◇ 江蘇 孫 磊 成 鈺
極值點偏移問題的本質(zhì)是由于函數(shù)在極值點左、右兩側(cè)的增減速度不一致,導(dǎo)致函數(shù)的圖象不具有對稱性,極值點并不是在定義域的中間位置.雖然需要證明的不等式各不相同,但不少題目都有極其相似的解題思路,現(xiàn)整理如下.
首先介紹一個重要不等式:
證明令所以
因為0<λ<1,所以f′(λ)>0,即函數(shù)y=f(λ)在(0,1)上單調(diào)遞增,所以f(λ)<f(1)=0,即lnλ<
許多極值點偏移問題都可以化歸成不等式①來解決.
例1已知函數(shù)其導(dǎo)函數(shù)記為f′(x),若存在實數(shù)使得f(x1)=f(x2),求證:
分析因 為所以要證只要證x1+x2>2即可.
我們可以不妨假設(shè)x1<x2,因為f(x1)=f(x2),所以x1和x2必然存在內(nèi)在聯(lián)系,因此可以令x1=λx2,于是0<λ<1,下面只需要考慮如何將x1+x2>2轉(zhuǎn)化為λ 的一元不等關(guān)系.
證明因為f(x1)=f(x2),所以兩邊取對數(shù)可得lnx1-x1=lnx2-x2,整理可得所以
不妨假設(shè)x1<x2,令x1=λx2,于是0<λ<1,所以
總結(jié)一下解題步驟:1)減元;2)構(gòu)造不等式;3)得結(jié)論.
例2已知函數(shù)g(x)=x(2lnx-mx-1),區(qū)間D=(0,+∞),設(shè)函數(shù)g(x)在區(qū)間D 上的兩個極值分別為g(x1)和g(x2),求證:x1·x2>e.
分析本題對g(x)求導(dǎo)后的題型與例1相似,但多了參數(shù)m,如何消去參數(shù)m 是求解本題的關(guān)鍵.同時考慮到求導(dǎo)以后式子的特征,可以將本題要證的結(jié)論轉(zhuǎn)化為證明lnx1+lnx2>1.
證明因為g′(x)=2(1+lnx)-2mx-1=1+2lnx-2mx,且函數(shù)g(x)在區(qū)間D 上的兩個極值分別為g(x1)和g(x2),所以
不妨假設(shè)x1<x2,令x1=λx2,于是0<λ<1,所以
由不等式①可得要證的結(jié)論.
至此,再完善一下解題步驟:1)消參數(shù);2)減元;3)構(gòu)造不等式;4)得結(jié)論.
通過以上兩個例題的證明過程,我們不難發(fā)現(xiàn)將所要證明的結(jié)論經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖冃握?,最后都轉(zhuǎn)化為不等式①.因此構(gòu)造不等式的方法可以作為這類問題的解決途徑進(jìn)行嘗試.
極值點偏移問題是能夠考查學(xué)生思維能力、運算能力、綜合分析能力的一種題型,具有很高的研究價值.構(gòu)造不等式的方法是解決這類問題的一個新的視角,但是否適合所有題目,這種方法有沒有局限性,還需要在以后的教學(xué)中進(jìn)一步研究.