资源简介

(共34张PPT)
培优课　利用导数研究不等式 能力提升
1.会利用导数证明不等式（逻辑推理、数学运算）.
2.利用导数研究恒成立问题（逻辑推理、数学运算）.
重点解读
一、利用导数证明不等式
【例1】　已知函数f（x）＝ex－e（ln x＋1），求证：f（x）≥0恒成立.
证明：由题意知f'（x）＝ex－ ＝ （x＞0），
设F（x）＝xex－e（x＞0），则F（x）在（0，＋∞）上单调递增，且
F（1）＝0.当x∈（0，1）时，F（x）＜0，
∴f'（x）＝ ＜0，f（x）单调递减；
当x∈（1，＋∞）时，F（x）＞0，
∴f'（x）＝ ＞0，f（x）单调递增.
∴f（x）min＝f（1）＝0，∴f（x）≥0恒成立.
【规律方法】
证明不等式f（x）＞g（x），x∈（a，b）的方法
（1）将要证明的不等式f（x）＞g（x）移项可以转化为证明f（x）－g
（x）＞0；
（2）构造函数F（x）＝f（x）－g（x），研究F（x）的单调性；
（3）若 '＞0，说明函数F（x）＝f（x）－g（x）在
（a，b）上是增函数，只需保证F（a）≥0；
（4）若 '＜0，说明函数F（x）＝f（x）－g（x）在
（a，b）上是减函数，只需保证F（b）≥0.
训练1　已知函数f（x）＝x3－3ln x，g（x）＝x3＋ －3，证明：f
（x）≤g（x）.
证明：因为f（x）＝x3－3ln x，g（x）＝x3＋ －3，
所以要证f（x）≤g（x），即证x3－3ln x≤x3＋ －3，即证ln x＋ －
1≥0，
令h（x）＝ln x＋ －1，x＞0，
则h'（x）＝ － ＝ ，
令h'（x）＜0，得0＜x＜1；令h'（x）＞0，得x＞1.
所以h（x）在 上单调递减，在 上单调递增，则h（x）
≥h ＝ln 1＋1－1＝0，
即ln x＋ －1≥0恒成立，
所以f（x）≤g（x）.
二、利用导数研究不等式恒成立问题
【例2】　已知函数f（x）＝ln x＋ax－a2x2（a＞0）.若f（x）＜0在定
义域内恒成立，求实数a的取值范围.
解：f（x）的定义域为（0，＋∞），
令f'（x）＝ ＝0，
得x1＝－ （舍去），x2＝ ，
所以x，f'（x），f（x）的变化情况如下表，
x
f'（x） ＋ 0 －
f（x） 单调递增 单调递减
所以f（x）max＝f（ ）＝ln ＜0，所以a＞1.
所以a的取值范围是（1，＋∞）.
【规律方法】
由不等式恒成立求参数的取值范围的策略
（1）求最值法：将恒成立问题转化为利用导数求函数最值的问题；
（2）分离参数法：将参数分离出来，进而转化为a＞f（x）max或a＜f
（x）min的形式，通过导数的应用求出f（x）的最值，即得参数的取值
范围.
训练2　已知函数f（x）＝xln x，若对于所有x≥1都有f（x）≥ax－1，
求实数a的取值范围.
解：依题意，得f（x）≥ax－1在[1，＋∞）上恒成立，即不等式a≤ln x
＋ 在x∈[1，＋∞）上恒成立，亦即a≤ ，x∈[1，＋∞）.
设g（x）＝ln x＋ （x≥1），则g'（x）＝ － ＝ .
令g'（x）＝0，得x＝1.
当x≥1时，g'（x）≥0，故g（x）在[1，＋∞）上单调递增.
所以g（x）在[1，＋∞）上的最小值是g（1）＝1.
故a的取值范围是（－∞，1].
1. 已知函数f（x）＝ x4－2x3＋3m，x∈R，若f（x）＋9≥0恒成立，
则m的取值范围是（　　）
√
解析：　f'（x）＝2x3－6x2＝2x2（x－3），令f'（x）＝0得x＝0或x＝
3，验证可知x＝3是函数的最小值点，故f（x）min＝f（3）＝3m－ ，
由f（x）＋9≥0恒成立得f（x）≥－9恒成立，即3m－ ≥－9，所以
m≥ .
2. 若不等式ax2≥ln x恒成立，则实数a的取值范围是（　　）
解析：　由题设知，a≥ 恒成立，令f（x）＝ 且x＞0，则f'（x）
＝ ＝ ，∴当0＜x＜ 时，f'（x）＞0，f（x）单调递增；
当x＞ 时，f'（x）＜0，f（x）单调递减.∴f（x）≤f（ ）＝ ，
故a≥ .
√
3. 当x＞0时，证明：不等式ln（x＋1）＞x－ x2.
证明：设f（x）＝ln（x＋1）－x＋ x2，
则f'（x）＝ －1＋x＝ .
当x∈（－1，＋∞）时，f'（x）＞0，
所以f（x）在（－1，＋∞）上是增函数.
于是当x＞0时，f（x）＞f（0）＝0，
所以当x＞0时，不等式ln（x＋1）＞x－ x2成立.
课堂小结
1. 理清单
（1）利用导数证明不等式；
（2）利用导数研究不等式恒成立问题.
2. 应体会
利用导数证明不等式及解决不等式的恒成立问题应用了转化与化归、分类
讨论思想.
3. 避易错
不能正确的将问题转化为函数的单调性问题或者最值问题来解决.
课时作业
1. 若x∈ ，则下列不等式一定成立的是（　　）
A. ln x2＞ln x B. 2x≥x2
C. x2＞x D. x＞ sin x
解析：　A选项，当x＝1时，ln x2＝ln x＝ln 1＝0，所以A选项错
误.B选项，当x＝3时，23＝8，32＝9，23＜32，所以B选项错误.C选
项，当x＝1时，x2＝x＝1，所以C选项错误.D选项，构造函数f（x）＝
x－ sin x ，f'（x）＝1－ cos x≥0，f（x）在区间（0，＋∞）
上单调递增，f ＝0，所以当x＞0时，f（x）＞0，所以x＞ sin x，所
以D选项正确.故选D.
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2. 若对任意的实数x＞0，xln x－x－a≥0恒成立，则实数a的取值范围是
（　　）
A. （－∞，－1] B. （－∞，1]
C. [－1，＋∞） D. [1，＋∞）
解析：　令f（x）＝xln x－x－a，x∈（0，＋∞），则f'（x）＝ln
x，令f'（x）＝0 x＝1，当0＜x＜1时，f'（x）＜0；当x＞1时，f'（x）
＞0.所以函数f（x）在（0，1）上单调递减，在（1，＋∞）上单调递
增，所以f（x）min＝f（1）＝－1－a，由对任意的实数x＞0，xln x－x
－a≥0恒成立，所以f（x）min＝－1－a≥0 a≤－1.
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
3. 已知函数f（x）＝ －ln x－1，若f（x）≤0，则a的取值范围是
（　　）
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
解析：　f（x）≤0等价于2a≤x ，令h（x）＝x ，
则h'（x）＝ln x＋2，当x∈ 时，h'（x）＜0，h（x）单调递减；
当x∈ 时，h'（x）＞0，h（x）单调递增.所以h（x）min＝
h ＝－ ，所以只需2a≤h（x）min＝－ ，即a≤－ .故选B.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
4. 已知f（x）＝mex－x－1，若 x0∈ ，使f（x0）＞0，则实数
m的取值范围为（　　）
A. （0，＋∞）
C. （1，＋∞）
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
解析：　依题意可得不等式m＞ 在 内有解，设g（x）＝
，x∈ ，则g'（x）＝ ＝－ ，令g'（x）＜0，得0
＜x≤1，令g'（x）＞0，得－1≤x＜0，所以g（x）在[－1，0）上单调
递增，在（0，1]上单调递减，因为g（－1）＝0，g（1）＝ ，所以g
（x）min＝g（－1）＝0，所以m＞0.故选A.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5. 〔多选〕已知函数f（x）＝－x2ln x，则（　　）
A. f（x）≤0恒成立
B. f（x）在（0，＋∞）上单调递减
D. f（x）只有一个零点
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
解析： 　因为f（x）＝－x2ln x，该函数的定义域为（0，＋∞），f'
（x）＝－2xln x－x＝－x（2ln x＋1）.当0＜x＜ 时，f'（x）＞0，
此时函数f（x）单调递增，当x＞ 时，f'（x）＜0，此时函数f（x）
单调递减，所以f（x）极大值＝f（ ）＝－e－1ln ＝ ，故B选项错
误，C选项正确；当0＜x＜1时，ln x＜0，此时f（x）＝－x2ln x＞0，
故A选项错误；由f（x）＝－x2ln x＝0，可得ln x＝0，解得x＝1，故D
选项正确.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
6. 〔多选〕已知函数f（x）是定义在R上的可导函数，其导函数为f'
（x）.若f ＝5，且f（x）－f'（x）＞2，则使不等式f（x）≤3ex＋2
成立的x的值可能为（　　）
A. －2 B. 1
D. 2
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
解析： 　由题意，设F（x）＝ ，x∈R，则F'（x）＝
，∵f（x）－f'（x）＞2，∴f'（x）－f（x）＋2＜0，
∴F'（x）＜0，即F（x）在定义域R上单调递减.∵f ＝5，∴F ＝
3，∴不等式f（x）≤3ex＋2等价于 ≤3，即F（x）≤F ，解
得x≥0，结合选项可知，只有B、D符合题意.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
7. 设函数h（t）＝－t3＋t－1.若h（t）＜－2t＋m对t∈（0，2）恒成
立，则实数m的取值范围为 .
解析：令g（t）＝h（t）－（－2t＋m）＝－t3＋3t－1－m，由g'（t）
＝－3t2＋3＝－3（t2－1）＝0，得t＝1或t＝－1（不合题意，舍去）.当t
变化时，g'（t），g（t）的变化情况如下表：
t （0，1） 1 （1，2）
g'（t） ＋ 0 －
g（t） 单调递增 1－m 单调递减
（1，＋∞）
所以g（t）在（0，2）内有最大值g（1）＝1－m.h（t）＜－2t＋m在
（0，2）内恒成立等价于g（t）＜0在（0，2）内恒成立，即等价于1－m
＜0，所以m＞1.所以实数m的取值范围为（1，＋∞）.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
8. 已知函数f（x）＝aex－2x＋1.若f（x）＞0对x∈R恒成立，求实数a
的取值范围.
解：f（x）＞0对x∈R恒成立，
即为a＞ 对任意x∈R恒成立，
设g（x）＝ ，则a＞g（x）max，
g'（x）＝ ＝ ，
令g'（x）＝0，解得x＝ ，
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
当x＞ 时，g'（x）＜0，当x＜ 时，g'（x）＞0，
故函数g（x）在（－∞， ）上单调递增，在（ ，＋∞）上单调递减，
∴g（x）max＝g（ ）＝ ＝2 ，
故实数a的取值范围为（2 ，＋∞）.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
9. 已知a∈R，f（x）＝（a＋x）ex在[－3，＋∞）上单调递增.
（1）求实数a的最小值；
解： 由题意可得f'（x）＝（x＋a＋1）ex≥0在[－3，＋∞）上恒
成立，
所以x＋a＋1≥0在x∈[－3，＋∞）上恒成立，所以－3＋a＋1≥0，解
得a≥2.
故实数a的最小值为2.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
（2）当实数a取最小值时，若存在x使不等式f（x）－ke2x≥0成立，求
实数k的取值范围.
解：当a＝2时，存在x使不等式f（x）－ke2x≥0，即ex（x＋2－
kex）≥0成立，又ex＞0，所以存在x使不等式x＋2－kex≥0成立，即存
在x使不等式k≤ 成立.
不妨令g（x）＝ ，则问题转化为k≤g（x）max，
g'（x）＝－ ，令g'（x）＞0，得x＜－1，令g'（x）＜0，得x＞－1，
所以g（x）在区间（－∞，－1）上单调递增，在（－1，＋∞）上单调
递减，从而g（x）的最大值为g（－1）＝e，即k≤e，
故实数k的取值范围为（－∞，e].
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10. 已知函数f（x）＝ln x－ax，a∈R.
（1）讨论y＝f（x）的单调性；
解： 函数f（x）＝ln x－ax中，x＞0，求导得f'（x）＝ －a，
当a≤0时，f'（x）＞0，f（x）在（0，＋∞）上单调递增；
当a＞0时，x∈ 时，f'（x）＞0，x∈ 时，f'（x）＜0，
函数f（x）在 上单调递增，在 上单调递减.
综上，当a≤0时，函数f（x）在（0，＋∞）上单调递增；
当a＞0时，函数f（x）在 上单调递增，在 上单调递减.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
（2）当a＞0时，求证：f（x）≤ －2.
解： 证明：由（1）知，当a＞0时，
f（x）max＝f ＝ln －1，
设g（x）＝ln x－x＋1，x＞0，
求导得g'（x）＝ －1，
当0＜x＜1时，g'（x）＞0；当x＞1时，g'（x）＜0，
所以函数g（x）在（0，1）上单调递增，在（1，＋∞）上单调递减，g
（x）≤g（1）＝0，
因此ln x－x＋1≤0 ln x≤x－1 ln x－1≤x－2，则ln －1≤ －2，
所以f（x）≤ －2.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
THANKS
演示完毕 感谢观看

展开更多......

收起↑