资源简介 专题六《导数》讲义6.5利用导数研究不等式恒成立知识梳理.利用导数研究不等式恒成立1.恒成立问题:一般地,若a>f(x)对x∈D恒成立,则只需a>f(x)max;若a2.存在性问题:若存在x0∈D,使a>f(x0)成立,则只需a>f(x)min;若存在x0∈D,使a题型一.参变分离1.已知函数f(x)=ax﹣lnx,若f(x)>1在区间(1,+∞)内恒成立,则实数a的范围为 a≥1 .【解答】解:∵f(x)=ax﹣lnx,∴f(x)>1即ax﹣lnx>1,得ax>lnx+1∵x>1,∴原不等式转化为a设F(x),得F'(x)∵当0<x<1时,F'(x)>0;当x>1时,F'(x)<0∴F(x)在区间(0,1)上为增函数;在区间(1,+∞)上为减函数可得F(x)在(0,+∞)的极大值为F(1),也是函数在(0,+∞)的最大值∵a在区间(1,+∞)内恒成立,∴a≥F(1),即a≥1,可得实数a的范围为[1,+∞)故答案为:[1,+∞)2.已知函数f(x)mx(e为自然对数的底数),若f(x)>0在(0,+∞)上恒成立,则实数m的取值范围是( )A.(﹣∞,2)B.(﹣∞,)C.(﹣∞,e)D.(,+∞)【解答】解:若f(x)>0在(0,+∞)上恒成立,则m在(0,+∞)恒成立,令h(x),(x>0),h′(x),令h′(x)>0,解得:x>2,令h′(x)<0,解得:0<x<2,故h(x)在(0,2)递减,在(2,+∞)递增,故h(x)min=h(2),故m,故选:B.题型二.转化成两个函数1.已知函数,若f(ax﹣ex+1)>1在x∈(0,+∞)上有解,则实数a的取值范围为( )A.(1,+∞)B.(﹣∞,1)C.(e,+∞)D.(1,e)【解答】解:根据题意,函数x+sinx+2ln(x),函数y=x+sinx,其导数y′=1+cosx≥0,在R上为增函数,函数y=2ln(x),在R上为增函数,则函数在R上为增函数;又由f(0)=1,即f(ax﹣ex+1)>f(0)在x∈(0,+∞)上有解,即存在x∈(0,+∞)使得,ax﹣ex+1>0有解,进而可得存在x∈(0,+∞)使得,ax>ex﹣1有解,在同一坐标系里画出函数y1=ax与函数y2=ex﹣1的图象;对于y2=ex﹣1,其导数y2′=ex,当x∈(0,+∞)时,曲线y2=ex﹣1的切线的斜率k=ex>1;要满足存在x∈(0,+∞)使得,ax>ex﹣1有解,则直线y1=ax的斜率a>1;故实数a的取值范围为(1,+∞);故选:A.2.已知函数f(x)=x+xlnx,若k∈Z,且k(x﹣1)<f(x)对任意的x>1恒成立,则k的最大值为( )A.2B.3C.4D.5【解答】解:由k(x﹣1)<f(x)对任意的x>1恒成立,得:k,(x>1),令h(x),(x>1),则h′(x),令g(x)=x﹣lnx﹣2=0,得:x﹣2=lnx,画出函数y=x﹣2,y=lnx的图象,如图示:又g(3)=1﹣ln3<0,g(4)=2﹣ln4=2(1﹣ln2)>0,∴零点属于(3,4);∴g(x)存在唯一的零点设为x0,∴h(x)在(1,x0)递减,在(x0,+∞)递增,而3<h(3)4,e5<35<44,所以,所以3<h(4)4,∴h(x0)<4,k∈Z,∴k的最大值是3.(或x0满足x0﹣lnx0﹣2=0且x0∈(3,4),∴h(x)min=h(x0)x0∈(3,4),∴k<h(x)min=h(x0),∴k的最大值是3).故选:B.题型三.讨论参数1.不等式ex≥kx对任意实数x恒成立,则实数k的最大值为( )A.1B.C.2D.e【解答】解:不等式ex≥kx对任意实数x恒成立,即有ex﹣kx≥0恒成立,设f(x)=ex﹣kx,即有f(x)的最小值大于等于0,则f′(x)=ex﹣k,由k>0,可得x>lnk时,f(x)递增;x<lnk,f(x)递减,则f(x)在x=lnk处取得极小值,且为最小值,可得f(x)的最小值为k﹣klnk,由k﹣klnk≥0,解得0<k≤e,则k的最大值为e,故选:D.2.(2014·辽宁)当x∈[﹣2,1]时,不等式ax3﹣x2+4x+3≥0恒成立,则实数a的取值范围是( )A.[﹣5,﹣3]B.[﹣6,]C.[﹣6,﹣2]D.[﹣4,﹣3]【解答】解:当x=0时,不等式ax3﹣x2+4x+3≥0对任意a∈R恒成立;当0<x≤1时,ax3﹣x2+4x+3≥0可化为a,令f(x),则f′(x)(),当0<x≤1时,f′(x)>0,f(x)在(0,1]上单调递增,f(x)max=f(1)=﹣6,∴a≥﹣6;当﹣2≤x<0时,ax3﹣x2+4x+3≥0可化为a,由()式可知,当﹣2≤x<﹣1时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当﹣1<x<0时,f′(x)>0,f(x)单调递增,f(x)min=f(﹣1)=﹣2,∴a≤﹣2;综上所述,实数a的取值范围是﹣6≤a≤﹣2,即实数a的取值范围是[﹣6,﹣2].故选:C.3.设函数f(x)(a∈R).(Ⅰ)当a>0时,求函数f(x)的单调递增区间;(Ⅱ)当a≤2时,证明:对任意x∈[0,+∞),f(x)≤x+1恒成立.【解答】解:(Ⅰ)∵f′(x),∵a>0,ex>0,∴由f′(x)≥0可得x,∴a>0时,f(x)在(﹣∞,]递增;(Ⅱ)(i)a≤0时,f(x),由x≥0,得ax+1≤1,∵ex≥1,∴1,而x+1≥1,∴f(x)≤x+1成立;(ii)0<a≤2时,令h(x)x﹣1,则f(x)≤x+1成立等价于h(x)≤0,h′(x)1,∵g(x)=﹣ax+a﹣1是减函数且x≥0,∴g(x)max=a﹣1≤1,∴h′(x)<0,h(x)在[0,+∞)递减,∴x≥0时,h(x)≤h(0)=0,∴f(x)≤x+1恒成立,综上,a≤2时,对任意x∈[0,+∞),f(x)≤x+1恒成立.题型四.隐零点、构造函数1.已知函数f(x)=alnx﹣x+1(其中a∈R).(1)讨论函数f(x)的极值;(2)对任意x>0,f(x)(a2﹣1)成立,求实数a的取值范围.【解答】解:(1)f(x)的定义域为(0,+∞).又f′(x).①当a≤0时,在(0,+∞)上,f′(x)<0,f(x)为单调减函数,f(x)无极值;②当a>0时,由f′(x)=0,得x=a,在(0,a)上,f′(x)>0,f(x)为增函数,在(a,+∞)上,f′(x)<0,f(x)为减函数,∴当x=a时,f(x)有极大值为f(a)=alna﹣a+1,无极小值.综上,当a≤0时,f(x)无极值;当a>0时,f(x)有极大值f(a)=alna﹣a+1,无极小值;(2)由(1)知,①当a≤0,f(x)是减函数,又令b1,lnb<0,f(b)0,不等式不成立;②当a>0时,f(x)有极大值也是最大值,∴f(x)max=f(a)=alna﹣a+1,要使对任意x>0,f(x)(a2﹣1)成立,即alna﹣a+1,则成立.令u(a)=alna(a>0),∴u′(a)=lna+1﹣1﹣a=lna﹣a,令k(a)=u′(a)=lna﹣a,则k′(a),得a=1.在(0,1)上,k′(a)>0,k(a)=u′(a)是增函数,在(1,+∞)上,k′(a)<0,k(a)=u′(a)是减函数,∴当a=1时,k(a)=u′(a)取绝对值也是最大值,∴u′(a)max=u′(1)=﹣1<0.在(0,+∞)上,u′(a)<0,u(a)是减函数,又u(1)=0,要使u(a)≤0恒成立,则a≥1.∴实数a的取值范围为[1,+∞).2.设函数f(x)=e2x+alnx.(1)讨论f(x)的导函数f'(x)零点的个数;(2)证明:当a<0时,.【解答】解:(1)函数的定义域(0,+∞),,当a≥0,f′(x)>0恒成立,没有零点,当a<0时,在(0,+∞)上单调递增,又因为x→0时,f′(x)→﹣∞,x→+∞时,f(x)→+∞,故f'(x)只有1个零点;(2)令m=﹣a,则m>0,f(x)=e2x﹣mlnx,由(1)知,当a<0时,f'(x)只有1个零点,设为x0,则,∴0,,故ln,当0<x<x0,f′(x)<0,f(x)单调递减,当x>x0时,f′(x)>0,f(x)单调递增,故当x=x0时,函数f(x)取得最小值f(x0)m(ln)mln2mx0,2m+mln2a+aln().3.已知函数f(x)=﹣alnx.(Ⅰ)当a<0时,讨论函数f(x)的单调性;(Ⅱ)设g(x)=f(x)+xf′(x),若关于x的不等式g(x)≤﹣ex在x∈[1,2]上有解,求a的取值范围.【解答】解:(Ⅰ)由题意知,f′(x),x>0.令F(x)=(ax﹣ex)(x﹣1),当a<0时,ax﹣ex<0恒成立,∴当x>1时,F(x)<0;当0<x<1时,F(x)>0,∴函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.……………………(4分)(Ⅱ)∵g(x)=f(x)+xf′(x),∴g(x)=﹣alnx﹣ex+2ax﹣a,由题意知,存在x0∈[1,2],使得g(x0)(a﹣1)x0成立.即存在x0∈[1,2],使得﹣alnx0+(a+1)x0a≤0成立,令h(x)=﹣alnx+(a+1)xa,x∈[1,2],∴h′(x),x∈[1,2],①a≤1时,x∈[1,2],则h′(x)≤0,∴函数h(x)在[1,2]上单调递减,∴h(x)min=h(2)=﹣aln2+a≤0成立,解得a≤0,∴a≤0;②当1<a<2时,令h′(x)>0,解得1<x<a;令h′(x)<0,解得a<x<2,∴函数h(x)在[1,a]上单调递增,在[a,2]上单调递减,又h(1),∴h(2)=﹣aln2+a≤0,解得a≤0,∴a无解;③当a≥2时,x∈[1,2],则h′(x)≥0,∴函数h(x)在[1,2]上单调递增,∴h(x)min=h(1)0,不符合题意,舍去.综上所述,a的取值范围为(﹣∞,0].…………………………(12分)题型五.双变量问题1.已知函数f(x)=x2+2alnx+3,若?x1,x2∈[4,+∞)(x1≠x2),?a∈[2,3],2m,则m的取值范围是( )A.[﹣2,+∞)B.C.D.【解答】解:设x1>x2,由2m,得f(x1)+2mx1>f(x2)+2mx2,记g(x)=f(x)+2mx,则g(x)在[0,+∞)上单调递增,故g'(x)≥0在[4,+∞)上恒成立,即在[4,+∞)上恒成立,整理得在[4,+∞)上恒成立,∵a∈[2,3],∴函数在[4,+∞)上单调递增,故有,∵?a∈[2,3],∴,即.故选:D.2.已知函数f(x)lnx﹣mx(m∈R),g(x)=x(a>0).(1)求函数f(x)的单调区间;(2)若m,对?x1,x2∈[2,2e2]都有g(x1)≥f(x2)成立,求实数a的取值范围.【解答】解:(1)f(x)lnx﹣mx,x>0,∴f′(x)m,当m≤0时f′(x)>0,f(x)在(0,+∞)单调递增,当m>0时,由f′(x)=0得x,由,得0<x,由,得x,综上所述:当m≤0时,f(x)单调递增区间为(0,+∞),当m>0时,f(x)单调递增区间为(0,),单调递减区间为(,+∞).(2)若m,f(x)lnxx,?x1,x2∈[2,2e2]都有g(x1)≥f(x2)成立,等价于对?x∈[2,2e2]都有[g(x)]min≥[f(x)]max,由(1)知在[2,2e2]上f(x)的最大值f(e2),g′(x)=10(a>0),x∈[2,2e2],函数g(x)在[2,2e2]上是增函数,[g(x)]min=g(2)=2,由2,得a≤3,又因为a>0,∴a∈(0,3],所以实数a的取值范围为(0,3].3.已知f(x)=lnx,g(x)=﹣x2﹣2ax+4,若对任意的x1∈(0,2],存在x2∈[1,2],使得f(x1)≥g(x2)成立,则a的取值范围是 .【解答】解:对任意的x1∈(0,2],存在x2∈[1,2],使得f(x1)≥g(x2)成立,∴f(x1)min≥g(x2)min,x1∈(0,2],x2∈[1,2],f(x)=lnx,x∈(0,2],f′(x),可得:函数f(x)在(0,1)内单调递减,在[1,2]内单调递增.∴x=1时,函数f(x)取得极小值即最小值,f(x)min=f(1).g(x)=﹣x2﹣2ax+4,x∈[1,2],g(x)=﹣(x+a)2+a2+4.对称轴x=﹣1,抛物线开口向下.①﹣a≤1,即a≥﹣1时,函数g(x)在x∈[1,2]上单调递减,∴x=2时,函数g(x)取得最小值,g(2)=﹣4﹣4a+4=﹣4a.∴4a,解得a1.此时a的取值范围是.②﹣a≥2,即a≤﹣2时,函数g(x)在x∈[1,2]上单调递减,∴x=1时,函数g(x)取得最小值,g(1)=﹣1﹣2a+4=3﹣2a.∴3﹣2a,解得a.此时a的取值范围是[,+∞).③2>﹣a>1,即﹣2<a<﹣1时,函数g(x)在x∈[1,a]上单调递增,在x∈[a,2]上单调递减,又g(2)=﹣4a.g(1)=3﹣2a.∴g(x)min={g(1),g(2)}min.综上可得:a的取值范围是[,+∞).故答案为:.课后作业.恒成立1.已知函数f(x)=xlnx.若对所有x≥1都有f(x)≥ax﹣1,则实数a的取值范围为 (﹣∞,1] .【解答】解:∵f(x)=xlnx,当x≥1时,f(x)≥ax﹣1恒成立?xlnx≥ax﹣1(x≥1)恒成立?a≤lnx(x≥1)恒成立,令f(x)=lnx,则a≤f(x)min(x≥1)恒成立;∵f′(x),∴当x≥1时,f′(x)≥0,∴f(x)=lnx在[1,+∞)上单调递增,∴f(x)min=1,∴a≤1,即实数a的取值范围为(﹣∞,1].故答案为:(﹣∞,1].2.已知函数,g(x)=﹣x2+x,当x∈(0,+∞)时,f(x)≥g(x)恒成立,则实数a的取值范围是( )A.[,+∞)B.[,+∞)C.[1,+∞)D.[e,+∞)【解答】解:由函数,g(x)=﹣x2+x,所以不等式f(x)≥g(x)恒成立,等价于f(x)﹣g(x)=xlnaex+x2﹣x≥0恒成立;因为x∈(0,+∞),所以lnx﹣1≥0;设函数h(x)=lnx﹣1,x∈(0,+∞),则h(x)=lna﹣lnxx﹣1,计算h(1)=lna+ae,且a>0;所以h′(x)1,当x>0,a>0时,令h′(x)=0,解得x=1,所以x>1时,h′(x)>0,函数h(x)单调递增;当0<x<1时,h′(x)<0,函数h(x)单调递减;所以h(x)≥h(1)=ae+lna;设F(a)=ae+lna,a∈(0,+∞),则F′(a)=e0,所以F(a)在(0,+∞)上单调递增,且F()=1﹣1=0;要使f(x)≥g(x)恒成立,需使F(a)≥0恒成立,即a,所以a的取值范围是[,+∞).故选:B.3.关于x的不等式x2﹣a(x﹣1)ex<0恰有一个整数解,则实数a的取值范围是 .【解答】解:当a>0时,x→+∞,[x2﹣a(x﹣1)ex]→﹣∞,则不等式x2﹣a(x﹣1)ex<0有无穷多个整数解,不符合题意;当a=0时,x2<0无解,不符合题意;当a<0时,设f(x)=x2﹣a(x﹣1)ex,f(0)=a<0,则必有f(1)=1≥0,f(﹣1)=1+2ae﹣1≥0,解得a,所以.当时,f'(x)=2x﹣axex=x(2﹣aex),所以当x<0时,f'(x)<0,则f(x)单调递减,当x>0时,f'(x)>0,则f(x)单调递增,所以当x≤﹣1时,f(x)≥f(﹣1)≥0,当x≥1时,f(x)≥f(1)>0,故当时,f(x)<0恰有一个整数解,即为0,即f(0)<0.综上所述,实数a的取值范围是.4.设实数m>0,若对任意的正实数x,不等式恒成立,则m的最小值为( )A.B.C.D.【解答】解:∵m>0,,∴memx≥lnx,即mxemx≥xlnx=elnx?lnx,当0<x<1时,m>0,恒成立,当x≥1时,构造函数g(x)=xex,g'(x)=ex+xex=(x+1)ex>0恒成立,∴当x≥1时,g(x)递增,则不等式恒成立等价于g(mx)≥g(lnx)恒成立,即mx≥lnx,恒成立,,设,∴,∴G(x)在[1,e)上递增,在[e,+∞)递减,∴G(x)max=G(e),故选:A.5.已知函数f(x)=x,g(x)x,若?x1∈[],?x2∈[2,3],使得f(x1)≥g(x2),则实数a的取值范围是 (﹣∞,9] .【解答】解:当x1∈[,1]时,由f(x)=x得,f′(x)=10,∴f(x)在[,1]单调递减,∴f(1)=5是函数的最小值,∵?x1∈[,1],都?x2∈[2,3],使得f(x1)≥g(x2),可得f(x)在x1∈[,1]的最小值不小于g(x)在x2∈[2,3]的最小值,即?x∈[2,3],使5x成立,所以,故答案为(﹣∞,9].6.已知a为实数,函数f(x)=alnx+x2﹣4x.(1)若x=3是函数f(x)的一个极值点,求实数a的取值;(2)设g(x)=(a﹣2)x,若?x0∈[],使得f(x0)≤g(x0),求实数a的取值范围.【解答】解:(1)函数函数f(x)=alnx+x2﹣4x.定义域为(0,+∞),f′(x)2x﹣4.因为x=3是函数f(x)的一个极值点,所以f′(3)=0,解得a=﹣6,经检验a=﹣6时,x=3是函数f(x)的一个极小值点,符合题意,所以a=﹣6;(2)由f(x0)≤g(x0),得(x0﹣lnx0)a≥x02﹣2x0,记F(x)=x﹣lnx,(x>0),所以F′(x)(x>0),所以当0<x<1时,F′(x)<0,F(x)单调递减,当x>1时,F′(x)>0,F(x)单调递增.所以F(x)≥F(1)=1,所以a,记G(x),x∈[,e],所以G(x),G′(x),因为x∈[,e],所以2﹣2lnx=2(1﹣lnx)≥0,所以x﹣2lnx+2>0,所以x∈[,1)时,G′(x)<0,G(x)单调递减,x∈(1,e]时,G′(x)>0,G(x)单调递增,所以G(X)min=G(1)=﹣1,所以a≥G(X)min=﹣1,所以实数a的取值范围为[﹣1,+∞).专题六《导数》讲义6.5利用导数研究不等式恒成立知识梳理.利用导数研究不等式恒成立1.恒成立问题:一般地,若a>f(x)对x∈D恒成立,则只需a>f(x)max;若a2.存在性问题:若存在x0∈D,使a>f(x0)成立,则只需a>f(x)min;若存在x0∈D,使a题型一.参变分离1.已知函数f(x)=ax﹣lnx,若f(x)>1在区间(1,+∞)内恒成立,则实数a的范围为 .2.已知函数f(x)mx(e为自然对数的底数),若f(x)>0在(0,+∞)上恒成立,则实数m的取值范围是( )A.(﹣∞,2)B.(﹣∞,)C.(﹣∞,e)D.(,+∞)题型二.转化成两个函数1.已知函数,若f(ax﹣ex+1)>1在x∈(0,+∞)上有解,则实数a的取值范围为( )A.(1,+∞)B.(﹣∞,1)C.(e,+∞)D.(1,e)2.已知函数f(x)=x+xlnx,若k∈Z,且k(x﹣1)<f(x)对任意的x>1恒成立,则k的最大值为( )A.2B.3C.4D.5题型三.讨论参数1.不等式ex≥kx对任意实数x恒成立,则实数k的最大值为( )A.1B.C.2D.e2.(2014·辽宁)当x∈[﹣2,1]时,不等式ax3﹣x2+4x+3≥0恒成立,则实数a的取值范围是( )A.[﹣5,﹣3]B.[﹣6,]C.[﹣6,﹣2]D.[﹣4,﹣3]3.设函数f(x)(a∈R).(Ⅰ)当a>0时,求函数f(x)的单调递增区间;(Ⅱ)当a≤2时,证明:对任意x∈[0,+∞),f(x)≤x+1恒成立.题型四.隐零点、构造函数1.已知函数f(x)=alnx﹣x+1(其中a∈R).(1)讨论函数f(x)的极值;(2)对任意x>0,f(x)(a2﹣1)成立,求实数a的取值范围.2.设函数f(x)=e2x+alnx.(1)讨论f(x)的导函数f'(x)零点的个数;(2)证明:当a<0时,.3.已知函数f(x)=﹣alnx.(Ⅰ)当a<0时,讨论函数f(x)的单调性;(Ⅱ)设g(x)=f(x)+xf′(x),若关于x的不等式g(x)≤﹣ex在x∈[1,2]上有解,求a的取值范围.题型五.双变量问题1.已知函数f(x)=x2+2alnx+3,若?x1,x2∈[4,+∞)(x1≠x2),?a∈[2,3],2m,则m的取值范围是( )A.[﹣2,+∞)B.C.D.2.已知函数f(x)lnx﹣mx(m∈R),g(x)=x(a>0).(1)求函数f(x)的单调区间;(2)若m,对?x1,x2∈[2,2e2]都有g(x1)≥f(x2)成立,求实数a的取值范围.3.已知f(x)=lnx,g(x)=﹣x2﹣2ax+4,若对任意的x1∈(0,2],存在x2∈[1,2],使得f(x1)≥g(x2)成立,则a的取值范围是 .课后作业.恒成立1.已知函数f(x)=xlnx.若对所有x≥1都有f(x)≥ax﹣1,则实数a的取值范围为 .2.已知函数,g(x)=﹣x2+x,当x∈(0,+∞)时,f(x)≥g(x)恒成立,则实数a的取值范围是( )A.[,+∞)B.[,+∞)C.[1,+∞)D.[e,+∞)3.关于x的不等式x2﹣a(x﹣1)ex<0恰有一个整数解,则实数a的取值范围是 .4.设实数m>0,若对任意的正实数x,不等式恒成立,则m的最小值为( )A.B.C.D.5.已知函数f(x)=x,g(x)x,若?x1∈[],?x2∈[2,3],使得f(x1)≥g(x2),则实数a的取值范围是 .6.已知a为实数,函数f(x)=alnx+x2﹣4x.(1)若x=3是函数f(x)的一个极值点,求实数a的取值;(2)设g(x)=(a﹣2)x,若?x0∈[],使得f(x0)≤g(x0),求实数a的取值范围. 展开更多...... 收起↑ 资源列表 专题06 导数 6.5利用导数研究不等式恒成立 题型归纳讲义-2022届高三数学一轮复习(原卷版).docx 专题06 导数 6.5利用导数研究不等式恒成立 题型归纳讲义-2022届高三数学一轮复习(解析版).docx