孫建山
【摘 要】本文主要介紹導(dǎo)數(shù)中不等式解決的常見幾種方法,并詳細(xì)闡述它們?cè)谇蠼飧呖級(jí)狠S題中的重要應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】超越不等式;高考;構(gòu)造新函數(shù)
縱覽近些年來的高考數(shù)學(xué)試卷,無論是全國(guó)卷,還是各省市自主命題,絕大多數(shù)省份試卷都是以函數(shù)及導(dǎo)數(shù)應(yīng)用綜合題做為壓軸題,而導(dǎo)數(shù)及其相關(guān)知識(shí)作為連接初等數(shù)學(xué)和高等數(shù)學(xué)的紐帶,對(duì)相當(dāng)一部分學(xué)生來說,接受起來有一定困難,因此要熟練解決這類問題,要求考生必須牢固掌握相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法和基本技能,證明不等式經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在導(dǎo)數(shù)的最后一問,這里筆者和讀者交流一些常見方法。
方法一:直接構(gòu)造函數(shù)
例1:求不等式x-1-(e-1)lnx>0的解集,其中e為自然對(duì)數(shù)的底。
解:令f(x)=x-1-(e-1)lnx,f′(x)=■,令f′(x)>0解得x>e-1,令f′(x)<0解得x
方法二:先變形,再構(gòu)造函數(shù)
例2:已知函數(shù)f(x)=(x+1)lnx-x+1。
(1)若xf?蒺(x)≤x2+ax+1,求a的取值范圍;
(2)證明:(x-1)f(x)≥0。
解:(1)略(2)當(dāng)x=1時(shí),結(jié)論成立;原命題等價(jià)于當(dāng)x∈(0,1)時(shí),f(x)≤0即lnx-■≤0;當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),f(x)≥0即lnx-■≥0。
令h(x)=lnx-■,h′(x)=■-■=■>0在(0,+∞)上恒成立,所以h(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,而h(1)=0,所以當(dāng)x∈(0,1)時(shí),lnx-■<0即f(x)<0,
當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),lnx-■>0即f(x)>0。從而命題得證。
方法三:利用f(x)min>g(x)max(f(x)max 例3:設(shè)函數(shù)f(x)=aexlnx+■,曲線y=f(x)在點(diǎn)(1,f(1))處的切線為y=e(x-1)+2。 (1)求a,b;(2)證明:f(x)>1。 解:(1)函數(shù)f(x)的定義域?yàn)椋?,+∞),f?蒺(x)=aexlnx+■ex-■ex-1+■ex-1 由題意可得f(1)=2,f′(1)=e,故a=1,b=2。 (2)由(1)知,f(x)=exlnx+■,從而f(x)>1等價(jià)于xlnx>xe-x-■ 設(shè)函數(shù)g(x)=xlnx,則g′(x)=x+lnx,所以當(dāng)x∈(0,■)時(shí),g′(x)<0,當(dāng)x∈(■,+∞)時(shí),g′(x)>0,故g(x)在(0,■)單調(diào)遞減,在(■,+∞)單調(diào)遞增,從而g(x)在(0,+∞)的最小值為g(■)=-■。 設(shè)函數(shù)h(x)=xe-x-■,則h′(x)=e-x(1-x),所以當(dāng)x∈(0,1)時(shí),h′(x)>0,當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),h′(x)<0,故h(x)在(0,1)單調(diào)遞增,在(1,+∞)單調(diào)遞減,從而h(x)在(0,+∞)的最大值為h(1)=-■而它們等號(hào)不在同一處取到。 綜上:當(dāng)x>0時(shí),g(x)>h(x),即f(x)>1。此方法不具有一般性,在一般情況下我們優(yōu)先選擇方法一或方法二。