学术论文投稿/征稿

欢迎您!请

登录 注册

手机学刊吧

学刊吧移动端二维码

微信关注

学刊吧微信公众号二维码
关于我们
首页 > 学术论文库 > 理工论文 导数隐零点问题中虚设零点的方法论文

导数隐零点问题中虚设零点的方法论文

1

2023-09-14 14:37:57    来源:    作者:xieshijia

摘要:导数在高考解答题中始终扮演着压轴题的角色,主要考查的题型有导数与不等式的证明、恒成立与能成立问题、零点问题、洛必达法则、隐零点问题以及极值点偏移问题.本文对隐零点问题中较难的虚设零点法的几个类型进行归纳总结.

  摘要:导数在高考解答题中始终扮演着压轴题的角色,主要考查的题型有导数与不等式的证明、恒成立与能成立问题、零点问题、洛必达法则、隐零点问题以及极值点偏移问题.本文对隐零点问题中较难的虚设零点法的几个类型进行归纳总结.

  关键词:导数;隐零点问题;虚设零点

  导数在高考解答题中始终扮演着压轴题的角色,主要考查的题型有导数与不等式的证明、恒成立与能成立问题、零点问题、洛必达法则、隐零点问题以及极值点偏移问题.本文将对隐零点问题中较难的虚设零点法的几个类型进行归纳总结,以期对学子及同行有所帮助.

  1可以消掉隐零点得到具体值的问题

785.jpg

786.jpg

  点评虚设零点时,我们常取正整数1,2,3…加以试验,这是因为正整数的函数值比较容易计算和估计其正负,实在不能用正整数时,我们常取整数的中点加以试验,这是来源于二分法的思想,此题中

Dingtalk_20230724103511.jpg

Dingtalk_20230810102704.jpg

  两边取自然对数得2x0=-lnx0.④

  所以g(x)在(0,x0)上为负,在(x0,+∞)上为正.所以f'(x)在(0,x0)上为负,在(x0,+∞)上为正.所以f(x)在(0,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增.所以f(x)min=f(x0)=x0 e2x0-2x0-lnx0.将③④两式代入,得

Dingtalk_20230810102725.jpg

  2无法消掉隐零点的求范围问题

  例2已知函数f(x)=x+2xlnx,若对于任意x>1,f(x)>k(x-1)恒成立,求整数k的最大值.

  解析因为f(x)>k(x-1)对于x∈

Dingtalk_20230810102745.jpg

Dingtalk_20230810102813.jpg

  点评在确定隐零点的范围时,优先考虑整数,确定出x0∈(2,3),到最后一步2x0∈(4,6)依然无法确定正整数k取4还是取5.遂作调整,确定出x0

Dingtalk_20230810102846.jpg

  令h(x)=ex-x-2,易知h(x)在(0,+∞)上单调递增.

  又因为h(1)=e-3<0,h(2)=e2-4>0,所以存在x0∈(1,2)使得h(x0)=0,即ex0=x0+2.所以h(x)在(0,x0)上为负,在(x0,+∞)上为正.所以g'(x)在(0,x0)上为负,在(x0,+∞)上为正.

  所以g(x)在(0,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增.

Dingtalk_20230810102907.jpg

  3无法消掉隐零点且需要放缩的求范围问题

  例3已知函数f(x)=ex-ln(x+m),当m≤2时,证明:f(x)>0.

  解析当m≤2时,ln(x+2)≥ln(x+m),所以-ln(x+2)≤-ln(x+m).

  所以只需证明当m=2时,f(x)=ex-ln(x+2)>0,x∈(-2,+∞)即可.

Dingtalk_20230811095029.jpg

  两边取自然对数,得x0=-ln(x0+2).⑧

  所以f'(x)在(-2,x0)上为负,在(x0,+∞)上为正.所以f(x)在(-2,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增.

  所以f(x)min=f(x0)=ex0-ln(x0+2).

  将⑦⑧两式代入,得

微信1.jpg

  点评对于含有参数m的不等式问题,通过分析当m≤2时函数f(x)的变化情况,找到f(x)取最小值的情况,将证明ex-ln(x+m)>0放缩为证明ex-ln(x+2)>0.此放缩有两个好处,一是将变化的参数m固定成了定值2;二是方便求导、方便计算.

  练习3已知函数f(x)=ex-t-lnx,当t≤2时,证明:f(x)>0.

  解析当t≤2时,ex-t≥ex-2,所以只需证明当t=2时f(x)>0即可.

  当t=2时,f(x)=ex-2-lnx,x∈(0,+∞),

微信截图_20230811093333.jpg

  两边取自然对数得x0-2=-lnx0.⑩

  所以f'(x)在(0,x0)上为负,在(x0,+∞)上为正.

  所以f(x)在(0,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增.所以f(x)min=f(x0)=ex0-2-lnx0.

  将⑨⑩两式代入,得

微信截图1.jpg

  4需要对隐零点满足的方程进行二次化简的问题

  例4设函数f(x)=xex-lnx-kx+x-1,若f(x)≥0恒成立,求实数k的取值范围.

微信截图2.jpg

  所以h(x)在(0,x0)上为负,在(x0,+∞)上为正.所以g'(x)在(0,x0)上为负,在(x0,+∞)上为正.

  所以g(x)在(0,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增

  将⑪1⑪12两式代入,得

微信截图3.jpg

  练习4设函数f(x)=xe2x-lnx-kx,若f(x)≥1恒成立,求实数k的取值范围.

微信截图4.jpg

  所以h(x)在(0,+∞)上单调递增.
微信截图5.jpg

  所以h(x)在(0,x0)上为负,在(x0,+∞)上为正.所以g'(x)在(0,x0)上为负,在(x0,+∞)上为正.

  所以g(x)在(0,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增.

微信截图6.jpg

  隐零点问题是高考导数压轴题最常考的类型之一,虚设零点法则是其中难度较大、出现较频繁的题型,它能综合考查学生对导数掌握的熟练程度,学生应在理解透“虚设零点”的基础上多加练习,以期熟能生巧.

 参考文献:

  [1]中华人民共和国教育部.普通高中数学课程标准(2017年版2020年修订)[M].北京:人民教育出版社,2020.