资源简介 (共60张PPT)培优课 利用导数研究恒(能)成立问题目录典型例题·精研析01知能演练·扣课标02典型例题·精研析01课堂互动 关键能力提升题型一 单变量恒成立求参数范围问题【例1】 已知函数 f ( x )=ln x .若对任意 x >0,不等式 f ( x )≤ ax≤ x2+1恒成立,求实数 a 的取值范围.解:因为对任意 x >0,不等式 f ( x )≤ ax ≤ x2+1恒成立,所以在 x >0时恒成立,进一步转化为( )max≤ a ≤( x+ )min.设 h ( x )= ( x >0),则h'( x )= ,令h'( x )=0,得 x =e,当 x ∈(0,e)时,h'( x )>0;当 x ∈(e,+∞)时,h'( x )<0,所以 h ( x )≤ .要使 f ( x )≤ ax 恒成立,必须 a ≥ .另一方面,当 x >0时, x + ≥2,要使 ax ≤ x2+1恒成立,必须 a ≤2,所以满足条件的 a 的取值范围是[ ,2].通性通法1. 对不等式恒成立问题,常需对参数进行分类讨论,求出参数的取值范围.2. 利用导数研究含参数的不等式问题,若能够分离参数,则常将问题转化为形如 a ≥ f ( x )(或 a ≤ f ( x ))的形式,通过求函数 y = f( x )的最值求得参数范围.一般地,若 a > f ( x )对 x ∈ D 恒成立,则只需 a > f ( x )max;若 a < f ( x )对 x ∈ D 恒成立,则只需a < f ( x )min.【跟踪训练】已知 f ( x )=e x - ax2,若 f ( x )≥ x +(1- x )e x 在[0,+∞)恒成立,则实数 a 的取值范围为 .(-∞,1]解析: f ( x )≥ x +(1- x )e x ,即e x - ax2≥ x +e x - x e x ,即e x - ax -1≥0, x ≥0.令 h ( x )=e x - ax -1( x ≥0),则h'( x )=e x - a ( x ≥0),当 a ≤1时,由 x ≥0知h'( x )≥0,∴在[0,+∞)上 h ( x )≥ h (0)=0,原不等式恒成立.当 a >1时,令h'( x )>0,得 x >ln a ;令h'( x )<0,得0≤ x <ln a .∴ h ( x )在[0,ln a )上单调递减,又∵ h (0)=0,∴ h ( x )≥0不恒成立,∴ a >1不合题意.综上,实数 a 的取值范围为(-∞,1].题型二 单变量能成立求参数范围问题【例2】 已知函数 f ( x )= ax -e x ( a ∈R), g ( x )=,若 x ∈(0,+∞),使不等式 f ( x )≤ g ( x )-e x 成立,求 a 的取值范围.解:因为 x ∈(0,+∞),使不等式 f ( x )≤ g ( x )-e x 成立,则 ax ≤ ,即 a ≤ .设 h ( x )= ,则问题转化为 a ≤( )max.由h'( x )= ,令h'( x )=0,得 x = .当 x 在区间(0,+∞)内变化时,h'( x ), h ( x )随 x 的变化情况如下表:xh'( x ) + 0 -h ( x ) ↗ ↘由上表可知,当 x = 时,函数 h ( x )有极大值,即最大值为 ,所以 a ≤ .故 a 的取值范围是( -∞, ].通性通法1. 含参数的能成立(存在型)问题的解题方法a ≥ f ( x )在 x ∈ D 上能成立,则 a ≥ f ( x )min;a ≤ f ( x )在 x ∈ D 上能成立,则 a ≤ f ( x )max.2. 不等式能成立问题的解题关键点【跟踪训练】已知函数 f ( x )= x - a ln x , g ( x )=- ( a ∈R).(1)设函数 h ( x )= f ( x )- g ( x ),讨论函数 h ( x )的单调性;解: h ( x )= x + - a ln x ( x >0),h'( x )=1- - = = .①当1+ a >0,即 a >-1时,在(0,1+ a )上h'( x )<0,在(1+ a ,+∞)上h'( x )>0,所以 h ( x )在(0,1+ a )上单调递减,在(1+ a ,+∞)上单调递增;②当1+ a ≤0,即 a ≤-1时,在(0,+∞)上h'( x )>0,所以函数 h ( x )在(0,+∞)上是增函数,综上所述,当 a >-1时, h ( x )在(0,1+ a )上单调递减,在(1+ a ,+∞)上单调递增;当 a ≤-1时,函数 h ( x )在(0,+∞)上是增函数.(2)若在区间[1,e]上存在一点 x0,使得 f ( x0)< g ( x0)成立,求 a 的取值范围.解: 在[1,e]上存在一点 x0,使得 f ( x0)< g ( x0)成立,即在[1,e]上存在一点 x0,使得 h ( x0)<0,即函数 h ( x )= x + - a ln x 在[1,e]上的最小值小于零.由(1)可知:①当1+ a ≥e,即 a ≥e-1时, h ( x )在[1,e]上单调递减,所以 h ( x )的最小值为 h (e),由 h (e)=e+ - a <0可得 a > .②当1+ a ≤1,即 a ≤0时, h ( x )在[1,e]上单调递增,所以 h ( x )的最小值为 h (1),由 h (1)=1+1+ a <0可得 a <-2.③当1<1+ a <e,即0< a <e-1时,可得 h ( x )的最小值为 h (1+ a ).因为0<ln(1+ a )<1,所以0< a ln(1+ a )< a .故 h (1+ a )=2+ a - a ln(1+ a )>2,此时, h (1+ a )<0不成立.综上所述,所求 a 的取值范围是(-∞,-2)∪( ,+∞).题型三 双变量恒(能)成立求参数范围问题【例3】 已知函数 f ( x )= x3+ x2+ ax ,函数 g ( x )= ,若对 x1∈[ ,2], x2∈[ ,2],使f'( x1)≤ g ( x2)成立,求实数 a 的取值范围.解:“对 x1∈[ ,2], x2∈[ ,2],使f'( x1)≤ g ( x2)成立”等价于“当 x ∈[ ,2]时,f'( x )max≤ g ( x )max”.因为f'( x )= x2+2 x + a =( x +1)2+ a -1在[ ,2]上单调递增,所以f'( x )max=f'(2)=8+ a .而g'( x )= ,由g'( x )>0,得 x <1,由g'( x )<0,得 x >1,所以 g ( x )在(-∞,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.所以当 x ∈[ ,2]时, g ( x )max= g (1)= .由8+ a ≤ ,得 a ≤ -8,所以实数 a 的取值范围为( -∞, -8].通性通法常见的双变量不等式恒(能)成立问题的类型(1)对于任意的 x1∈[ a , b ],总存在 x2∈[ m , n ],使得 f ( x1)≤g ( x2) f ( x )max≤ g ( x )max;(2)对于任意的 x1∈[ a , b ],总存在 x2∈[ m , n ],使得 f ( x1)≥g ( x2) f ( x )min≥ g ( x )min;(3)若存在 x1∈[ a , b ],对任意的 x2∈[ m , n ],使得 f ( x1)≤ g( x2) f ( x )min≤ g ( x )min;(4)若存在 x1∈[ a , b ],对任意的 x2∈[ m , n ],使得 f ( x1)≥ g( x2) f ( x )max≥ g ( x )max;(5)对于任意的 x1∈[ a , b ], x2∈[ m , n ],使得 f ( x1)≤ g( x2) f ( x )max≤ g ( x )min;(6)对于任意的 x1∈[ a , b ], x2∈[ m , n ],使得 f ( x1)≥ g( x2) f ( x )min≥ g ( x )max;(7)若存在 x1∈[ a , b ], x2∈[ m , n ],使得 f ( x1)≤ g ( x2) f( x )min≤ g ( x )max;(8)若存在 x1∈[ a , b ], x2∈[ m , n ],使得 f ( x1)≥ g ( x2) f( x )max≥ g ( x )min.【跟踪训练】已知函数 f ( x )= x e x -e x ,函数 g ( x )= mx - m ( m >0),若对任意的 x1∈[-2,2],总存在 x2∈[-2,2]使得 f ( x1)= g ( x2),求实数 m 的取值范围.解:∵函数 f ( x )= x e x -e x =e x ( x -1)的导函数f'( x )=e x ( x-1)+e x = x e x ,∴当 x ∈(0,+∞)时,f'( x )>0,故 f ( x )在(0,+∞)上单调递增,当 x ∈(-∞,0)时,f'( x )<0,故 f ( x )在(-∞,0)上单调递减,∴ f ( x )min= f (0)=-1,又 f (-2)=-3e-2, f (2)=e2,∴ f ( x )在[-2,2]上的值域为[-1,e2],又函数 g ( x )= mx - m ( m >0)在[-2,2]上单调递增,∴ g( x )在[-2,2]上的值域为[-3 m , m ].若对任意的 x1∈[-2,2],总存在 x2∈[-2,2],使得 f ( x1)= g( x2),则[-1,e2] [-3 m , m ],∴-3 m ≤-1<e2≤ m ,解得 m ≥e2,即实数 m 的取值范围是[e2,+∞).知能演练·扣课标02课后巩固 核心素养落地1. 若函数 f ( x )= x3+ ax2+( a +6) x 无极值,则 a 的取值范围为( )A. [-3,6] B. (-3,6)C. (-∞,-3]∪[6,+∞) D. (-∞,-3)∪(6,+∞)解析: 因为 f ( x )= x3+ ax2+( a +6) x ,所以f'( x )=3 x2+2 ax + a +6,因为 f ( x )无极值,所以(2 a )2-4×3×( a +6)≤0,解得-3≤ a ≤6,所以 a 的取值范围为[-3,6].故选A.1234567891011121314151617182. 已知函数 f ( x )=ln x - ax2-2 x 存在单调递减区间,则实数 a 的取值范围是( )A. (-∞,-1) B. (-1,+∞)C. [-1,+∞) D. (1,+∞)解析: f ( x )=ln x - ax2-2 x 的定义域为(0,+∞),由题意得f'( x )= - ax -2<0在(0,+∞)上有解,即 - < a在(0,+∞)上有解,又 y = - =( -1)2-1≥-1,故 a>-1,故实数 a 的取值范围是(-1,+∞).故选B.1234567891011121314151617183. 若函数 f ( x )=- x2+4 x + b ln x 在(0,+∞)上是减函数,则 b的取值范围是( )A. (-∞,-2] B. (-∞,-2)C. (-2,+∞) D. [-2,+∞)解析: ∵ f ( x )=- x2+4 x + b ln x 在(0,+∞)上是减函数,∴f'( x )≤0在(0,+∞)上恒成立,即f'( x )=-2 x +4+ ≤0,即 b ≤2 x2-4 x .∵2 x2-4 x =2( x -1)2-2≥-2,∴ b≤-2.1234567891011121314151617184. 已知函数 f ( x )=e x - x + a ,若 f ( x )>0恒成立,则实数 a 的取值范围是( )A. (-1,+∞) B. (-∞,-1)C. [-1,+∞) D. (-∞,-1]解析: f'( x )=e x -1,令f'( x )>0,解得 x >0,令f'( x )<0,解得 x <0,故 f ( x )在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,故 f ( x )min= f (0)=1+ a .若 f ( x )>0恒成立,则1+ a >0,解得 a >-1,故选A.1234567891011121314151617185. 已知函数 f ( x )= + x2-2 x - a ( x >0),若恒有 f ( x )≥0,则 a 的取值范围是( )A. (3,+∞) B. (e-1,+∞)C. (-∞,e-1] D. (-∞,0]解析: 由题可得f'( x )= +2 x -2=( x -1)( +2),由f'( x )<0,可得0< x <1,此时 f ( x )单调递减,由f'( x )>0,可得 x >1,此时 f ( x )单调递增,∴ f ( x )min= f(1)=e-1- a ≥0,∴ a ≤e-1.故选C.1234567891011121314151617186. “燃脂单车”运动是一种在音乐的烘托下,运动者根据训练者的指引有节奏的踩踏单车,进而达到燃脂目的的运动,由于其操作简单,燃脂性强,受到广大健身爱好者的喜爱.已知某一单车爱好者的骑行速度 v (单位:km/h)随时间 t (单位:h)变化的函数关系为 v ( t )= +15, t ∈[ ,2],则该单车爱好者骑行速度的最大值为( )123456789101112131415161718解析: 因为 v ( t )= +15, t ∈[ ,2],所以v'( t )=,当 t ∈[ ,1)时,v'( t )>0,当 t ∈(1,2]时,v'( t )<0,所以 v ( t )在[ ,1)上单调递增,在(1,2]上单调递减,所以 v ( t )max= v (1)= +15.故选C.1234567891011121314151617187. 已知函数 f ( x )= -1+ln x ,若存在 x0>0,使得 f ( x0)≤0有解,则实数 a 的取值范围是( )A. (2,+∞) B. (-∞,-3)C. (-∞,1] D. [3,+∞)123456789101112131415161718解析: 存在 x0>0,使得 f ( x0)≤0有解,即 a ≤ x - x ln x 有解,即 a ≤[ x - x ln x ]max,令 g ( x )= x - x ln x , x >0,则g'( x )=1-(ln x +1)=-ln x ,当 x ∈(0,1)时,g'( x )=-ln x >0, g ( x )单调递增,当 x ∈(1,+∞)时,g'( x )=-lnx <0, g ( x )单调递减,∴ g ( x )max= g (1)=1,∴ a ≤1,故选C.1234567891011121314151617188. 已知函数 f ( x )= sin ( 2 x + )- - mx 在[0, ]上单调递减,则实数 m 的最小值是( )123456789101112131415161718解析: 由 f ( x )= sin ( 2 x + )- - mx 在[0, ]上单调递减,得f'( x )=2 cos ( 2 x + )- x - m ≤0( x ∈[0, ]),即2 cos ( 2 x + )- x ≤ m ( x ∈[0, ]),令 g ( x )=2 cos ( 2 x + )- x ( x ∈[0, ]),则g'( x )=-4 sin ( 2 x + )-1( x ∈[0, ]),当 x ∈[0, ]时, ≤2 x + ≤ ,则2≤4 sin ( 2 x + )≤4,所以-5≤-4 sin ( 2 x + )-1≤-3,即g'( x )<0,所以 g ( x )在 x ∈[0, ]上单调递减, g ( x )max= g (0)= ,所以 m ≥ , m 的最小值为 .1234567891011121314151617189. (多选)已知命题 p :“ x ∈(0,+∞), x +1≥e x ”.下列说法正确的是( )A. p 为真命题B. p 为假命题C. p 的否定: x ∈(0,+∞), x +1≥e xD. p 的否定: x ∈(0,+∞), x +1<e x123456789101112131415161718解析: 命题 p :“ x ∈(0,+∞), x +1≥e x ”,设 f( x )=e x - x -1, x >0,则f'( x )=e x -1,所以 x ∈(0,+∞)时,f'( x )>0, f ( x )单调递增,所以 f ( x )> f (0)=0,即e x > x +1在(0,+∞)恒成立,故命题 p 为假命题,则B正确; p 的否定: x ∈(0,+∞), x +1<ex ,则D正确.故选B、D.12345678910111213141516171810. (多选)已知函数 f ( x )= x2e x , x ∈R. 下列结论正确的是( )A. 函数 f ( x )不存在最大值,也不存在最小值B. 函数 f ( x )存在极大值和极小值C. 函数 f ( x )有且只有1个零点D. 函数 f ( x )的极小值就是 f ( x )的最小值123456789101112131415161718解析: f ( x )= x2e x , x ∈R,则f'( x )= x ( x +2)·e x ,令f'( x )<0 -2< x <0,令f'( x )>0 x <-2或 x >0,所以函数 f ( x )在(-2,0)上单调递减,在(-∞,-2)和(0,+∞)上单调递增,且 f (0)=0, f ( x )= x2e x ≥0,如图,所以 f ( x )min= f (0)=0,函数在 x =-2处取得极大值,在 x =0处取得极小值,极小值 f (0)即为最小值,且函数有且只有一个零点0.故选B、C、D.12345678910111213141516171811. (多选)已知函数 f ( x )=( x2-2 x )e x ,关于 f ( x )的性质,以下四个结论中正确的是( )B. 函数 f ( x )在区间(0,2)上单调递增C. f ( x )有两个零点D. f ( x )是奇函数123456789101112131415161718解析: 函数 f ( x )=( x2-2 x )e x 的定义域为R,f'( x )=(2 x -2)e x +( x2-2 x )e x =( x2-2)e x ,当- < x <时,f'( x )<0,即函数 f ( x )在(- , )上单调递减,当 x <- 或 x > 时,f'( x )>0,即函数 f ( x )在(-∞,- ),( ,+∞)上单调递增,B错误;函数 f ( x )的极大值 f (- )=(2+2 ) >0,极小值 f ( )=(2-2 ) <0,而当 x <0或 x >2时恒有 f ( x )>0,因此函数f ( x )在 x = 处取得最小值,A正确;由( x2-2 x )e x =0解得x =0或 x =2,因此函数 f ( x )有两个零点,C正确;因为 f (- x )=( x2+2 x )e- x ≠- f ( x ), f (- x )≠ f ( x ),即 f ( x )是非奇非偶函数,D错误.故选A、C.12345678910111213141516171812. (多选)下列说法正确的是( )C. f ( x )= x -ln x ( x >0)的最小值为1123456789101112131415161718解析: f ( x )= x + ( x ∈R),f'( x )=1- =,函数 f ( x )在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,故函数 f ( x )的最小值为 f (0)=1,A正确; f( x )= ( x >0),f'( x )= ,函数 f ( x )在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,故函数 f ( x )的最小值为 f (1)=e,B错误;123456789101112131415161718f ( x )= x -ln x ( x >0),f'( x )=1- = ,函数 f ( x )在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,故函数 f ( x )的最小值为 f (1)=1,C正确; f ( x )= x ( x >0),f'( x )=+ x ·(- )= ,函数 f ( x )在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,故函数 f ( x )的最小值为 f (1)=e,D错误;故选A、C.123456789101112131415161718 解析:由题知 f ( x )≤0恒成立,即ln x - ax -1≤0在(0,+∞)上恒成立,即 a ≥ 在(0,+∞)上恒成立,即 a ≥( )max,记 g ( x )= ,所以g'( x )= =,当 x ∈(0,e2)时,g'( x )>0, g ( x )单调递增,当 x∈(e2,+∞)时,g'( x )<0, g ( x )单调递减,所以 g( x )max= g (e2)= ,所以 a ∈[ ,+∞).[ ,+∞)12345678910111213141516171814. 若存在 x ∈[0,1],使得3 x + ≥7 m +1成立,则实数 m 的取值范围是 .解析:设 t =3 x ,因为0≤ x ≤1,所以1≤ t ≤3.设 g ( t )= t +(1≤ t ≤3),则g'( t )=1- = ≥0,则 g ( t )在[1,3]上单调递增,故 g ( t )max= g (3)=3+ = .由题可知7 m +1≤ ,解得 m ≤ ,所以 m 的取值范围是( -∞, ].( -∞, ]12345678910111213141516171815. 设函数 f ( x )= ax3-3 x +1( a >1),若对于任意的 x ∈[-1,1],都有 f ( x )≥0成立,则实数 a 的值为 .解析:由题意得,f'( x )=3 ax2-3,当 a >1时,令f'( x )=3ax2-3=0,解得 x =± ,± ∈(-1,1).①当-1≤ x <-时,f'( x )>0, f ( x )单调递增;②当- < x < 时,f'( x )<0, f ( x )单调递减;③当 < x ≤1时,f'( x )>0, f( x )单调递增.所以只需 f ( )≥0,且 f (-1)≥0即可,由 f( )≥0,得 a ·( )3-3· +1≥0,解得 a ≥4,由 f (-1)≥0,可得 a ≤4.综上可得 a =4.412345678910111213141516171816. 已知函数 f ( x )= a ( x +ln x ), g ( x )= x2.当 a >0时,若对于区间[1,2]上的任意两个不相等的实数 x1, x2,都有| f ( x1)- f ( x2)|<| g ( x1)- g ( x2)|成立,则实数 a 的取值范围是 .(0,1]123456789101112131415161718解析:不妨设1≤ x1< x2≤2.因为 a >0,所以f'( x )= a ( 1+)>0,所以 f ( x )在[1,2]上单调递增,即 f ( x1)< f( x2).又因为 g ( x )= x2在[1,2]上也单调递增,所以 g ( x1)< g ( x2).所以不等式| f ( x1)- f ( x2)|<| g ( x1)- g( x2)|即为 f ( x2)- f ( x1)< g ( x2)- g ( x1),即 f ( x2)- g ( x2)< f ( x1)- g ( x1),设 F ( x )= f ( x )- g( x ),即 F ( x )= ax + a ln x - x2,则 F ( x2)< F ( x1),因此 F ( x )在[1,1234567891011121314151617182]上单调递减.于是F'( x )= a + -2 x ≤0在[1,2]上恒成立,即 a≤ 在[1,2]上恒成立.令 u ( x )= ,则u'( x )= >0,即 u ( x )在[1,2]上单调递增,因此 u ( x )在[1,2]上的最小值为u (1)=1,所以 a ≤1,故实数 a 的取值范围是0< a ≤1.12345678910111213141516171817. 已知函数 f ( x )= x + ,其中 a ∈R,e是自然对数的底数.(1)当 a =-1时,求函数 f ( x )在区间[0,+∞)上的零点个数;解: 当 a =-1时, f ( x )= x - ,则f'( x )=1+ >0,∴ f ( x )在[0,+∞)上单调递增,又 f (0)=-1<0, f (1)=1- >0,故 x0∈(0,1),使得 f ( x0)=0,∴函数 f ( x )在区间[0,+∞)上有1个零点.123456789101112131415161718(2)若 f ( x )>2对任意的实数 x 恒成立,求 a 的取值范围.解: 若 f ( x )>2对任意的实数 x 恒成立,即 a >e x (2- x )恒成立,令 g ( x )=e x (2- x ),则g'( x )=e x (1- x ),令g'( x )>0,得 x <1;令g'( x )<0,得 x >1,∴ g ( x )在(-∞,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,∴ g ( x )max= g (1)=e,∴ a 的取值范围为(e,+∞).12345678910111213141516171818. 已知函数 f ( x )= x sin x + cos x .(1)当 x ∈(0,π)时,求函数 f ( x )的单调区间;解: 因为 f ( x )= x sin x + cos x ,所以f'( x )= sin x + x cos x - sin x = x cos x .当 x ∈(0,π)时,f'( x )与 f ( x )的变化情况如表所示:123456789101112131415161718xf'( x ) + 0 -f ( x ) ↗ ↘所以当 x ∈(0,π)时,函数 f ( x )的单调递增区间为( 0, ),函数 f ( x )的单调递减区间为( ,π).123456789101112131415161718(2)设函数 g ( x )=- x2+2 ax .若对任意 x1∈[-π,π],存在x2∈[0,1],使得 f ( x1)≤ g ( x2)成立,求实数 a 的取值范围.解: 当 x ∈[-π,π]时, f (- x )= f ( x ),所以函数 f ( x )为偶函数.所以当 x ∈[-π,π]时,函数 f ( x )的单调递增区间为( -π,- ),( 0, ),123456789101112131415161718函数 f ( x )的单调递减区间为( - ,0),( ,π),所以函数 f ( x )的最大值为 f ( - )= f ( )= .设 h ( x )= f ( x ),则当 x ∈[-π,π]时,h ( x )max= · = .对任意 x1∈[-π,π],存在 x2∈[0,1],使得 h ( x1)≤ g( x2)成立,等价于 h ( x )max≤ g ( x )max.当 a ≤0时,函数 g ( x )在区间[0,1]上的最大值为 g (0)=0,不合题意.当0< a <1时,函数 g ( x )在区间[0,1]上的最大值为 g( a )= a2,则 a2≥ ,123456789101112131415161718解得 a ≥ 或 a ≤- ,所以 ≤ a <1.当 a ≥1时,函数 g ( x )在区间[0,1]上的最大值为 g (1)=2 a -1,则2 a -1≥ ,解得 a ≥ ,所以 a ≥1.综上所述, a 的取值范围是[ ,+∞).123456789101112131415161718谢 谢 观 看!培优课 利用导数研究恒(能)成立问题1.若函数f(x)=x3+ax2+(a+6)x无极值,则a的取值范围为( )A.[-3,6]B.(-3,6)C.(-∞,-3]∪[6,+∞)D.(-∞,-3)∪(6,+∞)2.已知函数f(x)=ln x-ax2-2x存在单调递减区间,则实数a的取值范围是( )A.(-∞,-1) B.(-1,+∞)C.[-1,+∞) D.(1,+∞)3.若函数f(x)=-x2+4x+bln x在(0,+∞)上是减函数,则b的取值范围是( )A.(-∞,-2] B.(-∞,-2)C.(-2,+∞) D.[-2,+∞)4.已知函数f(x)=ex-x+a,若f(x)>0恒成立,则实数a的取值范围是( )A.(-1,+∞) B.(-∞,-1)C.[-1,+∞) D.(-∞,-1]5.已知函数f(x)=+x2-2x-a(x>0),若恒有f(x)≥0,则a的取值范围是( )A.(3,+∞) B.(e-1,+∞)C.(-∞,e-1] D.(-∞,0]6.“燃脂单车”运动是一种在音乐的烘托下,运动者根据训练者的指引有节奏的踩踏单车,进而达到燃脂目的的运动,由于其操作简单,燃脂性强,受到广大健身爱好者的喜爱.已知某一单车爱好者的骑行速度v(单位:km/h)随时间t(单位:h)变化的函数关系为v(t)=+15,t∈[,2],则该单车爱好者骑行速度的最大值为( )A.+15 B.+15C.+15 D.+157.已知函数f(x)=-1+ln x,若存在x0>0,使得f(x0)≤0有解,则实数a的取值范围是( )A.(2,+∞) B.(-∞,-3)C.(-∞,1] D.[3,+∞)8.已知函数f(x)=sin( 2x+)--mx在[0,]上单调递减,则实数m的最小值是( )A.- B.-C. D.9.(多选)已知命题p:“ x∈(0,+∞),x+1≥ex”.下列说法正确的是( )A.p为真命题 B.p为假命题C.p的否定: x∈(0,+∞),x+1≥ex D.p的否定: x∈(0,+∞),x+1<ex10.(多选)已知函数f(x)=x2ex,x∈R.下列结论正确的是 ( )A.函数f(x)不存在最大值,也不存在最小值B.函数f(x)存在极大值和极小值C.函数f(x)有且只有1个零点D.函数f(x)的极小值就是f(x)的最小值11.(多选)已知函数f(x)=(x2-2x)ex,关于f(x)的性质,以下四个结论中正确的是 ( )A.函数f(x)在x=处取得最小值B.函数f(x)在区间(0,2)上单调递增C.f(x)有两个零点D.f(x)是奇函数12.(多选)下列说法正确的是( )A.f(x)=x+(x∈R)的最小值为1B.f(x)=(x>0)的最小值为1C.f(x)=x-ln x(x>0)的最小值为1D.f(x)=x(x>0)的最小值113.已知函数f(x)=ln x-ax-1,若f(x)≤0恒成立,则实数a的取值范围为 .14.若存在x∈[0,1],使得3x+≥7m+1成立,则实数m的取值范围是 .15.设函数f(x)=ax3-3x+1(a>1),若对于任意的x∈[-1,1],都有f(x)≥0成立,则实数a的值为 .16.已知函数f(x)=a(x+ln x),g(x)=x2.当a>0时,若对于区间[1,2]上的任意两个不相等的实数x1,x2,都有|f(x1)-f(x2)|<|g(x1)-g(x2)|成立,则实数a的取值范围是 .17.已知函数f(x)=x+,其中a∈R,e是自然对数的底数.(1)当a=-1时,求函数f(x)在区间[0,+∞)上的零点个数;(2)若f(x)>2对任意的实数x恒成立,求a的取值范围.18.已知函数f(x)=xsin x+cos x.(1)当x∈(0,π)时,求函数f(x)的单调区间;(2)设函数g(x)=-x2+2ax.若对任意x1∈[-π,π],存在x2∈[0,1],使得f(x1)≤g(x2)成立,求实数a的取值范围.培优课 利用导数研究恒(能)成立问题1.A 因为f(x)=x3+ax2+(a+6)x,所以f'(x)=3x2+2ax+a+6,因为f(x)无极值,所以(2a)2-4×3×(a+6)≤0,解得-3≤a≤6,所以a的取值范围为[-3,6].故选A.2.B f(x)=ln x-ax2-2x的定义域为(0,+∞),由题意得f'(x)=-ax-2<0在(0,+∞)上有解,即-<a在(0,+∞)上有解,又y=-=( -1)2-1≥-1,故a>-1,故实数a的取值范围是(-1,+∞).故选B.3.A ∵f(x)=-x2+4x+bln x在(0,+∞)上是减函数,∴f'(x)≤0在(0,+∞)上恒成立,即f'(x)=-2x+4+≤0,即b≤2x2-4x.∵2x2-4x=2(x-1)2-2≥-2,∴b≤-2.4.A f'(x)=ex-1,令f'(x)>0,解得x>0,令f'(x)<0,解得x<0,故f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,故f(x)min=f(0)=1+a.若f(x)>0恒成立,则1+a>0,解得a>-1,故选A.5.C 由题可得f'(x)=+2x-2=(x-1)( +2),由f'(x)<0,可得0<x<1,此时f(x)单调递减,由f'(x)>0,可得x>1,此时f(x)单调递增,∴f(x)min=f(1)=e-1-a≥0,∴a≤e-1.故选C.6.C 因为v(t)=+15,t∈[,2],所以v'(t)=,当t∈[,1)时,v'(t)>0,当t∈(1,2]时,v'(t)<0,所以v(t)在[,1)上单调递增,在(1,2]上单调递减,所以v(t)max=v(1)=+15.故选C.7.C 存在x0>0,使得f(x0)≤0有解,即a≤x-xln x有解,即a≤[x-xln x]max,令g(x)=x-xln x,x>0,则g'(x)=1-(ln x+1)=-ln x,当x∈(0,1)时,g'(x)=-ln x>0,g(x)单调递增,当x∈(1,+∞)时,g'(x)=-ln x<0,g(x)单调递减,∴g(x)max=g(1)=1,∴a≤1,故选C.8.D 由f(x)=sin( 2x+)--mx在[0,]上单调递减,得f'(x)=2cos( 2x+)-x-m≤0( x∈[0,]),即2cos( 2x+)-x≤m( x∈[0,]),令g(x)=2cos( 2x+)-x( x∈[0,]),则g'(x)=-4sin( 2x+)-1( x∈[0,]),当x∈[0,]时,≤2x+≤,则2≤4sin( 2x+)≤4,所以-5≤-4sin( 2x+)-1≤-3,即g'(x)<0,所以g(x)在x∈[0,]上单调递减,g(x)max=g(0)=,所以m≥,m的最小值为.9.BD 命题p:“ x∈(0,+∞),x+1≥ex”,设f(x)=ex-x-1,x>0,则f'(x)=ex-1,所以x∈(0,+∞)时,f'(x)>0,f(x)单调递增,所以f(x)>f(0)=0,即ex>x+1在(0,+∞)恒成立,故命题p为假命题,则B正确;p的否定: x∈(0,+∞),x+1<ex,则D正确.故选B、D.10.BCD f(x)=x2ex,x∈R,则f'(x)=x(x+2)ex,令f'(x)<0 -2<x<0,令f'(x)>0 x<-2或x>0,所以函数f(x)在(-2,0)上单调递减,在(-∞,-2)和(0,+∞)上单调递增,且f(0)=0,f(x)=x2ex≥0,如图,所以f(x)min=f(0)=0,函数在x=-2处取得极大值,在x=0处取得极小值,极小值f(0)即为最小值,且函数有且只有一个零点0.故选B、C、D.11.AC 函数f(x)=(x2-2x)ex的定义域为R,f'(x)=(2x-2)ex+(x2-2x)ex=(x2-2)ex,当-<x<时,f'(x)<0,即函数f(x)在(-,)上单调递减,当x<-或x>时,f'(x)>0,即函数f(x)在(-∞,-),(,+∞)上单调递增,B错误;函数f(x)的极大值f(-)=(2+2)>0,极小值f()=(2-2)<0,而当x<0或x>2时恒有f(x)>0,因此函数f(x)在x=处取得最小值,A正确;由(x2-2x)ex=0解得x=0或x=2,因此函数f(x)有两个零点,C正确;因为f(-x)=(x2+2x)e-x≠-f(x),f(-x)≠f(x),即f(x)是非奇非偶函数,D错误.故选A、C.12.AC f(x)=x+(x∈R),f'(x)=1-=,函数f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,故函数f(x)的最小值为f(0)=1,A正确;f(x)=(x>0),f'(x)=,函数f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,故函数f(x)的最小值为f(1)=e,B错误;f(x)=x-ln x(x>0),f'(x)=1-=,函数f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,故函数f(x)的最小值为f(1)=1,C正确;f(x)=x(x>0),f'(x)=+x·(-)=,函数f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,故函数f(x)的最小值为f(1)=e,D错误;故选A、C.13.[,+∞) 解析:由题知f(x)≤0恒成立,即ln x-ax-1≤0在(0,+∞)上恒成立,即a≥在(0,+∞)上恒成立,即a≥( )max,记g(x)=,所以g'(x)==,当x∈(0,e2)时,g'(x)>0,g(x)单调递增,当x∈(e2,+∞)时,g'(x)<0,g(x)单调递减,所以g(x)max=g(e2)=,所以a∈[,+∞).14.( -∞,] 解析:设t=3x,因为0≤x≤1,所以1≤t≤3.设g(t)=t+(1≤t≤3),则g'(t)=1-=≥0,则g(t)在[1,3]上单调递增,故g(t)max=g(3)=3+=.由题可知7m+1≤,解得m≤,所以m的取值范围是( -∞,].15.4 解析:由题意得,f'(x)=3ax2-3,当a>1时,令f'(x)=3ax2-3=0,解得x=±,±∈(-1,1).①当-1≤x<-时,f'(x)>0,f(x)单调递增;②当-<x<时,f'(x)<0,f(x)单调递减;③当<x≤1时,f'(x)>0,f(x)单调递增.所以只需f( )≥0,且f(-1)≥0即可,由f( )≥0,得a·( )3-3·+1≥0,解得a≥4,由f(-1)≥0,可得a≤4.综上可得a=4.16.(0,1] 解析:不妨设1≤x1<x2≤2.因为a>0,所以f'(x)=a( 1+)>0,所以f(x)在[1,2]上单调递增,即f(x1)<f(x2).又因为g(x)=x2在[1,2]上也单调递增,所以g(x1)<g(x2).所以不等式|f(x1)-f(x2)|<|g(x1)-g(x2)|即为f(x2)-f(x1)<g(x2)-g(x1),即f(x2)-g(x2)<f(x1)-g(x1),设F(x)=f(x)-g(x),即F(x)=ax+aln x-x2,则F(x2)<F(x1),因此F(x)在[1,2]上单调递减.于是F'(x)=a+-2x≤0在[1,2]上恒成立,即a≤在[1,2]上恒成立.令u(x)=,则u'(x)=>0,即u(x)在[1,2]上单调递增,因此u(x)在[1,2]上的最小值为u(1)=1,所以a≤1,故实数a的取值范围是0<a≤1.17.解:(1)当a=-1时,f(x)=x-,则f'(x)=1+>0,∴f(x)在[0,+∞)上单调递增,又f(0)=-1<0,f(1)=1->0,故 x0∈(0,1),使得f(x0)=0,∴函数f(x)在区间[0,+∞)上有1个零点.(2)若f(x)>2对任意的实数x恒成立,即a>ex(2-x)恒成立,令g(x)=ex(2-x),则g'(x)=ex(1-x),令g'(x)>0,得x<1;令g'(x)<0,得x>1,∴g(x)在(-∞,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,∴g(x)max=g(1)=e,∴a的取值范围为(e,+∞).18.解:(1)因为f(x)=xsin x+cos x,所以f'(x)=sin x+xcos x-sin x=xcos x.当x∈(0,π)时,f'(x)与f(x)的变化情况如表所示:x ( 0,) ( ,π)f'(x) + 0 -f(x) ↗ ↘所以当x∈(0,π)时,函数f(x)的单调递增区间为( 0,),函数f(x)的单调递减区间为( ,π).(2)当x∈[-π,π]时,f(-x)=f(x),所以函数f(x)为偶函数.所以当x∈[-π,π]时,函数f(x)的单调递增区间为( -π,-),( 0,),函数f(x)的单调递减区间为( -,0),( ,π),所以函数f(x)的最大值为f( -)=f( )=.设h(x)=f(x),则当x∈[-π,π]时,h(x)max=·=.对任意x1∈[-π,π],存在x2∈[0,1],使得h(x1)≤g(x2)成立,等价于h(x)max≤g(x)max.当a≤0时,函数g(x)在区间[0,1]上的最大值为g(0)=0,不合题意.当0<a<1时,函数g(x)在区间[0,1]上的最大值为g(a)=a2,则a2≥,解得a≥或a≤-,所以≤a<1.当a≥1时,函数g(x)在区间[0,1]上的最大值为g(1)=2a-1,则2a-1≥,解得a≥,所以a≥1.综上所述,a的取值范围是[,+∞).2 / 2培优课 利用导数研究恒(能)成立问题题型一 单变量恒成立求参数范围问题【例1】 已知函数f(x)=ln x.若对任意x>0,不等式f(x)≤ax≤x2+1恒成立,求实数a的取值范围.尝试解答 通性通法1.对不等式恒成立问题,常需对参数进行分类讨论,求出参数的取值范围.2.利用导数研究含参数的不等式问题,若能够分离参数,则常将问题转化为形如a≥f(x)(或a≤f(x))的形式,通过求函数y=f(x)的最值求得参数范围.一般地,若a>f(x)对x∈D恒成立,则只需a>f(x)max;若a<f(x)对x∈D恒成立,则只需a<f(x)min.【跟踪训练】已知f(x)=ex-ax2,若f(x)≥x+(1-x)ex在[0,+∞)恒成立,则实数a的取值范围为 .题型二 单变量能成立求参数范围问题【例2】 已知函数f(x)=ax-ex(a∈R),g(x)=,若 x∈(0,+∞),使不等式f(x)≤g(x)-ex成立,求a的取值范围.尝试解答 通性通法1.含参数的能成立(存在型)问题的解题方法a≥f(x)在x∈D上能成立,则a≥f(x)min;a≤f(x)在x∈D上能成立,则a≤f(x)max.2.不等式能成立问题的解题关键点【跟踪训练】已知函数f(x)=x-aln x,g(x)=-(a∈R).(1)设函数h(x)=f(x)-g(x),讨论函数h(x)的单调性;(2)若在区间[1,e]上存在一点x0,使得f(x0)<g(x0)成立,求a的取值范围.题型三 双变量恒(能)成立求参数范围问题【例3】 已知函数f(x)=x3+x2+ax,函数g(x)=,若对 x1∈[,2], x2∈[,2],使f'(x1)≤g(x2)成立,求实数a的取值范围.尝试解答 通性通法常见的双变量不等式恒(能)成立问题的类型(1)对于任意的x1∈[a,b],总存在x2∈[m,n],使得f(x1)≤g(x2) f(x)max≤g(x)max;(2)对于任意的x1∈[a,b],总存在x2∈[m,n],使得f(x1)≥g(x2) f(x)min≥g(x)min;(3)若存在x1∈[a,b],对任意的x2∈[m,n],使得f(x1)≤g(x2) f(x)min≤g(x)min;(4)若存在x1∈[a,b],对任意的x2∈[m,n],使得f(x1)≥g(x2) f(x)max≥g(x)max;(5)对于任意的x1∈[a,b],x2∈[m,n],使得f(x1)≤g(x2) f(x)max≤g(x)min;(6)对于任意的x1∈[a,b],x2∈[m,n],使得f(x1)≥g(x2) f(x)min≥g(x)max;(7)若存在x1∈[a,b],x2∈[m,n],使得f(x1)≤g(x2) f(x)min≤g(x)max;(8)若存在x1∈[a,b],x2∈[m,n],使得f(x1)≥g(x2) f(x)max≥g(x)min.【跟踪训练】已知函数f(x)=xex-ex,函数g(x)=mx-m(m>0),若对任意的x1∈[-2,2],总存在x2∈[-2,2]使得f(x1)=g(x2),求实数m的取值范围.培优课 利用导数研究恒(能)成立问题【典型例题·精研析】【例1】 解:因为对任意x>0,不等式f(x)≤ax≤x2+1恒成立,所以在x>0时恒成立,进一步转化为( )max≤a≤( x+)min.设h(x)=(x>0),则h'(x)=,令h'(x)=0,得x=e,当x∈(0,e)时,h'(x)>0;当x∈(e,+∞)时,h'(x)<0,所以h(x)≤.要使f(x)≤ax恒成立,必须a≥.另一方面,当x>0时,x+≥2,要使ax≤x2+1恒成立,必须a≤2,所以满足条件的a的取值范围是[,2].跟踪训练 (-∞,1] 解析:f(x)≥x+(1-x)ex,即ex-ax2≥x+ex-xex,即ex-ax-1≥0,x≥0.令h(x)=ex-ax-1(x≥0),则h'(x)=ex-a(x≥0),当a≤1时,由x≥0知h'(x)≥0,∴在[0,+∞)上h(x)≥h(0)=0,原不等式恒成立.当a>1时,令h'(x)>0,得x>ln a;令h'(x)<0,得0≤x<ln a.∴h(x)在[0,ln a)上单调递减,又∵h(0)=0,∴h(x)≥0不恒成立,∴a>1不合题意.综上,实数a的取值范围为(-∞,1].【例2】 解:因为 x∈(0,+∞),使不等式f(x)≤g(x)-ex成立,则ax≤,即a≤.设h(x)=,则问题转化为a≤( )max.由h'(x)=,令h'(x)=0,得x=.当x在区间(0,+∞)内变化时,h'(x),h(x)随x的变化情况如下表:x (0,) (,+∞)h'(x) + 0 -h(x) ↗ 极大值 ↘由上表可知,当x=时,函数h(x)有极大值,即最大值为,所以a≤.故a的取值范围是( -∞,].跟踪训练 解:(1)h(x)=x+-aln x(x>0),h'(x)=1--==.①当1+a>0,即a>-1时,在(0,1+a)上h'(x)<0,在(1+a,+∞)上h'(x)>0,所以h(x)在(0,1+a)上单调递减,在(1+a,+∞)上单调递增;②当1+a≤0,即a≤-1时,在(0,+∞)上h'(x)>0,所以函数h(x)在(0,+∞)上是增函数,综上所述,当a>-1时,h(x)在(0,1+a)上单调递减,在(1+a,+∞)上单调递增;当a≤-1时,函数h(x)在(0,+∞)上是增函数.(2)在[1,e]上存在一点x0,使得f(x0)<g(x0)成立,即在[1,e]上存在一点x0,使得h(x0)<0,即函数h(x)=x+-aln x在[1,e]上的最小值小于零.由(1)可知:①当1+a≥e,即a≥e-1时,h(x)在[1,e]上单调递减,所以h(x)的最小值为h(e),由h(e)=e+-a<0可得a>.②当1+a≤1,即a≤0时,h(x)在[1,e]上单调递增,所以h(x)的最小值为h(1),由h(1)=1+1+a<0可得a<-2.③当1<1+a<e,即0<a<e-1时,可得h(x)的最小值为h(1+a).因为0<ln(1+a)<1,所以0<aln(1+a)<a.故h(1+a)=2+a-aln(1+a)>2,此时,h(1+a)<0不成立.综上所述,所求a的取值范围是(-∞,-2)∪( ,+∞).【例3】 解:“对 x1∈[,2], x2∈[,2],使f'(x1)≤g(x2)成立”等价于“当x∈[,2]时,f'(x)max≤g(x)max”.因为f'(x)=x2+2x+a=(x+1)2+a-1在[,2]上单调递增,所以f'(x)max=f'(2)=8+a.而g'(x)=,由g'(x)>0,得x<1,由g'(x)<0,得x>1,所以g(x)在(-∞,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.所以当x∈[,2]时,g(x)max=g(1)=.由8+a≤,得a≤-8,所以实数a的取值范围为( -∞,-8].跟踪训练 解:∵函数f(x)=xex-ex=ex(x-1)的导函数f'(x)=ex(x-1)+ex=xex,∴当x∈(0,+∞)时,f'(x)>0,故f(x)在(0,+∞)上单调递增,当x∈(-∞,0)时,f'(x)<0,故f(x)在(-∞,0)上单调递减,∴f(x)min=f(0)=-1,又f(-2)=-3e-2,f(2)=e2,∴f(x)在[-2,2]上的值域为[-1,e2],又函数g(x)=mx-m(m>0)在[-2,2]上单调递增,∴g(x)在[-2,2]上的值域为[-3m,m].若对任意的x1∈[-2,2],总存在x2∈[-2,2],使得f(x1)=g(x2),则[-1,e2] [-3m,m],∴-3m≤-1<e2≤m,解得m≥e2,即实数m的取值范围是[e2,+∞).2 / 2 展开更多...... 收起↑ 资源列表 7 培优课 利用导数研究恒(能)成立问题.pptx 培优课 利用导数研究恒(能)成立问题.docx 培优课 利用导数研究恒(能)成立问题(练习,含解析).docx