(此时导函数必有1解,我们要去猜根x=2)则,令,则,令,则,故单调递增,,故函数单调递增,.由得恒成立,故当时,,单调递增;当时,,单调递减.因此,.综上可得,实数的取值范围为.变式7 已知函数,若在时恒成立,求的取值范围.【题型四】 最值点效应【例8】已知函数,若恒成立,求a的值.【答案】【详解】①当时,不合题意;②当时,单调递减,单调递增,所以因为所以,令当单调递增,当单调递减,所以,所以满足,只有,所以.变式8 函数.若恒成立,求的取值范围.【例9】已知函数.若恒成立,求实数的取值范围.【答案】.【详解】由求导得:,因为,所以要证明,而当时,,此时,,则在区间上单调递减,且,,则在区间上单调递增,此时有,不满足题意,故舍去,当时,,此时,,则在区间上单调递增,且,,则在区间上单调递减,此时有,满足题意,故,当时,,在区间上必存在两个根所以当,,则在区间上单调递减,且,,则在区间上单调递增,所以在区间上恒有,不满足题意,故舍去,综上可得:实数的取值范围是变式9 已知函数,若,求实数的取值范围。【题型五】基于定点讨论零点个数【例10】已知函数,若在区间各恰有一个零点,求a的取值范围.【答案】【详解】,,设(1)若,当,即;所以在上单调递增,故在上没有零点,不合题意(2)若,当,则;所以在上单调递增所以,即;所以在上单调递增,故在上没有零点,不合题意(3)若,①当,则,所以在上单调递增;;所以存在,使得,即当单调递减;当单调递增所以当,令则所以在上单调递增,在上单调递减,所以,又,,所以在上有唯一零点;又没有零点,即在上有唯一零点②当,设,,所以在单调递增,所以存在,使得当单调递减,当单调递增,又,所以存在,使得,即当单调递增,当单调递减,当,,又,而,所以当所以在上有唯一零点,上无零点即在上有唯一零点。所以,符合题意所以若在区间各恰有一个零点,求的取值范围为变式10 已知函数,函数在和上各存在一个零点,求的取值范围.课后练习:1.已知函数.当时,,求实数的取值范围.2.已知函数.若,求a的取值范围.3.已知函数.若,求a的取值范围.4.已知函数.若不等式,恒成立,求实数a的范围.5.已知函数,若在存在极值,求a的取值范围.6.已知,对,恒成立,求实数的取值范围.7.已知函数,,上恒成立,求实数a的取值范围.若函数有三个不同的零点,求的取值范围.9.已知函数,其中.(1)讨论的单调性;(2)若有两个零点,求的取值范围:10.设函数,恒成立,求实数的范围.11.已知函数,不等式在上恒成立,则实数的取值范围为 .21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 特殊点效应(原卷版).docx 特殊点效应(解析版).docx