4 函数图象的割线斜率与切线斜率的关系

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函数图象的割线斜率与切线斜率的关系

题1 (2010年高考辽宁卷理科第21(2)题)已知函数1

,1ln )1()(2-<+++=a ax x a x f .如

2121214)()(),,0(,x x x f x f x x -≥-+∞∈,求a 的取值范围.(答案:2-≤a .)

2 (2009

年高考辽宁卷理科第

21(2)题)已知函数

1,ln )1(2

1)(2

>-+-=

a x a ax x x f .证明:若5

1)

()(2

121->--x x x f x f .

题3 (2009年高考浙江卷理科第10题)对于正实数α,记αM 为满足下述条件

的函数

)

(x f 构成的集合:

∀21,x x R 且

1

2x x >,有

)()()()(121212x x x f x f x x -<-<--αα.下列结论中正确的是( )(答案:C.)

A.若

21)(,)(ααM x g M x f ∈∈,则21)()(αα⋅∈⋅M x g x f

B.若

21)(,)(ααM x g M x f ∈∈且0)(≠x g ,则

2

1

)()

(ααM x g x f ∈

C .若21)(,)(ααM x g M x f ∈∈,则2

1)()(αα+∈+M x g x f

D.若

21)(,)(ααM x g M x f ∈∈且21αα>,则2

1)()(αα-∈-M x g x f

题4 (2006年高考四川卷理科第

22(2)题)已知函数

)(),0(ln 2

)(2x f x x a x

x x f >++

=的导函数是)(x f ',21,,4x x a ≤是不相等的正数,求证:2121)()(x x x f x f ->'-'.

深入研究这四道高考题(除题8是选择压轴题外,其余三道都是解答压轴题的最后一问),可得函数图象的割线斜率与切线斜率的关系:

定理 设∈a R ,函数)(x f 在区间I 上可导,则 (1)2121,,x x I x x ≠∈∀有

a x f I x a x x x f x f ≤'∈∀⇔≤--)(,)

()(2

121;

(2)2121,,x x I x x ≠∈∀有

a x f I x a x x x f x f ≤'∈∀⇔<--)(,)

()(2

121且∀区间I I ⊂0,当

0I x ∈时a x f =')(不能恒成立;

(3)2121,,x x I x x ≠∈∀有

a x f I x a x x x f x f ≥'∈∀⇔≥--)(,)

()(2

121;

(4)2121,,x x I x x ≠∈∀有

a x f I x a x x x f x f ≥'∈∀⇔>--)(,)

()(2

121且∀区间I I ⊂0,当

0I x ∈时a x f =')(不能恒成立;

(5)2121,,x x I x x ≠∈∀有

a x f I x a x x x f x f ≤'∈∀⇔≤--)(,)

()(2

121;

(6)2121,,x x I x x ≠∈∀有

a x f I x a x x x f x f ≤'∈∀⇔<--)(,)

()(2

121且∀区间I I ⊂0,

当0I x ∈时a x f =')(及a x f -=')(均不能恒成立;

(7)2121,,x x I x x ≠∈∀有

a x f I x a x x x f x f ≥'∈∀⇔≥--)(,)

()(2

121;

(8)2121,,x x I x x ≠∈∀有

a x f I x a x x x f x f ≥'∈∀⇔>--)(,)

()(2

121且∀区间I I ⊂0,

当0I x ∈时a x f =')(及a x f -=')(均不能恒成立.

为证明定理,须介绍两个引理,它们在《数学分析》中均可找到(比如文献[1],[2]):

引理 1 若函数)(x f 在区间I 上可导,则)(x f 在I 上单调不减(不增)的充要条件是

0)()(≤≥'x f 在I x ∈时恒成立.(注:若2121,,x x I x x <∈∀有)()()(21x f x f ≥≤,则称)

(x f 在区间I 上单调不减(不增).)

引理2 若函数)(x f 在区间I 上可导,则)(x f 在I 上严格递增(递减)⇔在I 上

0)()(≤≥'x f 且对于任意的区间I I ⊂0,当0I x ∈时0)(='x f 不能恒成立.(注:若2121,,x x I x x <∈∀有)()()(21x f x f ><,则称)(x f 在区间I 上严格递增(递减).)

定理的证明 设ax x f x h ax x f x g +=-=)()(,)()(. (

2

121,,x x I x x ≠∈∀⇔有

2121212211,,0])([])([x x I x x x x ax x f ax x f ≠∈∀⇔≤----有0)

()(2

121≤--x x x g x g )(x g ⇔在I

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