2013年状元360一轮复习理科数学(人教版A)6.6不等式的综合应用

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(1)当 a=3 且曲线 y=f(x)过原点时,求函数 f(x)的解析式; (2)若函数 f(x)在区间(-∞,+∞)上无极值点,求实数 a 的 取值范围.
【解析】(1)f′(x)=ax2+2bx+c,f′(x)-9x=ax2+b+8bc+-c9-=306,=①0,② a=3,
(2)原命题即关于 x 的不等式 f(x)>a 在 x∈[0,2]上有解, ∴只需 a 小于函数 f(x)的最大值.
∵函数 f(x)=x2-9x-9=x-922-9-841在区间[0,2]上递 减,
∴最大值为 f(0)=-9.∴a<-9. 综上,实数 a 的取值范围是(-∞,-9).
方法点拨:函数的定义域、值域或其中的参数往往是对给 定范围进行讨论求解,对解析式进行适当变形,数形结合,往 往能找到不同的思维解决问题的途径.
【解析】(1)当 m=0 时,f(x)=-12x-9,
由 f(x)=0,得 x=-34. 当 m≠0 时,Δ=9(m-4)2+36m=9(m2-4m+16) =9[(m-2)2+12]>0, ∴当 m≠0 时,函数 f(x)有两个零点. 综上,当 m=0 时,函数 f(x)有 1 个零点;当 m≠0 时,函 数 f(x)有 2 个零点.
具体题型如下: (1)利用基本不等式求最值、确定范围; (2)运用不等式知识研究函数问题,研究方程解的问题; (3)利用不等式解决一类实际应用问题; (4)探索最值问题,设计可行方案.
考点一 抽象不等关系形成不等式 示范1 甲、乙两人沿着同一条路同时从 A 地出发走向 B 地, 甲用速度 v1 与 v2(v1≠v2)各走全程的一半,乙用速度 v1 与 v2 各走 全程所需时间的一半,试判断甲、乙两人谁先到达 B 地,并证 明你的结论.
【点评】本小题主要考查函数导数的应用、不等式的证 明、解方程等基础知识,考查数形结合、函数与方程、分类与 整合等数学思想方法及推理运算、分析问题、解决问题的能 力.
即ab==3-,3, c=12.
又 f(0)=0,则 d=0.∴f(x)=x3-3x2+12x.
(2)由于 a>0,故原命题等价于关于 x 的不等式 f′(x)≥0 在 区间(-∞,+∞)上恒成立.
∴Δ=4b2-4ac≤0.由①②,得 2b=9-5a,c=4a.
∴Δa>=0,9a-1a-9≤0. 解得 1≤a≤9. ∴实数 a 的取值范围是[1,9].
本课的综合性强,难度相对较大.在考查中不等式的内容 既有客观题,又经常考查主观性的题目.在选择题中考查实数 大小比较及函数简单综合题,在填空中考查含参数问题及参数 范围函数最值问题等.解题关键是建立不等量的关系.其建立 的途径如下:①利用几何、代数意义;②利用判别式;③利用 变量的有界性;④利用函数的单调性;⑤利用基本不等式.涉 及不等式的应用问题,建立函数关系式,适当变形,适时巧用 基本不等式.
【点评】由条件是不等式要求值,寻找两个不等式用“两 边夹”的方法是解题的一个可能的途径.比较两数的大小可用构 造函数,求出函数的单调性,再利用函数单调性等方法进行判 断.
展示3 设函数 f(x)=mx2+3(m-4)x-9.
(1)讨论函数 f(x)的零点的个数;
(2)若 m=1,存在 x∈[0,2],使关于 x 的不等式 f(x)-a>0 成 立,求实数 a 的取值范围.
1.(2010 全国)已知函数 f(x)=|lg x|,若 a≠b 且 f(a)=f(b), 则 a+b 的取值范围是( )
A.(1,+∞) B.[1,+∞) C.(2,+∞) D.[2,+∞)
【答案】C
【解析】∵f(a)=f(b),即|lg a|=|lg b|, ∴lg a=lg b 或 lg a=-lg b. 而 a≠b,故 lg a=-lg b 即 lg a+lg b=0.即 ab=1. 由于 a>0,b>0.故 a,b 中必有 1 个大于 1,1 个小于 1.
vv21·vv21=4,
【点评】要把具体问题抽象成数学问题,恰当设置辅助量 是解题的关键.
展示1 用锤子以均匀的力敲击铁钉入木板,随着铁钉的深 入,铁钉所受的阻力会越来越大,使得每次钉入木板的钉子长 度后一次为前一次的1k,已知一个铁钉,要求在受击 3 次后才全 部进入木板且第一次受击后进入木板部分的铁钉长度是钉长的 47.若 k=3,能否满足要求?
(3)由已知,得 h(1)+h(2)+…+h(n)= 1+ 2+…+ n, f(n)h(n)-16=4n+6 3 n-16. 设数列{an}的前 n 项和为 Sn 且 Sn=f(n)h(n)-16(n∈N*), 从而有 a1=S1=1. 当 k≥2 时,ak=Sk-Sk-1=4k+6 3 k-4k-6 1 k-1.
1.不等式始终贯穿在整个中学教学之中,诸如集合问题, 方程(组)的解的讨论,函数单调性的研究,函数的定义域、值域 的确定,三角、数列、立体几何、解析几何中的最大值、最小值 问题,无一不与不等式有着密切关系.
2.能够运用不等式的性质、定理和方法分析解决有关函数 的性质、方程实根的分布,解决涉及不等式的应用问题和转化为 不等式的其他数学问题.
(2)原方程可化为 lg(x-1)+2lg 4-x=2lg a-x,
x-1>0, 即a4--xx>>00,,
x-14-x=a-x
⇔1x<<ax<,4 a=-x-32+5.
如下图所示,
当 1<a≤4 时,原方程有一解 x=3- 5-a; 当 4<a<5 时,原方程有两解 x=3± 5-a; 当 a=5 时,原方程有一解 x=3; 当 a≤1 或 a>5 时,原方程无解.
(2)设 a∈R,解关于 x 的方程 lg32fx-1-34=2lg h(a-x) -2lg h(4-x);
(3)设 n∈N*,求证:f(n)h(n)-[h(1)+h(2)+…+h(n)]≥16.
【解析】(1)∵F(x)=18f(x)-x2[h(x)]2=-x3+12x+9(x≥0), ∴F′(x)=-3x2+12. 令 F′(x)=0,得 x=2(x=-2 舍去). 当 x∈(0,2)时,F′(x)>0;x∈(2,+∞)时,F′(x)<0; 当 x∈[0,2)时,函数 F(x)为增函数;当 x∈[2,+∞)时,函 数 F(x)为减函数. 故 x=2 为函数 F(x)的极大值点且 F(2)=-8+24+9=25.
法一 即ln1a=-x2+2x=-(x-1)2+1≤1⇒ln1a≤1, 从而ln1a=1⇒a=e.
法二 即 x2-2x+ln1a=0 有正解,令 m(x)=x2-2x+ln1a, 其图象为开口向上抛物线,对称轴为 x=1,只要 Δ=4-ln4a≥0 ⇒ln1a≤1 即可,从而ln1a=1⇒a=e.
方法点拨:由于函数 f′x是一个二次函数,联想二次函数 的图象,由于条件有 a>0,故其图象是一开口向上的抛物线,问 题即时可转化为抛物线与 x 轴没有交点或恰有一个交点,问题 马上得到解决.)
考点三 运用不等式知识研究函数问题,方程解的 问题
示范3 已知函数 f(x)=2x-12x2,g(x)=logax(a>0 且 a≠1),函数 h(x) =f(x)-g(x)在其定义域上为减函数且其导函数 h′(x)存在零点,
(1)若函数 f(x)=x2+mxx+m的图象关于点(0,1)对称,求实数 m 的值;
(2)已知函数 g(x)=-x2+nx+1(x<0),在(1)的条件下,若对 实数 x<0 及 t>0,恒有不等式 g(x)<f(t)成立,求实数 n 的取值范 围.
解析 (1)由 f(x)+f(-x)=2 得 m=1. (2)由条件有-x2+nx+1<t2+tt+1=t+1t +1. ∵t>0,∴t+1t +1≥3(仅当 t=1 时取“=”), ∴-x2+nx+1<3,(x<0),∴nx<x2+2,∴n>x2+x 2=x+2x. ∵x<0,∴-x>0,∴-x+-2x≥2 2,∴x+2x≤-2 2, ∴n>-2 2为所求.
又 ak- k=16[(4k-3) k-(4k-1) k-1]
=16·44kk--332kk+-44kk--112kk--11
=4k-3
16×1 k+4k-1
k-1>0,
即对任意 k≥2 时,有 ak> k.又 a1=1= 1, 所以 a1+a2+…+an≥ 1+ 2+…+ n. 则 Sn≥h(1)+h(2)+…+h(n).故原不等式成立.
分析 由函数 h(x)为减函数,可得关于 x 的不等式 h′(x)≤0 恒成立,又由函数 h′(x)存在零点,可得方程 h′(x)=0 有解, 即得另一个不等式,采用“两边夹”的方法把实数 a 的值给 “夹”出来.
解析 (1)h′(x)=2-x-xln1 a(x>0),由条件 h′(x)≤0 恒成 立,即可得ln1a≥-x2+2x=-(x-1)2+1⇒ln1a≥1,h′(x)=0 有解.
(1)求实数 a 的值; (2)若函数 p(x)与 g(x)图象关于直线 y=x 对称且 p′(x)为函数 p(x) 的导函数,A(x1,y1),B(x2,y2)(x1<x2)是函数 p(x)的图象上的两点,p′(x0) =yx11--yx22,试判断 x0,x1,x2 间的大小关系,证明你的结论.
【点评】本题中涉及参数 t 和参数 n,由于 t 有范围,故采 用分离参数法,先化掉 t 使得问题变成只有一个参数,成为常规 的恒成立问题,求参数取值范围问题,由于 x<0,又可以分离参 数,再次分离参数将 x 和 n 分离到不等式的左右两边,从而运 用基本不等式得到问题的解决.
展示2 (2010 北京)设函数 f(x)=13ax3+bx2+cx+d(a>0)且方 程 f′(x)-9x=0 的两根分别为 1 和 4,
(2)由(1)g(x)=ln x,故 p(x)=ex,∴p′(x)=ex,
∴p′(x0)=xy11--xy22⇒ex0=exx11--exx2 2, 故只要比较 ex0,ex1,ex2 的大小即可,又 x1<x2,∴ex1<ex2, 令 φ(x)=(x-x2)ex-ex+ex2,则 φ′(x)=ex(x-x2),当 x<x2 时,φ′(x)<0,φ(x)为减函数,φ(x)>φ(x2)=0, ∴φ(x1)>φ(x2)=0. (x1-x2)ex1-ex1+ex2>0⇒ex0<ex1, ∴x0<x1,∴x0<x1<x2.
分析 利用路程速度与时间关系,写出要比较的目标:两 个人所用时间.
解析 乙先到达 B 地.设路程长为 2,乙所用时间是 2t. 依题意甲用时间:v11+v12.由乙的要求:v1t+v2t=2, t=v1+2 v2, ∴2t=v1+4 v2,比较v11+v12与v1+4 v2,
∵v1≠v2,v1>0,v2>0, ∴v1+v1 v2+v1+v2 v2=2+vv12+vv12>2+2 ∴v11+v12>v1+4 v2, ∴甲用时间较长,乙先到达 B 地.
不妨设 0<a<1<b, ∴a+b=a+1a. 令 g(a)=a+1a,有 g′(a)=1-a12=a2a-2 1<0. ∴函数 g(a)在区间(0,1)上递减. ∴g(a)>g(1)=2.
2.(2011 四川文)已知函数 f(x)=23x+12,h(x)= x, (1)设函数 F(x)=18f(x)-x2[h(x)]2,求函数 F(x)的单调区间与 极值;
【解析】依题意,得47+74k<1, 47+74k+74k2≥1.
解得43<k≤2.∴k=3时,不满足要求.
方法点拨:对不等关系的量,选择恰当的量设元,转化成 不等式问题.注意隐含的条件.
考点二 综合利用不等式求最值,确定范围
示范2 已知函数 f(x)的图象关于点(a,b)对称,则有 f(x)+f(2a -x)=2b 对任意定义域内的 x 均成立.
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