2023届高考数学专项练习放缩法妙解不等式问题含解析.pdf
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1、2023届高考数学专项练习放缩法妙解不等式问题2023届高考数学专项练习放缩法妙解不等式问题【典型例题】【典型例题】例1.例1.已知函数 f(x)=1aex-1+x,其中aR且a0(1)设a0,过点A-1,-12作曲线C:y=f(x)的切线(斜率存在),求切线的斜率;(2)证明:当a=1或0a2e时,f(x)12ax(x-1)例2.例2.已知函数 f(x)=(x2-2x+2)ex-12ax2(aR)(1)当a=e时,求函数 f(x)的单调区间;(2)证明:当a-2时,f(x)2例例3.3.已知函数 f(x)=2lnx+sinx+1,函数g(x)=ax-1-blnx(a,bR,ab0)(1)讨论
2、g(x)的单调性;(2)证明:当a=b=1时,g(x)0(3)证明:f(x)0;(3)证明:当nN*时,1e+2e2+3e3+nen0,证明:(ex-1)ln(x+1)x2【同步练习】【同步练习】1.1.已知函数 f(x)=ln(x-a)x(1)若a-1证明 f(x)在(0,+)上单调递减;(2)若x0,证明:exln(x+1)x2+ln(x+1)(其中e=2.71828是自然对数的底数)2.2.已知函数 f(x)=x2+x+e2xlnx,x(e,+)(1)证明:当x(e,+)时,lnx3x-ex+e;(2)若存在x0n,n+1)(nN*)使得对任意的x(e,+)都有 f(x)f(x0)成立求
3、n的值(其中e=2.71828是自然对数的底数)3.3.已知函数 f(x)=xlnx-aex+a,其中aR(1)若 f(x)在定义域内是单调函数,求a的取值范围;(2)当a=1时,求证:对任意x(0,+),恒有 f(x)-2时,xex+xcosx-ax2-2x0恒成立,求a的取值范围6.6.已知函数 f(x)=aex-blnx,曲线y=f(x)在点(1,f(1)处的切线方程为y=1e-1x+1()求a,b;()证明:f(x)07.7.已知函数 f(x)=aex-blnxx,在点(1,f(1)处的切线方程为y=(e-1)x+1(1)求a,b;(2)证明:f(x)18.8.已知函数 f(x)=me
4、x-lnx-1()当m=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1)处的切线方程;()当m1时,证明:f(x)19.9.已知函数 f(x)=lnx+ax-1,aR(1)若函数 f(x)的最小值为0,求a的值(2)证明:ex+(lnx-1)sinx0放缩法妙解不等式问题放缩法妙解不等式问题【典型例题】【典型例题】例例1.1.已知函数 f(x)=1aex-1+x,其中aR且a0(1)设a0,过点A-1,-12作曲线C:y=f(x)的切线(斜率存在),求切线的斜率;(2)证明:当a=1或00,故点A-1,-12不在曲线C上,设切点为T(x0,y0)(x0-1),则切线AT的斜率为k=f(x0)=1ae
5、x0-12 x0+1,又k=y0+12x0+1,所以1aex0-12 x0+1=y0+12x0+1,整理得1aex0(x0+1)-12x0+1=y0+12,将 y0=1aex0-x0+1 代入得1aex0(x0+1)-12x0+1=1aex0-x0+1+12,整理得1ax0ex0+12(x0+1-1)=0,即1ax0ex0+x02 x0+1+1=0,所以x01aex0+12 x0+1+1=0,因为a0,所以1aex0+12 x0+1+10,所以x0=0,故切线AT的斜率为k=f(0)=1a-12;(2)证明:当a=1时,f(x)12ax(x-1),所以ex-12x-1+x 0(x-1),由ex
6、1+x得ex-12x1+12x,又1+12x=1+(1+x)21+x,当且仅当x=0时取等号,所以ex-12x1+x,即ex-12x-1+x 0,即当a=1且x-1时,f(x)12ax(x-1);当0a2e时,令 f(x)12ax(x-1),所以1aex-12ax1+x(x-1),令(x)=1aex-12ax-ex-12x,即(x)=1-aaex+12(1-a)x=(1-a)1aex+12x,因为0a2e0,(x)是-1,+)上的增函数,又(-1)=(1-a)1ae-120,所以(x)(-1)0,故当0a2e,x-1时,1aex-12axex-12x,由知ex-12x1+x,所以1aex-12
7、ax1+x(x-1),即当0a2e时,f(x)12ax(x-1),综上所述:当a=1或0a2e时,f(x)12ax(x-1)例例2.2.已知函数 f(x)=(x2-2x+2)ex-12ax2(aR)(1)当a=e时,求函数 f(x)的单调区间;(2)证明:当a-2时,f(x)2【解析】(1)解:当a=e时,f(x)=(x2-2x+2)ex-12ex2,所以 f(x)=x2ex-ex=x(xex-e),讨论:当x0时,xex-e0;当0 x1时,由函数y=xex为增函数,有xex-e0,有 f(x)1时,由函数y=xex为增函数,有xex-e0,有 f(x)0综上,函数 f(x)的增区间为(-,
8、0),(1,+),减区间为(0,1)(2)证明:当a-2时,有-12a1,所以-12ax2x2,所以 f(x)(x2-2x+2)ex+x2,令g(x)=(x2-2x+2)ex+x2,则g(x)=x2ex+2x=x(xex+2),令h(x)=xex+2,有h(x)=(x+1)ex,令h(x)=0,得x=-1,分析知,函数h(x)的增区间为(-1,+),减区间为(-,-1),所以h(x)min=h(-1)=2-1e0所以分析知,函数g(x)的增区间为(0,+),减区间为(-,0),所以g(x)min=g(0)=(02-20+2)e0+02=2,故当a-2时,f(x)2例例3.3.已知函数 f(x)
9、=2lnx+sinx+1,函数g(x)=ax-1-blnx(a,bR,ab0)(1)讨论g(x)的单调性;(2)证明:当a=b=1时,g(x)0(3)证明:f(x)0,b0,则g(x)在(0,+)上单调递增;当a0,b0时,由 g(x)0可得xba,此时函数单调递增,令 g(x)0可得0 xba,此时函数单调递减,当a0时,g(x)0,函数在(0,+)单调递减,当a0,b0可得0 xba,此时函数单调递增,令 g(x)ba,此时函数单调递减,(2)当a=b=1时,g(x)=x-1-lnx,由(1)知,g(x)min=g(1)=0,所以g(x)0,(3)因为x0,所以x2esinx0,由(2)可
10、得x2esinx-1-ln(x2esinx)0,即x2esinx1+2lnx+sinx,又(x2+1)esinxx2esinx(x2+1)esinx2lnx+sinx+1,即 f(x)(x2+1)esinx例例4.4.已知函数 f(x)=aex(aR),g(x)=lnxx+1(1)当a=1e时,求函数y=f(x)在(1,f(1)处的切线方程;(2)当a1e时,证明:f(x)-g(x)0【解析】解:(1)当a=1e时,f(x)=ex-1,f(1)=1,又 f(1)=1,函数y=f(x)在(1,f(1)处的切线方程为y=x;证明(2)a1e,aexex-1,令m(x)=ex-1-x,m(x)=ex
11、-1-1,令m(x)=0,解得x=1,当x(0,1)时,m(x)0,函数m(x)单调递增,m(x)m(1)=0,ex-1-x0恒成立,要证 f(x)-g(x)0,只需证xlnxx+1,即证x2-lnx-x0,令h(x)=x2-lnx-x,则h(x)=2x-1x-1=2x2-x-1x=(2x+1)(x-1)x,令h(x)=0,解得x=1,当x(0,1)时,h(x)0,函数h(x)单调递增,h(x)h(1)=0,x2-lnx-x0恒成立,aexex-1xlnxx+1,故 f(x)-g(x)0恒成立例例5.5.已知函数 f(x)=ex-ax3(1)若x(0,+),f(x)0恒成立,求a的取值范围;(
12、2)证明:当a=23时,f(x)0;(3)证明:当nN*时,1e+2e2+3e3+nen0,即证明x3ex0,此时函数h(x)单调递增;x(3,+)时,h(x)18,h(3)=27e32718=32,因此x3ex32,结论成立(3)证明:由(2)可得:xex32x23x(x+1)=31x-1x+1,令 x=n,当 n N*时,1e+2e2+3e3+nen 31-12+12-13+1n-1n+1=3 1-1n+13,当nN*时,1e+2e2+3e3+nen3例例6.6.已知函数 f(x)=aex,g(x)=ln(x-1)+1(1)设G(x)=f(x)-g(x),x=3是G(x)的极值点,求函数G
13、(x)的单调区间;(2)证明:当a1e2时,f(x)g(x)【解析】解:(1)G(x)=f(x)-g(x)=aex-ln(x-1)-1,则G(x)=aex-1x-1,x=3是G(x)的极值点,G(3)=ae3-13-1=0a=12e3G(x)=12e3ex-1x-1,G(x)在(1,+)上单调递增又G(3)=0,y=G(x)在(1,3)上单调递减,在(3,+)上单调递增(2)要证 f(x)g(x),即aex-ln(x-1)-10a1e2,则aex-ln(x-1)-1ex-2-ln(x-1)-1,故只需证ex-2-ln(x-1)-10,令H(x)=ex-2-ln(x-1)-1,则H(x)=ex-
14、2-1x-1,在(1,+)上单调递增,且H(2)=0,x(1,2)时,H(x)0,H(x)递增H(x)H(2)=0,即原命题得证例例7.7.已知函数 f(x)=ex-1-x-ax2,其中e为自然对数的底数(1)当x0时,若不等式 f(x)0恒成立,求实数a的取值范围;(2)若x0,证明:(ex-1)ln(x+1)x2【解析】解:(1)由条件得:f(x)=ex-1-2ax,令h(x)=ex-1-2ax,则h(x)=ex-2a,当2a1时,在0,+)上,h(x)0,h(x)单调递增,h(x)h(0),即 f(x)f(0)=0,f(x)在0,+)上是增函数,f(x)f(0)=0,a12满足条件当2a
15、1时,令h(x)=0,解得x=ln2a,在0,ln2a在,h(x)0,h(x)单调递减,当x(0,ln2a)时,有h(x)h(0)=0,即 f(x)f(0)=0,f(x)在(0,ln2a)上为减函数,f(x)0时,ex1+x+x22,即ex-1x+x22=x2+2x2要证明(ex-1)ln(x+1)x2,只需证明ex-1x2ln(x+1),只需证明x2+2x2x2ln(x+1),只需证明ln(x+1)2x2+x设F(x)=ln(x+1)-2xx+2(x0),则F(x)=1x+1-4(x+2)2=x2(x+1)(x+2)2,当x0时,F(x)0恒成立,故F(x)在区间(0,+)上单调递增,又F(
16、0)=0,F(x)0恒成立,原不等式成立【同步练习】【同步练习】1.1.已知函数 f(x)=ln(x-a)x(1)若a-1证明 f(x)在(0,+)上单调递减;(2)若x0,证明:exln(x+1)x2+ln(x+1)(其中e=2.71828是自然对数的底数)【解析】解:(1)当a-1时,函数 f(x)的定义域为(-a,0)(0,+);f(x)=xx-a-ln(x-a)x2,令g(x)=xx-a-ln(x-a),只需证:x0时,g(x)0即可;当x0时,g(x)=-a(x-a)2-1x-a=-x(x-a)20,故g(x)是(0,+)上的减函数,g(x)g(0)=-ln(-a)0,f(x)0时,
17、原不等式可化为ln(x+1)xxex-1,xex-1=lnexex-1=ln(ex-1+1)ex-1,故原不等式等价于ln(x+1)xln(ex-1+1)ex-1,由(1)可知当a=-1时,f(x)=ln(x+1)x是(0,+)上的减函数,故要求原不等式成立,只需证明:当x0时x0),则h(x)=ex-1,故h(x)是(0,+)上的减函数,h(x)h(0)=0,即x0),故原不等式成立2.2.已知函数 f(x)=x2+x+e2xlnx,x(e,+)(1)证明:当x(e,+)时,lnx3x-ex+e;(2)若存在x0n,n+1)(nN*)使得对任意的x(e,+)都有 f(x)f(x0)成立求n的
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- 2023 高考 数学 专项 练习 放缩法妙解 不等式 问题 解析
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