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- 2021-04-21 发布
规范答题示例10 导数与不等式的恒成立问题
典例10 (12分)设函数f(x)=emx+x2-mx.
(1)证明:f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增;
(2)若对于任意x1,x2∈[-1,1],都有|f(x1)-f(x2)|≤e-1,求m的取值范围.
审题路线图 (1)―→―→
(2)
―→―→
―→―→―→
规 范 解 答·分 步 得 分
构 建 答 题 模 板
(1)证明 f′(x)=m(emx-1)+2x.1分
若m≥0,则当x∈(-∞,0)时,emx-1≤0,f′(x)<0;
当x∈(0,+∞)时,emx-1≥0,f′(x)>0.
若m<0,则当x∈(-∞,0)时,emx-1>0,f′(x)<0;
当x∈(0,+∞)时,emx-1<0,f′(x)>0.4分
所以f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增.6分
(2)解 由(1)知,对任意的m,f(x)在[-1,0]上单调递减,在[0,1]上单调递增,
故f(x)在x=0处取得最小值.
所以对于任意x1,x2∈[-1,1],|f(x1)-f(x2)|≤e-1的充要条件是
8分
即①
设函数g(t)=et-t-e+1,则g′(t)=et-1.9分
当t<0时,g′(t)<0;当t>0时,g′(t)>0.
故g(t)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增.
又g(1)=0,g(-1)=e-1+2-e<0,故当t∈[-1,1]时,g(t)≤0.
当m∈[-1,1]时,g(m)≤0,g(-m)≤0,即①式成立;10分
当m>1时,由g(t)的单调性,得g(m)>0,即em-m>e-1;
当m<-1时,g(-m)>0,即e-m+m>e-1.11分
综上,m的取值范围是[-1,1].12分
第一步
求导数:一般先确定函数的定义域,再求f′(x).
第二步
定区间:根据f′(x)的符号确定函数的单调性.
第三步
寻条件:一般将恒成立问题转化为函数的最值问题.
第四步
写步骤:通过函数单调性探求函数最值,对于最值可能在两点取到的恒成立问题,可转化为不等式组恒成立.
第五步
再反思:查看是否注意定义域、区间的写法、最值点的探求是否合理等.
评分细则 (1)求出导数给1分;
(2)讨论时漏掉m=0扣1分;两种情况只讨论正确一种给2分;
(3)确定f′(x)符号时只有结论无中间过程扣1分;
(4)写出f(x)在x=0处取得最小值给1分;
(5)无最后结论扣1分;
(6)其他方法构造函数同样给分.
跟踪演练10 (2018·全国Ⅰ)已知函数f(x)=-x+aln x.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)存在两个极值点x1,x2,
证明:2,令f′(x)=0,得
x=或x=.
当x∈∪时,
f′(x)<0;
当x∈时,f′(x)>0.
所以f(x)在,上单调递减,在上单调递增.
(2)证明 由(1)知,f(x)存在两个极值点当且仅当a>2.
由于f(x)的两个极值点x1,x2满足x2-ax+1=0,
所以x1x2=1,不妨设01.
由于=--1+a
=-2+a=-2+a,
所以