解题大招30 轻松破解隐零点的五大热点题型--2027届高三数学一轮复习

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解题大招30 轻松破解隐零点的五大热点题型
知识点01 隐零点的概念
求解导数压轴题时,如果题干中未提及零点或零点不明确,依据有关理论(如函数零点的存在性定理)或函数的图象,能够判断出零点确实存在,但是无法直接求出,不妨称之为隐性零点.我们一般可对零点“设而不求”,通过一种整体的代换和过渡,再结合其他条件,从而最终解决问题.我们称这类问题为“隐零点”问题.
知识点02 利用隐零点解题的基本策略及步骤
1.基本策略:
处理此类问题的策略可考虑“函数零点存在定理”、“构造函数”、利用“函数方程思想”转化等.
2.操作步骤
第一步:用零点存在性定理判定导函数零点的存在性,列出零点方程f′(x0)=0,并结合f(x)的单调性得到零点的范围;这里应注意,确定隐性零点范围的方式是多种多样的,可以由零点的存在性定理确定,也可以由函数的图象特征得到,甚至可以由题设直接得到,等等;至于隐性零点的范围精确到多少,由所求解问题决定,因此必要时尽可能缩小其范围;
第二步:以零点为分界点,说明导函数f′(x)的正负,进而得到f(x)的最值表达式;这里应注意,进行代数式的替换过程中,尽可能将目标式变形为整式或分式,那么就需要尽可能将指、对数函数式用有理式替换,这是能否继续深入的关键;
第三步:将零点方程适当变形,整体代入最值式子进行化简证明;有时候第一步中的零点范围还可以适当缩小.导函数零点虽然隐形,但只要抓住特征(零点方程),判断其范围(用零点存在性定理),最后整体代入即可.
知识点04 隐零点的同构
实际上, 很多隐零点问题产生的原因就是含有指对项, 而这类问题由往往具有同构特征, 所以下面我们看到的这两个问题, 它的隐零点代换则需要同构才能做出, 否则, 我们可能很难找到隐零点合适的代换化简方向. 我们看下面两例: 一类同构式在隐零点问题中的应用的原理分析
所以在解决形如 , 这些常见的代换都是隐零点中常见的操作.
题型01 证明不等式
利用隐零点证明不等式的基本策略
1.构造目标函数,求导分析单调性,确定导函数存在不可直接求解的隐零点,锁定零点取值区间;
2.利用建立等量关系,用来替换原函数内指数、对数等超越代数式;
3.依据导函数符号判定原函数在处取最小(大)值;
4.把等量代换式代入原函数化简最值;
5.结合范围判断最值恒正或恒负,证得不等式.
【典例1】(2025·江西萍乡·模拟)已知函数,.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若=0,求的值;
(3)证明:.
【分析】
看到什么 想到什么
求导后,对分类讨论,研究函数的单调
虚设零点,结合单调性求解
移项构造函数,
利用隐零点,用代数法证明不等式
【详解】(1)由得且,
若,则恒成立,即在上单调递增;
若,令,则;令,则,
所以函数在单调递减,在单调递增;
综上,,在上单调递增;当时,函数在单调递减,在单调递增.
(2)由,所以,即,
令,则,所以,
由(1)可知,当时,在单调递增,
所以,所以;
(3)第一步:构造函数求导,判断导函数的单调性
记,则,
因为,所以在单调递减,
第二步:借助导函数“隐零点”,判断函数的单调性
由(2)可知,则.
所以若,;若,,
所以可知函数在单调递增,在单调递减,
所以,
第三步:用代数法证明不等式
又,,,
所以,所以.
【跟踪训练】
1.证明
【证明】 要证明左边大于右边, 只需证明左边的最小值大于右边即可
然后求导 , 单增,
, 因此 存在零点, 有一个极小值
设 的零点为 (1), 两边同时取自然对数, (2)
将(1)、(2)带入 , 得 , 证毕
2.设函数,设求证:当时,
【证明】的定义域为,
设,,
当,,即在区间为增函数,
又因为,所以
由零点存在定理可知在的唯一零点为
当时,,当,
故在单调递减,在单调递增,
所以当时,取得最小值,最小值为,
由,即,两边去对数得
由于,所以
所以
【方法小结】可转化为求,而的最小值恰好在的零点处取得,但是这个零点无法求得,这个时候我们可以利用零点满足的关系式(必要的时候需要一些变形)来化简的表达式,思想是将超越式消掉,即尽量不含等;本题是化简后利用了均值不等式得到所证结果.
3.已知函数,.
(1)求的极值;
(2)证明:当时,.(参考数据:)
【详解】(1)函数的定义域为,又,
当时,,当时,,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,
所以在处取得极大值,
所以的极大值为,无极小值;
(2)设,
解法一:则,
令,
当时,单调递减,当时,单调递增,
又,
所以存在,使得,即.
当时,,即单调递减,
当时,,即单调递增,
所以当时,在处取得极小值,即为最小值,
故,
设,因为,
由二次函数的性质得函数在上单调递减,
故,
所以当时,,即.
解法二:要证,即证,
因为,所以当时,单调递减,
当时,单调递增,
所以,所以,即.
题型02 解决极值或最值问题
隐零点求函数最值、极值解题策略
1.求导得导函数,判断单调性,确定导函数存在零点但无法直接求解,此为隐零点.
2.由零点定义列等式,建立指数、对数等量代换关系.
3.根据导函数符号划分原函数单调区间,判定为极值点.
4.将等量代换式代入原函数解析式,消去超越式化简极值、最值表达式.
5.结合取值范围,求出函数极值、最值.
【典例2-1】若函数的最小值为,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】易知的定义域为,
不难发现在区间内单调递增,
又当时,;当时,,
所以存在唯一使得,即,
所以当时,;当时,.
所以在区间上单调递减,在区间内单调递增,
所以的最小值为,
所以,所以,解得.
故选:B
【典例2-2】(2017年全国课标1)已知函数f(x)=ax2﹣ax﹣xlnx,且f(x)≥0.
(1)求a;
(2)证明:f(x)存在唯一的极大值点x0,且e﹣2<f(x0)<2﹣2.
【详解】(1)因为f(x)=ax2﹣ax﹣xlnx=x(ax﹣a﹣lnx)(x>0),则f(x)≥0等价于
h(x)=ax﹣a﹣lnx≥0,求导可知h′(x)=a﹣.则当a≤0时h′(x)<0,即y=h(x)在(0,+∞)上单调递减,所以当x0>1时,h(x0)<h(1)=0,矛盾,故a>0. 因为
当0<x<时h′(x)<0,当x>时h′(x)>0,所以h(x)min=h(),又因为h(1)=a﹣a﹣ln1=0,所以=1,解得a=1;
(另解:因为f(1)=0,所以f(x)≥0等价于f(x)在x>0时的最小值为f(1),
所以等价于f(x)在x=1处是极小值,所以解得a=1;)
(2)证明:由(1)可知f(x)=x2﹣x﹣xlnx,f′(x)=2x﹣2﹣lnx,
令f′(x)=0,可得2x﹣2﹣lnx=0,记t(x)=2x﹣2﹣lnx,则t′(x)=2﹣,
令t′(x)=0,解得:x=,所以t(x)在区间(0,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增,所以t(x)min=t()=ln2﹣1<0,从而t(x)=0有解,即f′(x)=0存在两根x0,x2,且不妨设f′(x)在(0,x0)上为正、在(x0,x2)上为负、在(x2,+∞)上为正,
所以f(x)必存在唯一极大值点x0,且2x0﹣2﹣lnx0=0,所以f(x0)=﹣﹣=﹣﹣=﹣+,由x0<可知f(x0)<;
由f′()<0可知x0<<, 所以f(x)在(0,x0)上单调递增,在(x0,)上单调递减,
所以f(x0)>f()=;
综上所述,f(x)存在唯一的极大值点x0,且e﹣2<f(x0)<2﹣2.
【跟踪训练】
1.函数的极值为
【答案】
【详解】
存在一个零点
设 的零点为 令
, 即极小值为
2.已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)求的零点个数;
(3)探究是否存在最值,若存在,求出最值,若不存在,说明理由.
【详解】(1)因为,,
则,,
所以切线方程为,即.
(2)设,则,
可知在上单调递减,且,,
根据零点存在定理可知在区间上存在唯一零点,即的零点个数为1.
(3)由(2)可知在上单调递减,且存在唯一零点,使得,
当时,,则在区间上单调递增;
当时,,在上单调递减;
所以的最大值为.
因为,即,
可得,即,
则,
故的最大值为,没有最小值.
3.(24-25高三上·山东·阶段检测)已知函数且.
(1)求a;
(2)证明:存在唯一的极大值点,且.
【分析】(1)(方法一)由等价于,得出是极小值点,再由可得答案;(方法二)由等价于,求出.时由不合题意.当时只需可得答案;
(2)利用导数研究的单调性、极值情况,依据单调性证极大值的范围.
【详解】(1)(方法一)
因为,
则等价于,
是极小值点.
又,
检验,当时,,当时单调递减;
当时单调递增,
,符合题意;
(方法二)因为,
则等价于,
求导可知.
①当时,即在上单调递减,
所以当时,,不合题意.
②当时,
因为当时,当时,
所以,只需,

所以在单调递增,在单调递减,
,所以的解只有;
(2)由(1)可知时,,
记,则,
令,解得:,
当时,时,
所以在区间上单调递减,在上单调递增,
所以,
又,所以在区间上有唯一零点且,
在上为正、在上为负、在上为正,
所以必存在唯一极大值点,且,
所以,
由可知,
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以;
综上所述,存在唯一的极大值点,且.
【点睛】关键点点睛:第一问,讨论参数并应用导数研究且最小值,根据不等式恒成立确定参数值;第二问,导数研究极值点分布,进而证极大值的范围.
题型03 求参数的取值范围
1、常见题型
对于一些不等式有解或恒成立问题,往往分离参数,转化为参数与函数的最值问题,而函数的最值有时则借助隐零点的策略求得其大致范围.
2.基本步骤:
第 1 步: 用零点存在性定理判定导函数零点的存在性, 列出零点方程, 并结合的单调性得到零点的范围;
第 2 步: 以零点为分界点, 说明导函数 的正负, 进而得到的最值表达式;
第 3 步: 将零点方程适当变形, 整体代入最值式子进行化简:
(1)要么消除最值式中的指对项
(2)要么消除其中的参数项;
从而得到最值式的估计.
【典例3】(25-26高三上·黑龙江大庆·期中)已知,.
(1)求在处的切线方程;
(2)若不等式对任意成立,求的最大整数解.
【分析】(1)对函数求导,求与,再代入点斜式求解切线方程;(2)利用参变分离法,将不等式变形,令新函数,求导得,再令新函数,判断单调性与零点所在区间,求解的最小值并化简得到所在区间,从而求解出的最大整数解.
【详解】(1),所以定义域为,
,,,所以切线方程为;
(2)时,等价于,
令,则,记,时,,
所以为上的递增函数,且,,
所以,使得,即,
所以在上递减,在上递增,
且,
,所以的最大整数解为;
【点睛】导函数中常用的两种常用的转化方法:一是利用导数研究含参函数的单调性,常化为不等式恒成立问题,注意分类讨论与数形结合思想的应用;二是函数的零点、不等式证明常转化为函数的单调性、极(最)值问题处理.
【跟踪训练】
1.(2026·山东泰安期末)设函数,若当时恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】设,,
所以,
令,,
所以,
当,即时,对任意,恒成立,
所以在上单调递增,所以,即,
所以在上单调递增,所以,符合题意;
当,即时,存在使得,
当时,,所以在上单调递减,
所以当时,,
所以,所以在上单调递减,
所以当时,,与题意矛盾,舍去,
所以实数的取值范围是,故选.
2.(2026·天津河西·模拟预测)已知.
(1)求在处的切线方程;
(2)对,有恒成立,求的最大整数解;
【分析】(1)求出函数的导数,求出,即可得到切线方程;
(2)等价于,求导分析的单调性,即可求出的最大整数解;
(3)求得的导数和单调性,由极小值小于0,可得,再由分析法,注意构造函数,求得导数和单调性,即可得证.
【详解】(1)的导数为:

所以,,
所以在处的切线方程为:
,即;
(2)由已知可得,
等价于,
可令,,
记,,
所以为上的递增函数,
且,,
所以,,即,
所以在上递减,在上递增,
且,
所以的最大整数解为3.
题型04 函数零点个数判断与证明问题
1、函数零点的存在性定理
函数零点存在性定理:设函数在闭区间上连续,且,那么在开区间内至少有函数的一个零点,即至少有一点,使得.
2.隐零点问题是函数零点中常见的问题之一,其源于含指对函数的方程无精确解,这样我们只能得到存在性之后去估计大致的范围(数值计算不再考察之列).
操作步骤:1.设隐零点 满足 .
2.利用该关系式,将 、 等超越形式用代数式表示(如 或 等).
3.将 中的超越部分替换为代数式,从而判断 的符号.
核心技巧:整体代换,避免解出 的具体值.
【典例4】(2026·四川广安·模拟预测)已知函数.
(1)若,求函数在区间的最大值;
(2)设函数,若对任意,恒成立,求的取值范围;
(3)设函数,求在区间上的零点个数,并说明理由.
【分析】(1)代入,求导判断函数在区间上的单调性,进而求得最大值.
(2)化简,将恒成立问题转化为参数与函数最值的大小关系,构造函数求最小值即可得到的取值范围.
(3)化简消去参数,将零点问题转化为两个函数图象的交点问题,结合函数值域、单调性分析交点个数即可.
【详解】(1)当时, ,定义域为.
∵ 当时,,,,
∴ ,即在上单调递减,
∴ .
(2)由题意得,
∵ 对任意 ,恒成立,即恒成立,
∵ ,∴ 对任意 恒成立.
令,则.
令,得 ,即.
∵ ,
∴ ,对应极值点为.
当时,, ,故,单调递减;
当时, ,,故,单调递增.
∴ 是的第一个极小值点,且.
对于其余极小值点 ,,而,故对应的.
当 时,其余区间,对应的.
∴ 在 上的最小值为,故.
(3)零点个数为2,理由如下:
由题意,得,.
令,得.
①当时,,单调递增,,
所以单调递减,所以.
②当时,,,则在区间上必定存在,使得.
因为在上单调递减,
所以当时,,单调递增,;
当时,,单调递减,.
因为,,所以在区间上必定存在,使得,
即当时,,单调递增,;
当时,,单调递减,.
③当时,单调递减,单调递减,则单调递减.
因为,,
所以必定存在零点,使得.
④当时,因为,所以,
所以在上,不存在零点.
综上所述,在上存在两个零点.
【跟踪训练】
1.函数f(x)=eλx-4sin x+λ-2的图象在x=0处的切线为y=ax-a-3,a∈R.
(1)求λ的值;
(2)求f(x)在(0,+∞)上零点的个数.
【详解】(1)因为f(x)=eλx-4sin x+λ-2,f'(x)=λeλx-4cos x,
所以f'(0)=λ-4,所以切线斜率为λ-4,即a=λ-4,所以切线方程为y=x-λ+1,
又f(0)=λ-1,所以切点坐标为(0,λ-1), 则λ-1=-λ+1,解得λ=1.
(2)由(1)得f(x)=ex-4sin x-1,f'(x)=ex-4cos x,
令g(x)=f'(x)=ex-4cos x,则g'(x)=ex+4sin x,
当x≥π时,f'(x)=ex-4cos x>0恒成立,所以f(x)在上递增,
所以f(x)≥f(π)=eπ-4sin π-1=eπ-1>0,因此f(x)在[π,+∞)无零点;
当0<x<π时,g'(x)=ex+4sin x>0恒成立,所以f'(x)单调递增,
又f'(0)=-3<0,f'(π)=eπ+4>0,所以f'(x)在(0,π)上存在唯一的零点x0,
当x∈,f'(x)<0,f(x)单调递减;当x∈,f'(x)>0,f(x)单调递增;
又f(0)=0,f(x0)<f(0)=0,f(π)=eπ-1>0,因此f(x)在(0,π)上仅有1个零点;
综上,f(x)在(0,+∞)上仅有1个零点.
题型05 指对同构与隐零点的综合
1. 题型特征:零点方程含等指对混合结构;
2. 解题步骤:
①对移项变形,配成两侧完全相同复合结构;
②设单调同构函数,利用;
③直接得到零点满足的等量关系,无需复杂导数讨论;
3. 典型模板:(定义域严格单调);
4. 拓展:双零点等式求值、零点范围快速判定.
【典例5】(25-26高三上·江西南昌·阶段检测)设为正实数,若实数是关于的方程的解,则_______
【答案】0
【分析】根据题意,化简得,令,求得为增函数,转化为,得到,进而得到,求得,即可求解.
【详解】由方程,变形可得,
即,
令,则,所以为单调递增函数,
因为,可得,可得,即,
又因为实数是关于的方程的解,
可得,可得,所以0.
故答案为:0
【跟踪训练】
1.(25-26高三上·内蒙古赤峰·期末)设m为正实数,若实数是关于x的方程的解,则______.
【答案】
【分析】将已知等式变为,构造函数,结合其单调性推出,即得,由此化简求值即可.
【详解】由得,即,
设,则在上单调递增,
则由可得,所以,
而实数是关于x的方程的解,即,
故.
2.(2026高三·江西南昌·阶段检测)设为正实数,若实数是关于的方程的解,则_______
【答案】0
【分析】根据题意,化简得,令,求得为增函数,转化为,得到,进而得到,求得,即可求解.
【详解】由方程,变形可得,
即,
令,则,所以为单调递增函数,
因为,可得,可得,即,
又因为实数是关于的方程的解,
可得,可得,所以0.
3.(2025·江西萍乡·三模)已知函数.
(1)讨论函数的极值点个数;
(2)若恒成立,求实数a的取值范围.
【详解】(1)由,可知定义域为,则.
当时,恒成立,所以在上是减函数,则无极值点.
当时,,则,
所以在上单调递增.
当,即时,,
当,即时,,
所以存在唯一的实数,使得.
当时,,单调递减;
当时,,单调递增.
所以是函数的极小值点,无极大值点.
综上所述,当时,的极值点个数为0;当时,的极值点个数为1.
(2)由得,故.①
设函数,由,可知在R上单调递增.
由于①式可化为,即有,
所以对恒成立.
设函数,则,令,得.
当时,,单调递增;
当时,,单调递减.
所以当时,取得极大值也是最大值,
即最大值为.故.
1.(2026·湖南益阳一模)已知函数,若,,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由已知,则,
令,则,
当时,,即在上单调递增,
所以,
当时,,在上单调递增,
所以,即,
当时,,当时,
所以存在使得,
当时,,单调递增,
当时,,单调递减,
所以,不合题意,
所以则实数a的取值范围是.
故选:B.
2.(2026·广东·模拟预测)已知满足 ,则_______.
【答案】3
【分析】原方程可化为,结合函数的单调性可得,故可求目标代数式的值.
【详解】因为,故,
因为,故,所以,设
则,故在上为增函数,
故,故,且,故,
故答案为:3.
3.已知函数,当时,求证.
【证明】当时,时,,
则有,
故只需证明当时,,
当时,在区间上单调递增,
又,,
故在区间上有唯一实根,且,
当时,;当时,,
从而当时,取得最小值,
由,得,,
故,
综上,当时,.
4.(2025·河北秦皇岛·三模)设函数.
(1)求的图象在处的切线方程;
(2)记,若,试讨论在上的零点个数.
【答案】(1)
(2)1
【分析】(1)利用导数的几何意义求出切线斜率,即可求出切线方程;
(2)令,二次求导可得,可得在上单调递增,在上单调递减,结合已知可得,使得,即可得的单调性,进而可得结论.
【详解】(1),所以,又,
所以的图象在处的切线方程为.
(2)由已知得,所以,
令,则.
当时,,函数单调递增,当时,,函数单调递减,
即在上单调递增,在上单调递减.
当时,,
所以存在,使得,
当时,;当时,,
所以函数在上单调递增,在上单调递减.
因为,故函数在上无零点,
又因为,由零点存在定理可得在上有且只有一个零点.
综上所述,当时,函数在上的零点个数为1.
5.已知函数.
(1)求的最值;
(2)若对恒成立,求的取值范围.
【详解】(1),令,得;令,得,
所以在上单调递减,在上单调递增,所以的最小值为,无最大值.
(2)由题知,在上恒成立,
令,则,因为,所以.
设,易知在上单调递增.因为,,
所以存在,使得,即.
当时,,在上单调递减;
当时,,在上单调递增,
所以,从而,故的取值范围为.
6.已知函数.
(1)若,求的取值范围;
(2)当时,证明:.
【分析】(1)令,将问题转化为,利用导数求出即可;
(2)令,将问题转化为,通过导数研究单调性,借助隐零点和放缩法证明即可.
【详解】(1)记,,则恒成立,即.
因为,
当;当;
所以在上单调递增,在上单调递减.
所以,解得.
故实数的取值范围是;
(2)记,则,
令,则,
所以即在上单调递增.
由,知.
所以,即,
故当单调递减;当单调递增.
所以,
由(*)式,可得.
代入式,得.
由(1)知,当时有,故,
所以.
由于,所以.
故,即,原不等式得证.
7.已知函数(其中为自然对数的底数).
(1)当时,求函数的极值;
(2)若函数在有唯一零点,求实数的取值范围;
(3)若不等式对任意的恒成立,求整数的最大值.
【分析】(1)利用导数可确定单调性,由极值定义可求得结果;
(2)利用导数可确定的单调性;当时,可知,解不等式可知无满足题意的值;当时,根据,分别在,和三种情况下,根据在有唯一零点可构造不等式求得结果;
(3)将恒成立不等式化为,令得,令可确定,使得,由此可得,进而得到的范围,从而得到.
【解析】(1)当时,,则,
当时,;当时,;
在上单调递减,在上单调递增,
的极小值为,无极大值.
(2),,
当时,;当时,;
在上单调递减,在上单调递增;
①当时,在上单调递增,若在上有唯一零点,则,
即,解得:(舍);
②当时,在上单调递减,在上单调递增;
当,即时,,则在上无零点,不合题意;
当,即时,在上有唯一零点,满足题意;
当,即时,由得:,
在上有唯一零点,此时需,即;
综上所述:当或时,在上有唯一零点,
即实数的取值范围为.
(3)若对恒成立,即对恒成立,则,
令,则,
令,则,在上单调递增,
,,,使得,
即,
则当时,;当时,;
在上单调递减,在上单调递增,

,,,
,整数的最大值为.
8.(2026·浙江·开学考试)已知函数.
(1)求在点处的切线方程;
(2)当,对任意的恒成立,求实数的取值范围;
(3)证明:.
【详解】(1),令,所以切线方程为.
(2)因为恒成立,即恒成立,
令,,令,解得,
当时,单调递增;
当时,单调递减;
故的最大值为,
因为恒成立,所以,
所以,即实数的取值范围为.
(3)法一:由(2)得当时,恒成立,
即,令,
所以,
令,则,
故在上单调递增,所以,即成立,得证.
法二:令,
先证,即证,
令,
当单调递增;当单调递减,
所以,所以,即得证,
因为,所以,
令,
则,令,所以,
所以在上单调递增,又因为,
所以使得,即,也即,
所以时,单调递减;时,单调递增,
所以,代入得,

又在时单调递减,而,
所以,
所以,
即成立,所以,原不等式得证.
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解题大招30 轻松破解隐零点的五大热点题型
知识点01 隐零点的概念
求解导数压轴题时,如果题干中未提及零点或零点不明确,依据有关理论(如函数零点的存在性定理)或函数的图象,能够判断出零点确实存在,但是无法直接求出,不妨称之为隐性零点.我们一般可对零点“设而不求”,通过一种整体的代换和过渡,再结合其他条件,从而最终解决问题.我们称这类问题为“隐零点”问题.
知识点02 利用隐零点解题的基本策略及步骤
1.基本策略:
处理此类问题的策略可考虑“函数零点存在定理”、“构造函数”、利用“函数方程思想”转化等.
2.操作步骤
第一步:用零点存在性定理判定导函数零点的存在性,列出零点方程f′(x0)=0,并结合f(x)的单调性得到零点的范围;这里应注意,确定隐性零点范围的方式是多种多样的,可以由零点的存在性定理确定,也可以由函数的图象特征得到,甚至可以由题设直接得到,等等;至于隐性零点的范围精确到多少,由所求解问题决定,因此必要时尽可能缩小其范围;
第二步:以零点为分界点,说明导函数f′(x)的正负,进而得到f(x)的最值表达式;这里应注意,进行代数式的替换过程中,尽可能将目标式变形为整式或分式,那么就需要尽可能将指、对数函数式用有理式替换,这是能否继续深入的关键;
第三步:将零点方程适当变形,整体代入最值式子进行化简证明;有时候第一步中的零点范围还可以适当缩小.导函数零点虽然隐形,但只要抓住特征(零点方程),判断其范围(用零点存在性定理),最后整体代入即可.
知识点04 隐零点的同构
实际上, 很多隐零点问题产生的原因就是含有指对项, 而这类问题由往往具有同构特征, 所以下面我们看到的这两个问题, 它的隐零点代换则需要同构才能做出, 否则, 我们可能很难找到隐零点合适的代换化简方向. 我们看下面两例: 一类同构式在隐零点问题中的应用的原理分析
所以在解决形如 , 这些常见的代换都是隐零点中常见的操作.
题型01 证明不等式
利用隐零点证明不等式的基本策略
1.构造目标函数,求导分析单调性,确定导函数存在不可直接求解的隐零点,锁定零点取值区间;
2.利用建立等量关系,用来替换原函数内指数、对数等超越代数式;
3.依据导函数符号判定原函数在处取最小(大)值;
4.把等量代换式代入原函数化简最值;
5.结合范围判断最值恒正或恒负,证得不等式.
【典例1】(2025·江西萍乡·模拟)已知函数,.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若=0,求的值;
(3)证明:.
【跟踪训练】
1.证明
2.设函数,设求证:当时,
3.已知函数,.
(1)求的极值;
(2)证明:当时,.(参考数据:)
题型02 解决极值或最值问题
隐零点求函数最值、极值解题策略
1.求导得导函数,判断单调性,确定导函数存在零点但无法直接求解,此为隐零点.
2.由零点定义列等式,建立指数、对数等量代换关系.
3.根据导函数符号划分原函数单调区间,判定为极值点.
4.将等量代换式代入原函数解析式,消去超越式化简极值、最值表达式.
5.结合取值范围,求出函数极值、最值.
【典例2-1】若函数的最小值为,则( )
A. B. C. D.
【典例2-2】(2017年全国课标1)已知函数f(x)=ax2﹣ax﹣xlnx,且f(x)≥0.
(1)求a;
(2)证明:f(x)存在唯一的极大值点x0,且e﹣2<f(x0)<2﹣2.
【跟踪训练】
1.函数的极值为
2.已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)求的零点个数;
(3)探究是否存在最值,若存在,求出最值,若不存在,说明理由.
3.(24-25高三上·山东·阶段检测)已知函数且.
(1)求a;
(2)证明:存在唯一的极大值点,且.
题型03 求参数的取值范围
1、常见题型
对于一些不等式有解或恒成立问题,往往分离参数,转化为参数与函数的最值问题,而函数的最值有时则借助隐零点的策略求得其大致范围.
2.基本步骤:
第 1 步: 用零点存在性定理判定导函数零点的存在性, 列出零点方程, 并结合的单调性得到零点的范围;
第 2 步: 以零点为分界点, 说明导函数 的正负, 进而得到的最值表达式;
第 3 步: 将零点方程适当变形, 整体代入最值式子进行化简:
(1)要么消除最值式中的指对项
(2)要么消除其中的参数项;
从而得到最值式的估计.
【典例3】(25-26高三上·黑龙江大庆·期中)已知,.
(1)求在处的切线方程;
(2)若不等式对任意成立,求的最大整数解.
【跟踪训练】
1.(2026·山东泰安期末)设函数,若当时恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
2.(2026·天津河西·模拟预测)已知.
(1)求在处的切线方程;
(2)对,有恒成立,求的最大整数解.
题型04 函数零点个数判断与证明问题
1、函数零点的存在性定理
函数零点存在性定理:设函数在闭区间上连续,且,那么在开区间内至少有函数的一个零点,即至少有一点,使得.
2.隐零点问题是函数零点中常见的问题之一,其源于含指对函数的方程无精确解,这样我们只能得到存在性之后去估计大致的范围(数值计算不再考察之列).
操作步骤:1.设隐零点 满足 .
2.利用该关系式,将 、 等超越形式用代数式表示(如 或 等).
3.将 中的超越部分替换为代数式,从而判断 的符号.
核心技巧:整体代换,避免解出 的具体值.
【典例4】(2026·四川广安·模拟预测)已知函数.
(1)若,求函数在区间的最大值;
(2)设函数,若对任意,恒成立,求的取值范围;
(3)设函数,求在区间上的零点个数,并说明理由.
【跟踪训练】
1.函数f(x)=eλx-4sin x+λ-2的图象在x=0处的切线为y=ax-a-3,a∈R.
(1)求λ的值;
(2)求f(x)在(0,+∞)上零点的个数.
题型05 指对同构与隐零点的综合
1. 题型特征:零点方程含等指对混合结构;
2. 解题步骤:
①对移项变形,配成两侧完全相同复合结构;
②设单调同构函数,利用;
③直接得到零点满足的等量关系,无需复杂导数讨论;
3. 典型模板:(定义域严格单调);
4. 拓展:双零点等式求值、零点范围快速判定.
【典例5】(25-26高三上·江西南昌·阶段检测)设为正实数,若实数是关于的方程的解,则_______
【跟踪训练】
1.(25-26高三上·内蒙古赤峰·期末)设m为正实数,若实数是关于x的方程的解,则______.
2.(2026高三·江西南昌·阶段检测)设为正实数,若实数是关于的方程的解,则_______
3.(2025·江西萍乡·三模)已知函数.
(1)讨论函数的极值点个数;
(2)若恒成立,求实数a的取值范围.
1.(2026·湖南益阳一模)已知函数,若,,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
2.(2026·广东·模拟预测)已知满足 ,则_______.
3.已知函数,当时,求证.
4.(2025·河北秦皇岛·三模)设函数.
(1)求的图象在处的切线方程;
(2)记,若,试讨论在上的零点个数.
5.已知函数.
(1)求的最值;
(2)若对恒成立,求的取值范围.
6.已知函数.
(1)若,求的取值范围;
(2)当时,证明:.
7.已知函数(其中为自然对数的底数).
(1)当时,求函数的极值;
(2)若函数在有唯一零点,求实数的取值范围;
(3)若不等式对任意的恒成立,求整数的最大值.
8.(2026·浙江·开学考试)已知函数.
(1)求在点处的切线方程;
(2)当,对任意的恒成立,求实数的取值范围;
(3)证明:.
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