2024届高考数学专项同构携手放缩含答案.pdf
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1、1同构携手放缩专题阐述:同构法是将不同的代数式(或不等式、方程)通过变形,转化为形式结构相同或者相近的式子,通过整体思想或换元等将问题转化的方法,这体现了转化思想此方法常用于求解具有对数、指数等混合式子结构的等式或不等式问题当然,用同构法解题,除了要有同构法的思想意识外,对观察能力,对代数式的变形能力的要求也是比较高的考法一:部分同构携手放缩法(同构放缩需有方,切放同构一起上)考法一:部分同构携手放缩法(同构放缩需有方,切放同构一起上)规律方法 在学习指对数的运算时,曾经提到过两个这样的恒等式:(1)当a0且a1时,有x=alogax(2)当a0且a1时,有x=logaax再结合指数与对数运算
2、法则可以得到下述结论(其中x0)(“ex”三兄弟与“lnx”三姐妹)(3)xex=ex+lnx,x+lnx=ln xex(4)exx=ex-lnx,x-lnx=lnexx(6)xex=elnx-x,lnx-x=lnxex再结合常用的切线不等式:exx+1,exex,lnxx+1,lnxxe等可以得到更多的结论(7)xex=ex+lnxx+lnx+1,x+lnx=ln xexxex-1xex=ex+lnxe x+lnx,x+lnx=ln xexxexe=xex-1(8)exx=ex-lnxx-lnx+1,x-lnx=lnexxexx-1exx=ex-lnxe x-lnx,x-lnx=lnexxe
3、x-1x(9)xex=elnx-xlnx-x+1,lnx-x=lnxexxex-1xex=elnx-xe lnx-x,lnx-x=lnxexxex+12024届高考数学专项同构携手放缩21 1已知 f x=lnx+x-xex+1,则函数 f x的最大值为2 2已知函数 f x=xbex-alnx-x-1 x1,其中b0,若 f x0恒成立,则实数a与b的大小关系是3 3已知函数 f x=lnx+ax+1(1)若函数 f x有两个零点,求实数a的取值范围;(2)若 f xxex恒成立,求实数a的取值范围【针对训练】【针对训练】1函数 f x=x2ex-2lnxx+1的最小值是2已知函数 f x=
4、aex-lnx-1,若 f x0恒成立,则实数a的取值范围是3已知函数 f x=xex-a x+lnx有两个零点,则实数a的取值范围是3考法二:整体同构携手脱衣法考法二:整体同构携手脱衣法规律方法 在能成立或恒成立命题中,很有一部分题是命题者利用函数单调性构造出来的,如果我们能找到这个函数模型(即不等式两边对应的同一个函数),无疑大大加快解决问题的速度,找到这个函数模型的方法,我们就称为整体同构法如,若F x0能等价变形为f g x f h x,然后利用f x的单调性,如递增,再转化为g xh x,这种方法我们就可以称为同构不等式(等号成立时,称为同构方程),简称同构法1.1.地位同等同构(主
5、要针对双变量,合二为一泰山移)(1)f x1-f x2x1-x2k x1x2 f x1-f x2kx1-kx2 f x1-kx1 f x2-kx2y=f x-kx为增函数(2)f x1-f x2x1-x2kx1x2x1k x1-x2x1x2=kx2-kx1 f x1+kx1 f x2+kx2y=f x+kx为减函数含有地位同等的两个变量x1,x2或p,q等的不等式,进行“尘化尘,土化土”式的整理,是一种常见变形,如果整理(即同构)后不等式两边具有结构的一致性,往往暗示单调性(需要预先设定两个变量的大小)2.2.指对跨阶同构(主要针对单变量,左同右同取对数)(1)积型:aeablnb三种同构方式
6、同左aea lnbelnb构造函数f x=xex同右ealneablnb构造函数f x=xlnx取对a+lnalnb+ln lnb构造函数f x=x+lnx如2x3lnxmemxx2lnx2mxemxx2lnx2emxlnemx后面的转化同(1)说明:在对“积型”进行同构时,取对数是最快捷的,同构出的函数,其单调性一看便知,(2)商型:eaablnb三种同构方式同左eaaelnblnb构造函数f x=exx同右ealneablnb构造函数f x=xlnx取对a-lnablnb两种同构方式同左eaaelnblnb构造函数f x=exx同右ealneablnb构造函数f x=xlnx 如eax+a
7、xln x+1+x+1eax+axeln x+1+ln x+1axln x+13.3.无中生有同构(主要针对非上型,凑好形式是关键)(1)aeaxlnx同乘x 无中生有axeaxxlnx后面的转化同2(1)(2)exaln ax-a-a1aexlna x-1-1ex-lna-lnaln x-1-1同加x 无中生有ex-lna+x-lnaln x-1+x-1=eln x-1+ln x-1x-lnaln x-1(3)axlogaxexlnalnxlna xlnaexlnaxlnx后面的转化同2(1)4 4已知 f x=aln x+1-x2,在区间 1,2内任取两实数 p,q,且 pq,不等式f p
8、+1-f q+1p-q0,不等式a eax+12 x+1xlnx恒成立,则实数a的最小值为【针对训练】【针对训练】4对于x0,不等式axlogax(a0,且a1)恒成立,则a的取值范围是5已知函数 f x=ex-aln ax-a+a a0,若关于x的不等式 f x0恒成立,则实数a的取值范围是()A.0,e2B.0,e2C.1,e2D.1,e256已知不等式x+alnx+1exxa对x 1,+恒成立,则实数a的最小值为()A.-eB.-e2C.-eD.-2e【强化训练】【强化训练】7函数 f x=xex-lnxx+1的最小值为8已知函数 f x=aex-lnx-1,若 f x0恒成立,则实数a
9、的取值范围是9已知a,b分别满足aea=e2,b lnb-1=e3,则ab=10已知x0是函数 f x=x2ex-2+lnx-2的零点,则e2-x0+lnx0=11已知函数 f x=ex+mlnx mR R,若对任意正数x1,x2,当x1x2时,都有 f x1-f x2x1-x2成立,则实数m的取值范围是12设实数0,若对于任意x 0,+,不等式ex-lnx0恒成立,则的最小值为613已知a1恒成立,则实数a的最小值为()A.-12eB.-2eC.-1eD.-e14已知函数 f(x)=2x3lnx-(m-x)emx-1,当xe时,f(x)0恒成立,则实数m的取值范围为()A.(-,4eB.(-
10、,3eC.(-,2eD.-,3e21同构携手放缩专题阐述:同构法是将不同的代数式(或不等式、方程)通过变形,转化为形式结构相同或者相近的式子,通过整体思想或换元等将问题转化的方法,这体现了转化思想此方法常用于求解具有对数、指数等混合式子结构的等式或不等式问题当然,用同构法解题,除了要有同构法的思想意识外,对观察能力,对代数式的变形能力的要求也是比较高的考法一:部分同构携手放缩法考法一:部分同构携手放缩法(同构放缩需有方,切放同构一起上同构放缩需有方,切放同构一起上)规律方法 在学习指对数的运算时,曾经提到过两个这样的恒等式:(1)当a0且a1时,有x=alogax(2)当a0且a1时,有x=l
11、ogaax再结合指数与对数运算法则可以得到下述结论(其中x0)(“ex”三兄弟与“lnx”三姐妹)(3)xex=ex+lnx,x+lnx=ln xex(4)exx=ex-lnx,x-lnx=lnexx(6)xex=elnx-x,lnx-x=lnxex再结合常用的切线不等式:exx+1,exex,lnxx+1,lnxxe等可以得到更多的结论(7)xex=ex+lnxx+lnx+1,x+lnx=ln xexxex-1xex=ex+lnxe x+lnx,x+lnx=ln xexxexe=xex-1(8)exx=ex-lnxx-lnx+1,x-lnx=lnexxexx-1exx=ex-lnxe x-l
12、nx,x-lnx=lnexxex-1x(9)xex=elnx-xlnx-x+1,lnx-x=lnxexxex-1xex=elnx-xe lnx-x,lnx-x=lnxexxex+121 1已知 f x=lnx+x-xex+1,则函数 f x的最大值为解析:f x=lnx+x-xex+1=x+lnx-ex+lnx+1x+lnx-x+lnx+2=-2(当且仅当x+lnx+1=0取等号)2 2已知函数 f x=xbex-alnx-x-1 x1,其中b0,若 f x0恒成立,则实数a与b的大小关系是解析:f x0 xbexalnx+x+1ex+blnx-x-1alnxaex+blnx-x-1lnx由于
13、ex+blnx-x-1lnxx+blnx+1-x-1lnx=b当且仅当x+blnx=0等号成立,所以ab3 3已知函数 f x=lnx+ax+1(1)若函数 f x有两个零点,求实数a的取值范围;(2)若 f xxex恒成立,求实数a的取值范围解析:(1)f x定义域是 0,+,fx=1x+a当a0时,fx0,f x在定义域上单调递增,不可能有两个零点当a0当x 0,-1a时,fx0,f x在定义域上单调递增当x-1a,+时,fx0解得-1a0(2)要使 f xxex恒成立,只要lnx+ax+1xex恒成立只要axex-lnx-1x恒成立,令g x=xex-lnx-1x,则xex-lnx-1x
14、=ex+lnx-lnx-1xx+lnx+1-lnx-1x=1当且仅当x+lnx=0时取等号,所以 f xxex恒成立,实数a的取值范围为a1【点睛】本题难点在第2问,由所求不等式出发,经参变分离将问题转化为axex-lnx-1x恒成立,引入函数g x=xex-lnx-1x,通过结论xex=ex+lnxx+lnx+1的放缩,巧妙地得出g(x)的最小3值,进而求出参数a的取值范围.【针对训练】【针对训练】1函数 f x=x2ex-2lnxx+1的最小值是【答案】1【分析】先利用导数证明exx+1在R R上恒成立,再构造函数 f x=ex+2lnx-2lnxx+1,结合放缩法即可求出函数的最小值.【
15、详解】令g(x)=ex-(x+1),则g(x)=ex-1,令g(x)0 x0 x0,所以函数g(x)在(-,0)上单调递减,在(0,+)上单调递增,所以g(x)min=g(0)=0,即ex-(x+1)0在R R上恒成立,所以exx+1,故 f x=x2ex-2lnxx+1=ex+2lnx-2lnxx+1x+2lnx+1-2lnxx+1=1当且仅当x+2lnx=0取等号.故答案为:1.2已知函数 f x=aex-lnx-1,若 f x0恒成立,则实数a的取值范围是【答案】a1e【分析】恒成立问题,可以用参变分离求最值的方法,结合放缩即可得答案.【详解】aex-lnx-10alnx+1ex由于ln
16、x+1x,exex,两者都是当且仅当x=1等号成立,则lnx+1exxex=1e所以a1e故答案为:a1e3已知函数 f x=xex-a x+lnx有两个零点,则实数a的取值范围是【答案】ae【分析】通过同构简化函数形式,然后再转化成两个函数,画图确定参数范围.【详解】f x=xex-a x+lnx=ex+lnx-a x+lnx,令t=x+lnx,tR R,显然该函数单调递增,即et-at=0有两个根,即et=at有两个根,如下图,作出函数y=et的图像及其过原点的切线y=et,可知当ae时有两个交点即et=at有两个根4故答案为:ae.考法二:整体同构携手脱衣法考法二:整体同构携手脱衣法规律
17、方法 在能成立或恒成立命题中,很有一部分题是命题者利用函数单调性构造出来的,如果我们能找到这个函数模型(即不等式两边对应的同一个函数),无疑大大加快解决问题的速度,找到这个函数模型的方法,我们就称为整体同构法如,若F x0能等价变形为f g x f h x,然后利用f x的单调性,如递增,再转化为g xh x,这种方法我们就可以称为同构不等式(等号成立时,称为同构方程),简称同构法1.1.地位同等同构(主要针对双变量,合二为一泰山移)(1)f x1-f x2x1-x2k x1x2 f x1-f x2kx1-kx2 f x1-kx1 f x2-kx2y=f x-kx为增函数(2)f x1-f x
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