高考中利用导数证明不等式的一些策略
高考中利用导数证明不等式的一些策略
高考中利用导数证明不等式的一些策略1与lnx分开来考虑，即将f(x)分解为两个函数的和：f(x)=lnx+2ex-1.然后分别对这两个函数求导，得到f'(x)=1/x+2ex>0，说明f(x)在定义域上单调递增，且f(0)=1，因此f(x)>1成立。
评注：对于这种需要分离成两个函数的不等式，可以先观察不等式的特征，尝试将其分解为两个函数的和或差，然后分别对这些函数求导来证明不等式。
类型三、需要构造辅助函数的不等式1.利用辅助函数构造上下界例3（2016年全国卷1第23题改编）已知a,b,c>0，证明：(a+b+c)(1/a+1/b+1/c)≥9分析：将(a+b+c)(1/a+1/b+1/c)展开，得到a/b+b/a+a/c+c/a+b/c+c/b+3≥9.观察不等式中的每一项，可以发现这些项都可以表示为三个数的和，因此可以构造辅助函数f(x)=ln(x)+1/x-1，然后对f(x)求导，得到f'(x)=1/x^2-1，f'(x)>0当且仅当x1，因此f(x)在(0,1)和(1,∞)上分别是减函数和增函数。
接着，将a/b+b/a+a/c+c/a+b/c+c/b分别表示为f(ab)+f(ac)+f(bc)+3，然后应用均值不等式，得到f(ab)+f(ac)+f(bc)≥3f((abc)^(2/3))=3ln(abc)+3/(abc)^(2/3)-3.将此式代入原不等式中，得到3ln(abc)+3/(abc)^(2/3)≥6，即ln(abc)+(1/3)/(abc)^(2/3)≥2/3.再次利用辅助函数，构造g(x)=lnx+(1/3)x^(-2/3)-2/3，对其求导得到g'(x)=1/x-(2/9)x^(-5/3)，g'(x)>0当且仅当x9/4，因此g(x)在(0,9/4)和(9/4,∞)上分别是减函数和增函数。
由于a,b,c>0，因此abc>0，因此可将不等式中的abc替换为x，得到g(abc)≥0，即ln(abc)+(1/3)/(abc)^(2/3)-2/3≥0，即ln(abc)+(1/3)/(abc)^(2/3)≥2/3，因此原不等式成立。
高中数学：利用导数证明不等式的常见题型
利用导数证明不等式的常见题型题型一构造函数法把不等式的证明转化为利用导数研究函数的单调性或求最值的问题，从而证明不等式，而如何根据不等式的结构特征构造一个可导函数是利用导数证明不等式的关键.这四道题比较简单，证明过程略.概括而言，这四道题证明的过程分三个步骤：一是构造函数；二是对函数求导，判断函数的单调性；三是求此函数的最值，得出结论.【启示】证明分三个步骤：一是构造函数；二是对函数求导，判断函数的单调性；三是求此函数的最值，得出结论。
题型二通过对函数的变形，利用分析法，证明不等式【启示】解答第一问用的是分离参数法，解答第二问用的是分析法、构造函数，对函数的变形能力要求较高，大家应记住下面的变形：题型三求最值解决任意、存在性变量问题解决此类问题，关键是将问题转化为求函数的最值问题，常见的有下面四种形式：题型四分拆成两个函数研究【注意】(2)如果按题型一的方法构造函数求导，会发现做不下去，只好半途而废，所以我们在做题时需要及时调整思路，改变思考方向.【启示】掌握下列八个函数的图像和性质，对我们解决不等式的证明问题很有帮助，这八个函数分别为要求会画它们的图像，以后见到这种类型的函数，就能想到它们的性质题型五设而不求当函数的极值点（最值点）不确定时，可以先设出来，只设不解，把极值点代入，求出最值的表达式而证明.【启示】设而不求，整体代换是一种常用的方法，在解析几何中体现很多.在本例第（2）问中，只设出了零点而没有求出零点，这是一种非常好的方法，同学们一定要认真体会，灵活应用.题型六估值法题型七利用图象的特点，证明不等式题型八证明数列不等式题型九利用放缩法证明不等式【注意】在解决第（2）问时，用构造函数法证不出来，又试着分开两个函数仍然不行，正当我一筹莫展时，忽然想到与第一问题的切线联系，如果左边的函数的图像在切线的上方，右边函数的图像在切线的下方，这样问题不就得证了吗？心里非常高兴，马上付诸行动。
导数解答题中数列不等式的证明思路策略
导数解答题中数列不等式的证明思路策略张国飞(安徽省桐城中学ꎬ安徽桐城２３１４００)摘㊀要:导数解答题中最后一问设置数列不等式的证明ꎬ是高考函数与导数知识模块中命题时比较常见的一个压轴题型.文章结合实例ꎬ就导数解答题中数列不等式的几个常见的证明思路策略加以剖析ꎬ阐述基本证明思路与技巧方法ꎬ总结证明归纳与策略ꎬ引领并指导数学教学与复习备考.关键词:导数ꎻ数列ꎻ不等式ꎻ证明ꎻ思路ꎻ策略中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０２３)３０－００３８－０３收稿日期:２０２３－０７－２５作者简介:张国飞(１９８０.７－)ꎬ男ꎬ安徽省安庆人ꎬ本科ꎬ中学一级教师ꎬ从事高中数学教学研究.㊀㊀在函数与导数的综合应用解答题中ꎬ经常会有证明数列不等式ꎬ形如ðｎｉ＝１ａｉ<ｇ(ｎ)或ðｎｉ＝１ａｉ<Ａ(Ａ为常数)等形式成立的数列不等式设置.此类数列不等式的证明问题往往前后联系ꎬ与前面小题中的函数与导数的综合应用等着直接或间接的联系ꎬ需要借助函数的单调性㊁导数的基本性质以及不等式的性质等来应用ꎬ综合性强ꎬ时常是压轴题的首选ꎬ倍受各方关注.下面结合实例ꎬ就证明导数解答题中的数列不等式的思路策略加以剖析与应用ꎬ抛砖引玉[１].１抓住常用思路ꎬ进行逐项比较对于数列不等式ðｎｉ＝１ａｉ<ｇ(ｎ)ꎬ其中不等式的一边是某个数列的前ｎ项和ꎬ而另一边ｇ(ｎ)如果可以看作另一个数列的前ｎ项和ꎬ此时可以采用计算该数列的通项公式ｂｎꎬ借助ａｎ<ｂｎ的转化ꎬ通过逐项比较ꎬ利用累加法加以分析与证明.例１㊀求证:对于任意的ｘɪ(０ꎬ＋ɕ)ꎬ有ｘ１＋ｘ<ｌｎ(１＋ｘ)<ｘ恒成立.根据这个不等式证明:ｌｎ(ｎ＋１)<１＋１２＋ ＋１ｎ<ｌｎｎ＋１(ｎɪＮ∗).解析㊀令函数ｆ(ｘ)＝ｌｎ(１＋ｘ)－ｘ(ｘ>０)ꎬ则ｆᶄ(ｘ)＝１１＋ｘ－１＝－ｘ１＋ｘ<０ꎬ则知函数ｆ(ｘ)在(０ꎬ＋ɕ)上单调递减ꎬ可得ｆ(ｘ)<ｆ(０)＝０ꎬ即ｌｎ(１＋ｘ)<ｘ成立ꎻ令函数ｇ(ｘ)＝ｘ１＋ｘ－ｌｎ(１＋ｘ)(ｘ>０)ꎬ则ｇᶄ(ｘ)＝１(１＋ｘ)２－１１＋ｘ＝－ｘ(１＋ｘ)２<０ꎬ则知函数ｇ(ｘ)在(０ꎬ＋ɕ)上单调递减ꎬ可得ｇ(ｘ)<ｇ(０)＝０ꎬ即ｘ１＋ｘ<ｌｎ(１＋ｘ)成立ꎻ综上分析ꎬ可得对于任意的ｘɪ(０ꎬ＋ɕ)ꎬ有ｘ１＋ｘ<ｌｎ(１＋ｘ)<ｘ恒成立.取ｘ＝１ｎꎬ可得ｘ１＋ｘ＝１ｎ１＋１ｎ＝１ｎ＋１<ｌｎ(１＋ｘ)＝ｌｎ(１＋１ｎ)＝ｌｎｎ＋１ｎ＝ｌｎ(ｎ＋１)－ｌｎｎ<ｘ＝１ｎꎬ即８３１ｎ＋１<ｌｎ(ｎ＋１)－ｌｎｎ<１ｎꎬ令ｎ＝１ꎬ２ꎬ ꎬ对应不等式累加可得１２＋１３＋ ＋１ｎ＋１<ｌｎ(ｎ＋１)<１＋１２＋ ＋１ｎꎬ即ｌｎ(ｎ＋１)<１＋１２＋ ＋１ｎ<ｌｎｎ＋１(ｎɪＮ∗).点评㊀由函数不等式过渡到数列不等式的处理ꎬ就是合理对变量进行赋值处理ꎬ进而实现逐项比较的目的ꎬ同时在累加处理时ꎬ还要对不等式的形式进行巧妙处理ꎬ这里由１２＋１３＋ ＋１ｎ＋１<ｌｎ(ｎ＋１)可得１＋１２＋１３＋ ＋１ｎ<ｌｎｎꎬ进而得到１＋１２＋ ＋１ｎ<ｌｎｎ＋１.注意递推不等式的结构特征与应用.２融合可选思路ꎬ利用数列单调(性)对于数列不等式ðｎｉ＝１ａｉ<ｇ(ｎ)ꎬ通过恒等变形转化为证明ｂｎ＝ðｎｉ＝１ａｉ－ｇ(ｎ)<０ꎬ先验证ｂ１<０ꎬ接下来验证ｂｎ＋１－ｂｎ<０恒成立ꎬ利用数列的单调性(单调递减)实现数列不等式的证明与应用[２].例２㊀设函数ｆ(ｘ)＝(ｘ－１)２＋ｂｌｎｘꎬ其中ｂ为常数.(１)判断函数ｆ(ｘ)在定义域上的单调性ꎻ(２)求证:１３２＋１４２＋ ＋１ｎ２<ｌｎ(ｎ＋１)(ｎȡ３ꎬｎɪＮ∗).㊀解析㊀由函数ｆ(ｘ)＝(ｘ－１)２＋ｂｌｎｘ(ｘ>０)ꎬ则ｆᶄ(ｘ)＝２(ｘ－１)＋ｂｘ＝２(ｘ－１２)２＋ｂ－１２ｘꎬ所以当ｂȡ１２时ꎬｆᶄ(ｘ)ȡ０ꎬ函数ｆ(ｘ)在(０ꎬ＋ɕ)上单调递增ꎻ当ｂ<１２时ꎬ令ｆᶄ(ｘ)＝０ꎬ解得ｘ１＝１２－１－２ｂ２或ｘ２＝１２＋１－２ｂ２ꎬ①当ｂɤ０时ꎬｘ１ɤ０舍去ꎬ而ｘ２ȡ１ꎬ此时ｆᶄ(ｘ)ꎬｆ(ｘ)随ｘ在定义域上的变化情况如下表:表１㊀函数单调性与导数关系ｘ(０ꎬｘ２)ｘ２(ｘ２ꎬ＋ɕ)ｆᶄ(ｘ)－０＋ｆ(ｘ)↘极小值↗ｘ(０ꎬｘ１)ｘ１(ｘ１ꎬｘ２)ｘ２(ｘ２ꎬ＋ɕ)ｆᶄ(ｘ)＋０－０＋ｆ(ｘ)↗极大值↘极小值↗㊀㊀②当０<ｂ<１２时ꎬ０<ｘ１<ｘ２ꎬ此时ｆᶄ(ｘ)ꎬｆ(ｘ)随ｘ在定义域上的变化情况如下表:综上分析ꎬ当ｂȡ１２时ꎬ函数ｆ(ｘ)在(０ꎬ＋ɕ)上单调递增ꎻ当０<ｂ<１２时ꎬ函数ｆ(ｘ)在(０ꎬ１２－１－２ｂ２)ꎬ(１２＋１－２ｂ２ꎬ＋ɕ)上单调递增ꎬ在(１２－１－２ｂ２ꎬ１２＋１－２ｂ２)上单调递减ꎻ当ｂɤ０时ꎬ函数ｆ(ｘ)在(０ꎬ１２＋１－２ｂ２)上单调递减ꎬ在(１２＋１－２ｂ２ꎬ＋ɕ)上单调递增.(２)设ｂｎ＝１３２＋１４２＋ ＋１ｎ２－ｌｎ(ｎ＋１)ꎬｎȡ３ꎬｎɪＮ∗ꎬ则ｂ３＝１９－ｌｎ４<０显然成立ꎻ当ｎȡ３ꎬｎɪＮ∗时ꎬｂｎ＋１－ｂｎ＝１(ｎ＋１)２－ｌｎ(ｎ＋２)＋ｌｎ(ｎ＋１)＝１(ｎ＋１)２－ｌｎｎ＋２ｎ＋１ꎬ设ｘ＝ｎ＋２ｎ＋１＝１＋１ｎ＋１ɪ(１ꎬ５４]ꎬ那么要证ｂｎ＋１－ｂｎ<０ꎬ只需证(ｘ－１)２－ｌｎｘ<０ꎬ取ｂ＝－１ꎬ由(１)知函数ｆ(ｘ)在(０ꎬ１＋３２)上单调递减ꎬ而５４<１＋３２ꎬ则知当ｘɪ(１ꎬ５４]时ꎬｆ(ｘ)＝９３(ｘ－１)２－ｌｎｘ<ｆ(１)＝０ꎬ从而ｂｎ＋１－ｂｎ<０成立ꎬ即数列{ｂｎ}单调递减ꎬ则有ｂｎɤｂ３<０ꎬ原数列不等式得证.点评㊀这里利用数列的单调性来证明相关的数列不等式成立时ꎬ其证明过程与逐项比较写的过程有点差异ꎬ但本质上两种方法之间有着异曲同工之妙.注意证明数列的单调性时ꎬ往往要回归题目前面部分所涉及的函数不等式问题ꎬ合理应用.３借助性质思路ꎬ合理放缩处理对于数列不等式ðｎｉ＝１ａｉ<Ａꎬ经常可以借助函数的单调性质㊁不等式的基本性质等来加强命题ðｎｉ＝１ａｉ<ｇ(ｎ)且ｇ(ｎ)<Ａꎬ通过合理的放缩与变形处理来巧妙转化与应用.放缩的关键是数列的求和与放缩ꎬ以及不等式性质的应用等[３].例３㊀已知函数ｆ(ｘ)＝ｘ－ｍｌｎｘ－１(ｍɪＲ)在ｘ＝１处取得极值Ａ.(１)求出实数ｍ的值ꎬ并判断Ａ是函数ｆ(ｘ)的最大值还是最小值ꎻ(２)证明:对于任意正整数ｎꎬ不等式(１＋１２)(１＋１２２) (１＋１２ｎ)<ｅ恒成立ꎬ其中ｅ＝２.７１８２８ 是自然对数的底数.解析㊀(１)由函数ｆ(ｘ)＝ｘ－ｍｌｎｘ－１(ｘ>０)ꎬ则ｆᶄ(ｘ)＝１－ｍｘꎬ由于ｘ＝１是函数ｆ(ｘ)的极值点ꎬ则有ｆᶄ(１)＝０ꎬ即１－ｍ１＝０ꎬ解得ｍ＝１ꎬ此时函数ｆ(ｘ)＝ｘ－ｌｎｘ－１ꎬｆᶄ(ｘ)＝１－１ｘ＝ｘ－１ｘꎬ则知当０<ｘ<１时ꎬｆᶄ(ｘ)<０ꎬ函数ｆ(ｘ)单调递减ꎻ当ｘ>１时ꎬｆᶄ(ｘ)>０ꎬ函数ｆ(ｘ)单调递增ꎬ所以函数ｆ(ｘ)在ｘ＝１处取得极值Ａ＝ｆ(１)＝０是最小值ꎻ(２)由(１)知ꎬ当ｘ>１时ꎬｆ(ｘ)>ｆ(１)＝０ꎬ即ｘ－１>ｌｎｘꎬ不妨令ｘ＝１＋１２ｎꎬｎɪＮ∗ꎬ则有ｌｎ(１＋１２ｎ)<１２ｎꎬｎɪＮ∗ꎬ所以ｌｎ(１＋１２)＋ｌｎ(１＋１２２)＋＋ｌｎ(１＋１２ｎ)<１２＋１２２＋ ＋１２ｎ＝１２(１－１２ｎ)１－１２＝１－１２ｎ<１ꎬ即ｌｎ[(１＋１２)(１＋１２２) (１＋１２ｎ)]<１＝ｌｎｅꎬ所以不等式(１＋１２)(１＋１２２) (１＋１２ｎ)<ｅ恒成立.点评㊀在解决导数解答题中数列不等式的证明问题时ꎬ往往要先从前面小题的过程或结论中选取合适的函数不等式加以应用ꎬ这非常考验考生的观察能力.而在对数列不等式进行累加求和处理后ꎬ合理的放缩是正确证明的关键ꎬ要注意观察所要证明的数列不等式的结构特征加以巧妙放缩处理.在解决导数解答题中数列不等式的证明时ꎬ除了以上三种基本的证明思路策略ꎬ还可以借助推理与证明思维进一步加以综合与应用ꎬ利用可行的思路方法与技巧策略来剖析ꎬ有时在证明数列不等式时还可以多种证明思路策略联合应用ꎬ实现问题的综合应用与巧妙解决[４].参考文献:[１]韩文美.突出四个 基本点 ꎬ强化导数及应用[Ｊ].中学生数理化(高二数学)ꎬ２０２３ꎬ９７４(０６):２２－２４ꎬ２６.[２]白亚军.求解数列不等式的常见放缩技巧[Ｊ].高中数学教与学ꎬ２０２３(０９):２１－２２ꎬ２０.[３]蔡雯.例析高考中函数与数列不等式证明问题的突破[Ｊ].高中数理化ꎬ２０２３(０７):２６－２７.[４]刘海涛.由一道高考题引发的对证明数列不等式的思考[Ｊ].中学数学月刊ꎬ２０２１(０４):６３－６４.[责任编辑:李㊀璟]０４。
导数在证明不等式中的有关应用
导数在证明不等式中的有关应用1.最值的判定导数可以帮助我们判断一个函数在其中一区间的最值。
具体来说，如果在一个区间内，函数的导数恒为零或者导数的正负性在其中一点发生变化，那么在该区间内函数的最值就会出现。
例如，考虑函数$f(x)=x^2-4x+3$。
我们可以通过求取导数$f'(x)=2x-4$，并令其等于零，得到$x=2$。
通过检查导数的符号，可以确认在$x<2$时导数为负，$x>2$时导数为正。
因此，在$x<2$时，函数的导数为负，说明函数在这个区间上是递减的；而在$x>2$时，函数的导数为正，说明函数在这个区间上是递增的。
因此，根据导数的正负性和最值判定原则，我们可以得出结论：函数$f(x)$在区间$(-\infty,2)$上单调递减，在区间$(2,+\infty)$上单调递增。
进一步，我们可以求得函数的最值，即当$x=2$时，函数取得最小值。
因此，我们得到了函数$f(x)$的最值以及最值的取值点。
2.利用导数证明不等式的成立导数可以被用来证明各种类型的不等式。
其中一个常见的方法是使用导数的定义和可微函数的局部性质。
考虑函数$f(x)$在闭区间$[a,b]$上有定义且在开区间$(a,b)$内可微。
如果在$(a,b)$内存在一个点$c$，使得$f'(c)>0$，那么基于导数的定义，我们可以得出结论：对于任意的$x \in (a,b)$，都有$f'(x)>0$。
这意味着$f(x)$在$(a,b)$内是单调递增的。
我们可以进一步得出结论：对于任意的$x \in [a,b]$，都有$f'(x) \geq f'(a)$。
因此，我们可以断定$f(x)$在闭区间$[a,b]$上是凸函数。
根据凸函数的性质，我们可以利用函数的凸性证明各种类型的不等式。
例如，我们可以证明对于任意的$x>0$和$y>0$，成立如下的不等式：$\frac{1}{x}+\frac{1}{y} \geq \frac{4}{x+y}$。
导数中的不等式问题的解题策略
导数中的不等式问题的解题策略导数的综合问题是高考数学的压轴题之一，其包含信息量大，计算繁琐，对学生的思维能力要求较高，令很多同学望而生畏，造成严重失分。
而利用导数解决不等式问题更是压轴题中的压轴题，很多同学直接选择放弃，其实导数中的不等式问题并不像很多同学想象的那样，只是我们缺少对它的研究才觉得它高不可攀,下面我们通过具体的实例来分析导数中的不等式问题，解密其隐藏的规律轻松解决导数中的不等式问题。
1。
承上启下型在解决导数问题中的不等式时，经常会出现这样一类问题，其证明需要应用到前一问的结论。
由前一问的结论得到一个不等式，再根据其与要证明的不等式的关系进行证明，这类题在证明的过程中也经常应用到一些常见的结论,如：ln(1),1xx x e x +≤≥+等。
例1。
已知(),P x y 为函数1ln y x =+图象上一点，O 为坐标原点，记直线OP 的斜率()k f x =.（I ）若函数()f x 在区间1,3m m ⎛⎫+ ⎪⎝⎭()0m >上存在极值,求实数m 的取值范围； (II)当 1x ≥时，不等式()1t f x x ≥+恒成立，求实数t 的取值范围； （III)求证()()()22*1!1n n n en N -+>+∈⎡⎤⎣⎦。
分析：本题考查了函数的极值、恒成立问题及不等式的证明。
（I)由极值的定义其极值点,极值点在1,3m m ⎛⎫+ ⎪⎝⎭内，从而确定m 的范围。
（II)分离参数t,利用导数求最值。
（III)利用第（II)问的结论结合所要证明的不等式的特点进行适当的放缩求解。
解:(Ⅰ）由题意()1ln x k f x x +==，0x > 所以()21ln ln x x f x x x '+⎛⎫'==- ⎪⎝⎭当01x <<时，()0f x '>；当1x >时,()0f x '<。
所以()f x 在()0,1上单调递增，在()1,+∞上单调递减. 故()f x 在1x =处取得极大值 因为函数()f x 在区间1,3m m ⎛⎫+ ⎪⎝⎭（其中0m >)上存在极值, 所以01113m m <<⎧⎪⎨+>⎪⎩得213m <<。
考点20利用导数证明不等式(3种核心题型)(学生版) 2025年高考数学大一轮复习核心题型(新高考版
考点20利用导数证明不等式（3种核心题型+基础保分练+综合提升练+拓展冲刺练）【考试提醒】导数中的不等式证明是高考的常考题型，常与函数的性质、函数的零点与极值、数列等相结合，虽然题目难度较大，但是解题方法多种多样，如构造函数法、放缩法等，针对不同的题目，灵活采用不同的解题方法，可以达到事半功倍的效果【核心题型】题型一 将不等式转化为函数的最值问题待证不等式的两边含有同一个变量时，一般地，可以直接构造“左减右”的函数，有时对复杂的式子要进行变形，利用导数研究其单调性和最值，借助所构造函数的单调性和最值即可得证．【例题1】（2024·陕西咸阳·模拟预测）已知1201x x <<<，下列不等式恒成立的是（ ）A ．1221e e x xx x <B ．2112ln ln x x x x >C ．1122ln ln x x x x <D ．11e ln x x >【变式1】（2024·全国·模拟预测）下列正确结论的个数为（ ）①13sin1010π> ②141sin sin 334< ③16tan 16> ④()tan π3sin 3->A ．1B ．2C ．3D ．4【变式2】（2024·四川成都·三模）已知函数2()ln ,f x ax x a =-ÎR .(1)讨论函数()f x 的单调性；(2)设0,()()a g x f x bx >=+，且1x =是()g x 的极值点，证明：2+ln 12ln 2b a £-.【变式3】（2024·四川成都·三模）已知函数()()()e sin 1,0,πxf x ax x x x =---Î.(1)若12a =，证明：()0f x >；(2)若函数()f x 在()0,π内有唯一零点，求实数a 的取值范围.题型二 将不等式转化为两个函数的最值进行比较若直接求导比较复杂或无从下手时，可将待证式进行变形，构造两个函数，从而找到可以传递的中间量，达到证明的目标．本例中同时含ln x 与e x ，不能直接构造函数，把指数与对数分离两边，分别计算它们的最值，借助最值进行证明．【例题2】（2023·河南开封·模拟预测）已知13a =，13e 1b =-，4ln 3c =，则（ ）A ．a b c <<B ．a c b <<C ．c<a<bD ．b<c<a【变式1】（2024·全国·模拟预测）已知1e 1ln ,0aa b =+>，则下列结论正确的是（ ）A ．e 2a b<-B ．1lna b<C ．1a b<-D ．1e lnba<【变式2】（2024·浙江杭州·模拟预测）已知函数()()1122e ,e e e 1xxx x f x m m g x -=+-=++.(1)当0m =时，证明：()e xf x -<；(2)当0x <时，()g x t ³，求t 的最大值；(3)若()f x 在区间()0,¥+存在零点，求m 的取值范围.【变式3】（2024·贵州黔西·一模）已知函数29()ln 22f x x x x x =--.(1)判断()f x 的单调性;(2)证明:1352193ln(21)35721n n n n -æö++++>-+ç÷+èøL .题型三 适当放缩证明不等式导数方法证明不等式中，最常见的是e x 和ln x 与其他代数式结合的问题，对于这类问题，可以考虑先对e x 和ln x 进行放缩，使问题简化，简化后再构建函数进行证明．常见的放缩公式如下：(1)e x ≥1＋x ，当且仅当x ＝0时取等号；(2)ln x ≤x －1，当且仅当x ＝1时取等号．【例题1】（2024·河北沧州·一模）已知等比数列{}n a 的前n 项和为413,1,e Sn S a S >=，则数列{}n a 的公比q 满足（ ）A ．01q <£B ．10q -<<C ．1q >D ．1q £-【变式1】（2024·广东·模拟预测）令()sin 0.5cos1cos 2cos ,N n a n n °°°°+=+++ÎL ．则n a 的最大值在如下哪个区间中（ ）A ．(0.49,0.495)B ．(0.495,0.5)C ．(0.5,0.505)D ．(0.505,0.51)【变式2】（2024·全国·模拟预测）设整数1p >，1x >-且0x ¹，函数()(1)1p f x x px =+--．(1)证明：()0f x >；(2)设0x >，证明：ln(1)x x +<；(3)设*n ÎN ，证明：111321232ln(1)n n n n ++++<-+L ．【变式3】（23-24高三下·河南·阶段练习）已知函数()(1)1(1)r f x x rx x =+-->-，0r >且1r ¹．(1)讨论()f x 的单调性；(2)6332的大小，并说明理由；(3)当*n ÎN时，证明：2sin 176n kk n =<+å．【课后强化】基础保分练一、单选题1．（22-23高三上·四川绵阳·开学考试）若1201x x <<<，则（ ）A ．2121e e ln ln x xx x ->-B ．2121e e ln ln x xx x -<-C ．1221e e x xx x >D ．1221e e x xx x <2．（2023·陕西咸阳·三模）已知12023a =，20222023eb -=，1cos 20232023c =，则（ ）A ．a b c >>B ．b a c >>C ．b c a>>D ．a c b>>3．（23-24高三上·云南保山·期末）已知16a =，7ln 6b =，1tan 6c =，则（ ）A ．b a c <<B ．a b c <<C ．a c b<<D ．c<a<b4．（2024·全国·模拟预测）设13ln4,tan tan1,22a b c ==+=，则（ ）A ．a b c <<B ．b c a<<C ．c<a<bD ．a c b<<二、多选题5．（23-24高三上·广西百色·阶段练习）函数()21ln 2f x x ax a x =-+的两个极值点分别是12,x x ，则下列结论正确的是（ ）A ．4a >B ．22128x x +<C ．1212x x x x +=D ．()()()221212164f x f x x x +<+-6．（2023·福建·模拟预测）机械制图中经常用到渐开线函数inv tan x x x =-，其中x 的单位为弧度，则下列说法正确的是（ ）A ．inv x x ×是偶函数B ．inv x 在ππ(π,π)22k k --+上恰有21k +个零点（N k Î）C ．inv x 在ππ(π,π)22k k --+上恰有41k +个极值点（N k Î）D ．当π02x -<<时，inv sin x x x <-三、填空题7．（2023·海南·模拟预测）已知函数()1ln e x x af x --=，()1x a g x x--=，若对任意[)1,x ¥Î+，()()f x g x £恒成立，则实数a 的取值范围是 .8．（2023·河南开封·模拟预测）实数x ，y 满足()23e 31e x y x y -£--，则3xy -的值为 ．四、解答题9．（2023·吉林长春·模拟预测）已知函数()21()1ln 2f x x x =--.(1)求()f x 的最小值；(2)证明：47ln332>.10．（2024·广东佛山·二模）已知()21e 4e 52x xf x ax =-+--.(1)当3a =时，求()f x 的单调区间；(2)若()f x 有两个极值点1x ，2x ，证明：()()12120f x f x x x +++<.11．（2023·四川成都·二模）已知函数()e sin xf x x -=.(1)求()f x 在()()0,0f 处的切线方程；(2)若0x 是()f x 的最大的极大值点，求证：()01f x <<综合提升练一、单选题1．（22-23高三上·河南·阶段练习）若32e 3ln 22x yx y +-=+，其中2,2x y >>，则（ ）A ．e x y<B ．2x y>C ．24e xy>D ．2e x y>2．（2023·福建·模拟预测）已知ln 2a =，1e b a=-，2a c a =-，则（ ）A ．b c a>>B ．b a>C ．c a b>>D．c b a>>3．（2023·河北衡水·三模）若a =1b =-，c =则（ ）A ．c a b <<B ．c b a <<C ．b c a<<D ．a c b<<4．（2023·新疆·三模）已知数列{}n a 中，11a =，若1nn nna a n a +=+（N n *Î），则下列结论中错误的是（ ）A ．325a =B ．1111n na a +-£C ．1ln 1nn a <-（2,N n n *³Î）D ．2111112n n a a ++-<5．（2023·河南·模拟预测）设a ，b 为正数，且2ln ab a b=-，则（ ）.A ．112a b<<B ．12a b<<C ．112ab <<D ．12ab <<6．（2024·上海虹口·二模）已知定义在R 上的函数()(),f x g x 的导数满足()()f x g x ¢£¢，给出两个命题：①对任意12,x x ÎR ，都有()()()()1212f x f x g x g x -£-；②若()g x 的值域为[]()(),,1,1m M f m f M -==，则对任意x ÎR 都有()()f x g x =.则下列判断正确的是（ ）A ．①②都是假命题B ．①②都是真命题C ．①是假命题，②是真命题D ．①是真命题，②是假命题7．（2024·四川泸州·三模）已知0x >，e ln 1x y +=，给出下列不等式①ln 0x y +<；②e 2x y +>；③ln e 0y x +<；④1x y +>其中一定成立的个数为（ ）A ．1B ．2C ．3D ．48．（2024·四川攀枝花·三模）已知正数,,a b c 满足ln e c a b b ca ==，则（ ）A ．a b c >>B ．a c b>>C ．b a c>>D ．b c a>>二、多选题9．（2023·福建龙岩·二模）已知函数()ln n f x x n x =-（*n ÎN ）有两个零点，分别记为n x ，n y （<n n x y ）；对于0a b <<，存在q 使)()()(()n n n f f f a q b a b -=-¢，则（ ）A ．()n f x 在()1,+¥上单调递增B ．e n >（其中e 2.71828=L 是自然对数的底数）C ．11n n n n x x y y ++-<-D ．2q a b<+10．（2023·河南信阳·模拟预测）已知,,,a b c d ÎR ，满足0a b c d >>>>，则（ ）A ．sin sin a b >B ．sin sin a a b b ->-C ．a bd c>D ．ad bc ab cd+>+11．（2024·河北沧州·一模）已知函数()e xf x =与函数()211g x x =+-的图象相交于()()1122,,,A x y B x y 两点，且12x x <，则（ ）A ．121y y =B ．211exy =C ．21211y y x x ->-D ．221x y =三、填空题12．（2023·四川成都·三模）已知函数()2()2ln 32f x x a x x =+-+，a ÎR .当1x >时，()0f x >，则实数a 的取值范围为．13．（23-24高三下·广东云浮·阶段练习）若实数a ，b 满足()()221ln 2ln 1a b a b -³+-，则a b += ．14．（2024·全国·模拟预测）若实数a ，b ，c 满足条件：()2e e 2e 1a b ca b c a -++-+=-，则444abca b c ++的最大值是 ．四、解答题15．（2024·青海西宁·二模）已知函数()()()2222ln R f x x a x a x a =+--Î．(1)若2a =，求()f x 的极值；(2)若()()2222ln g x f x a x x =+-+，求证：()12g x ³．16．（2024·山东济南·二模）已知函数()()()22l ,n 1e x f x ax x g x x ax a =--=-ÎR .(1)讨论()f x 的单调性；(2)证明：()()f x g x x +³.17．（2024·上海松江·二模）已知函数ln y x x a =×+（a 为常数），记()()y f x x g x ==×.(1)若函数()y g x =在1x =处的切线过原点，求实数a 的值；(2)对于正实数t ，求证：()()()ln 2f x f t x f t t a +-³-+；(3)当1a =时，求证：e ()cos x g x x x+<.18．（2024·上海嘉定·二模）已知常数m ÎR ，设()ln mf x x x=+，(1)若1m =，求函数()y f x =的最小值；(2)是否存在1230x x x <<<，且1x ，2x ，3x 依次成等比数列，使得()1f x 、()2f x 、()3f x 依次成等差数列？请说明理由．(3)求证：“0m £”是“对任意()12,0,x x Î+¥，12x x <，都有()()()()1212122f x f x f x f x x x ¢¢+->-”的充要条件．19．（2024·全国·模拟预测）已知函数()()2e ln 1xf x a x =-+．(1)若2a =，讨论()f x 的单调性．(2)若0x >，1a >，求证：()1ln 2f x a a >-．拓展冲刺练一、单选题1．（2023·上海奉贤·二模）设n S 是一个无穷数列{}n a 的前n 项和,若一个数列满足对任意的正整数n ,不等式11n n S S n n +<+恒成立,则称数列{}n a 为和谐数列,有下列3个命题:①若对任意的正整数n 均有1n n a a +<,则{}n a 为和谐数列;②若等差数列{}n a 是和谐数列,则n S 一定存在最小值;③若{}n a 的首项小于零,则一定存在公比为负数的一个等比数列是和谐数列．以上3个命题中真命题的个数有( )个A ．0B ．1C ．2D ．32．（2023·新疆乌鲁木齐·三模）已知0.19e a -=，0.9b =，2ln0.91c =+，则（ ）A ．b c a>>B ．a c b>>C ．c b a>>D ．b a c>>3．（2023·湖南长沙·一模）已知()e 0.1e 0.1a +=-，e e b =，()e 0.1e 0.1c -=+，则a ，b ，c 的大小关系是（ ）A ．a b c <<B ．c a b <<C ．b a c<<D ．a c b<<4．（2024·青海·二模）定义在R 上的函数()f x 满足()()2231218f x f x x x --=-+，()f x ¢是函数()f x 的导函数，以下选项错误的是（ ）A ．()()000f f ¢+=B ．曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程为210x y --=C ．()()f x f x m -¢³在R 上恒成立，则2m £-D ．()()74ee xf x f x -³-¢-二、多选题5．（2024·全国·模拟预测）已知n S 为正项数列{}n a 的前n 项和，且221n n n a S a -=，则（ ）A ．=n aB ．1n na a +>C ．1ln n nS n S -³D ．212n n n S S S +++>6．（2024·全国·模拟预测）已知1e 1ln ,0aa b=+>，则下列结论正确的是（ ）A ．e 2a b >-B ．1lna b<C ．1e lnb a<D ．1a b>-三、填空题7．（2023·浙江温州·二模）已知函数e e()ln ln f x x x x x=++-，则()f x 的最小值是 ；若关于x 的方程()22f x ax =+有1个实数解，则实数a 的取值范围是.8．（2023·福建福州·模拟预测）已知定义在()0,¥+上函数()f x 满足：()()ln 1x f x x +<<，写出一个满足上述条件的函数()f x = .四、解答题9．（2024·辽宁·模拟预测）已知函数()()sin ln sin f x x x =-，()1,2x Î(1)求()f x 的最小值；(2)证明：()sin sin eln sin 1x xx x -×->.10．（2024·四川攀枝花·三模）已知函数()()ln 1R af x x a x=+-Î．(1)当2a =时，求函数()f x 在1x =处的切线方程；(2)设函数()f x 的导函数为()f x ¢，若()()()1212f x f x x x ¢¢=¹，证明：()()1211f x f x a++>．11．（2024·山西晋城·二模）已知函数()()e x f x x a x a =-++（a ÎR ）．(1)若4a =，求()f x 的图象在0x =处的切线方程；(2)若()0f x ³对于任意的[)0,x Î+¥恒成立，求a 的取值范围；(3)若数列{}n a 满足11a =且122nn n a a a +=+（*n ÎN ），记数列{}n a 的前n 项和为n S ，求证：[]1ln (1)(2)3n S n n +<++．。
高考数学专题复习-利用导数证明函数不等式
专题四 利用导数证明函数不等式（一）函数不等式的证明由于其形式多变，方法灵活，成为了近几年高考的一个热点与难点，它一般出现在压轴题的位置，解决起来比较困难．利用导数作为工具进行证明是证明函数不等式的一种常见方法，本专题总结了利用导数证明一个未知数的函数不等式的常见方法，希望同学们看后有所收获，提升利用导数证明函数不等式的能力．模块1 整理方法 提升能力对于一个未知数的函数不等式问题，其关键在于将所给的不等式进行“改造”，得到一平一曲、两曲两种模式中的一种．当出现一平一曲时，只需运用导数求出“曲”的最值，将其与“平”进行比较即可． 当出现两曲时，如果两个函数的凸性相同，则可以考虑通过曲线进行隔离．由于隔离曲线的寻找难度较大，所以我们一般希望两个函数的凸性相反．当两个函数的凸性相反时，则可以寻找直线（常选择公切线或切线）实现隔离放缩，当然最理想的直线状态是该直线与x 轴平行或重合．当改造的过程中出现一斜一曲时，一般要将其继续改造，要么将其化归到一边，转化为一平一曲，要么将其转化为两曲．常用不等式的生成在不等式“改造”或证明的过程中，可借助题目的已知结论、均值不等式、函数单调性、与e x 、ln x 有关的常用不等式等方法进行适当的放缩，再进行证明．下面着重谈谈与e x 、ln x 有关的常用不等式的生成． 生成一：利用曲线的切线进行放缩设e x y =上任一点P 的横坐标为m ，则过该点的切线方程为()e e m m y x m -=-，即()e 1e m m y x m =+-，由此可得与e x 有关的不等式：()e e 1e x m m x m ≥+-，其中x ∈R ，m ∈R ，等号当且仅当x m =时成立．特别地，当0m =时，有e 1x x ≥+；当1m =时，有e e x x ≥．设ln y x =上任一点Q 的横坐标为n ，则过该点的切线方程为()1ln y n x n n-=-，即11ln y x n n =-+，由此可得与ln x 有关的不等式：1ln 1ln x x n n≤-+，其中0x >，0n >，等号当且仅当x n =时成立．特别地，当1n =时，有ln 1x x ≤-；当e n =时，有1ln e x x ≤．利用切线进行放缩，能实现以直代曲，化超越函数为一次函数．生成二：利用曲线的相切曲线进行放缩由图1可得1ln x x x -≥；由图2可得1ln e x x≥-；由图3可得，()21ln 1x x x -≤+（01x <≤），()21ln 1x x x -≥+（1x ≥）；由图4可得，11ln 2x x x ⎛⎫≥- ⎪⎝⎭（01x <≤），11ln 2x x x ⎛⎫≤- ⎪⎝⎭（1x ≥）．综合上述两种生成，我们可得到下列与e x 、ln x 有关的常用不等式： 与e x 有关的常用不等式： （1）e 1x x ≥+（x ∈R ）； （2）e e x x ≥（x ∈R ）． 与ln x 有关的常用不等式：（1）1ln 1x x x x -≤≤-（0x >）； （2）11ln e ex x x -≤≤（0x >）；（3）()21ln 1x x x -≤+（01x <≤），()21ln 1x x x -≥+（1x ≥）；（4）11ln 2x x x ⎛⎫≥- ⎪⎝⎭（01x <≤），11ln 2x x x ⎛⎫≤- ⎪⎝⎭（1x ≥）．用1x +取代x 的位置，相应的可得到与()ln 1x +有关的常用不等式．例1设函数()1e e ln x xb f x a x x-=+，曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线为()e 12y x =-+．（1）求a 、b ； （2）证明：()1f x >．【解析】（1）因为()1e f '=，()12f =，而()2e e e ln xa x bxb f x a x x +-'=+，所以()()1e e12f a f b '⎧==⎪⎨==⎪⎩，解得1a =，2b =． 【证明】（2）法1：（寻找公切曲线隔离）由（1）知，()12e e ln x xf x x x-=+，于是()12e 1e ln 1x xf x x x->⇔+>．由于()f x 混合了指数函数、对数函数和幂函数，比较复杂，所以可以考虑将指数函数、对数函数进行分离，改造为21ln e e xx x +>． 令()2ln e g x x x =+，则()2212e 2e e x g x x x x -'=-=，由()0g x '>可得2e x >，由()0g x '<可得20ex <<，所以()g x 在20,e ⎛⎫ ⎪⎝⎭上递减，在2,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上递增．而()1e xh x =递减，所以两个函数的凸性相同（都是下 凸函数）．此时，我们可以寻找与两个曲线都相切的曲线()1e t x x=，将两个函数进行隔离，从而实现证明．211ln ln 0e e e x x x x x +≥⇔+≥，令()1ln e k x x x =+，则()2211e 1e e x k x x x x -'=-=，由()0k x '>可得1e x >，由()0k x '<可得10e x <<，所以()k x 在10,e ⎛⎫ ⎪⎝⎭上递减，在1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上递增，所以()min10e k x k ⎛⎫⎡⎤== ⎪⎣⎦⎝⎭，于是1ln 0e x x +≥． 11e e e e 0e ex x x x x x ≥⇔≥⇔-≥，令()e e x s x x =-，则()e e x s x '=-，由()0s x '>可得1x >，由()0s x '<可得01x <<，所以()s x 在()0,1上递减，在()1,+∞上递增，所以()()min 10s x s ⎡⎤==⎣⎦，于是e e 0xx -≥．由于等号不能同时成立，所以21ln e e xx x +>． 法2：（寻找公切线隔离）由（1）知，()12e e ln x xf x x x-=+，于是()12e 1e ln 1x xf x x x ->⇔+>，将不等式改造为2ln e e x x x x +>．令()2ln e m x x x =+，则()1ln m x x '=+．由()0m x '>可得1ex >，由()0m x '<可得10e x <<，所以()m x 在10,e ⎛⎫ ⎪⎝⎭上递减，在1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上递增，所以()min11e em x m ⎛⎫⎡⎤== ⎪⎣⎦⎝⎭．令()e x x n x =， 则()1ex xn x -'=．由()0n x '<可得1x >，由()0n x '> 可得01x <<，所以()n x 在()0,1上递增，在()1,+∞ 上递减，所以()()max11en x n ⎡⎤==⎣⎦．两个函数的凸性相反．此时，我们可以寻找与两个曲线都相切的公切线1ey =，将两个函数进行隔离，又因为等号不能同时成立，所以2ln x x x x +>． 【点评】法1中的两个函数凸性相同，因此需要寻找公切曲线()1e t x x=进行隔离，公切曲线的寻找需要有一定的函数不等式放缩经验．该放缩211ln e e e xx x x +≥≥与常用不等式e e x x ≥以及11ln e ex x x -≤≤有关，因此熟练掌握与e x 、ln x 有关的常用不等式，能有效打开某些不等式的证明思路，使题目的难度降低．法2中的两个函数凸性相反，且两个函数的最值相同，此时可寻找到与x 轴平行的公切线1ey =，实现隔离放缩． 如何恰当地“改造”函数是解题的关键，这需要我们熟悉与n x 、ln x 、e x 四则运算组合后的函数，如：（1）e x x 、2e x x 、3e x x 、…过原点，先减后增；（2）e x x、2e x x 、3e x x 、…过原点，先增后减；（3）e x x 、2e x x 、3e xx、…在(),0-∞上递减，在()0,+∞上先减后增；（4）ln x x 、2ln x x 、3ln x x 、…在()0,+∞上先减后增；（5）ln x x 、2ln x x 、3ln xx、…在()0,+∞上先增后减； （6）ln xx 、2ln x x 、3ln x x、…在()0,1上递减，在()1,+∞上先减后增．例2已知函数()21e xax x f x +-=．（1）求曲线()y f x =在点()0,1-处的切线方程； （2）求证：当1a ≥时，()e 0f x +>． 【解析】（1）()212exax a x f x -+-+'=，因为()0,1-在曲线()y f x =上，且()02f '=，所以切线方程为()()120y x --=-，即210x y --=．【证明】（2）法1：()2211e 0e 01e 0ex xax x f x ax x ++-+≥⇔+≥⇔+-+≥． 当1a ≥时，21211e 1e x x ax x x x +++-+≥+-+，令()211e x g x x x +=+-+，则()121e x g x x +'=++，()12e 0x g x +''=+>，于是()g x '在R 上递增．又因为()10g '-=，由()0g x '<可得1x <-，由()0g x '>可得1x >-，所以()g x 在(),1-∞-上递减，在()1,-+∞上递增，所以()()10g x g ≥-=．法2：()2211e 0e 01e 0ex xax x f x ax x ++-+≥⇔+≥⇔+-+≥． 当1a ≥时，21211e 1e x x ax x x x +++-+≥+-+，由常见不等式e 1x x ≥+（x ∈R ），可得1e 2x x +≥+，所以()()22121e 1210x x x x x x x ++-+≥+-++=+≥．法3：令()()21e e exax x F x f x +-=+=+，则()()2212e x ax a x F x -+-+'== ()()21e x x ax -+-，由()0F x '>可得12x a -<<，由()0F x '<可得1x a <-或2x >，所以()F x 在1,a ⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭上递减，在1,2a ⎛⎫- ⎪⎝⎭上递增，在()2,+∞上递减．()F x 的极小值为11e e e e 0a F a ⎛⎫-=-+<-+≤ ⎪⎝⎭，由洛必达法则，可得21212lim e e lim e lim e e e e x x x x x x ax x ax a →+∞→+∞→+∞⎛⎫+-++=+=+= ⎪⎝⎭，所以()0F x ≥，即()e 0f x +>． 法4：()2211e 0e 01e 0e x xax x f x ax x ++-+≥⇔+≥⇔+-+≥．令()211e x G x ax x +=+-+，则()121e x G x ax +'=-+，()12e 0x G x a +''=+>，所以()G x '在R 上递增，又因为()00G '=，由()0G x '<可得0x <，由()0G x '>可得0x >，所以()G x 在(),0-∞上递减，在()0,+∞上递增，所以()()00G x G ≥=．法5：()2211e 0e 01e 0ex xax x f x ax x ++-+≥⇔+≥⇔+-+≥．当0x =时，不等式成立，当0x ≠时，()1212e 11e 0x x x ax x a k x x ++--++-+≥⇔≥=．()()()()()121111433e 12e 12e 1e 2e 2x x x x x x x x x x x k x x x x +++++-----+----++-'===，由()0k x '>可得1x <-或02x <<，由()0k x '<可得10x -<<或2x >，所以()k x 在(),1-∞-上递增，在()1,0-上递减，在()0,2上递增，在()2,+∞上递减．因为()11k -=，()3e 124k +=-，所以()max1k x ⎡⎤=⎣⎦，而1a ≥，所以()a k x ≥，即()e 0f x +≥．法6：()2211e 0e 01e ex xax x f x ax x ++-+≥⇔+≥⇔+-≥-． 令()21m x ax x =+-，则()m x 是以12x a=-为对称轴，开口方向向上的抛物线．令()1e x n x +=-，则()n x 递 减．由于两个函数的凸性相反，因此我们可以通过寻找两 个曲线的公切线将两个函数进行隔离，但由于公切线不容 易寻找，又因为两个函数处于相离的状态，因此我们可以选择在()1e x n x +=-上找切线，通过该切线将两个函数隔离，从而实现证明．由常见不等式e 1x x ≥+可得1e 2x x +≥+，容易想到隔离切线2y x =--，下面进行证明．()()222212210110ax x x ax x a x x +-≥--⇔++≥⇔-++≥，而12e x x +--≥-，命题获证．【点评】对于含有参数的一个未知数的函数不等式，其证明方法与不含参数的一个未知数的函数不等式证明大体一致．法3是直接证明()e 0f x +≥，法4是将不等式等价转化为211e0x ax x ++-+≥，法5是通过分离参数进而证明12e 1x x a x+--+≥，3种方法本质都是一平一曲状态．法6将不等式转化为211e x ax x ++-≥-，由于两个函数的凸性相反，因此我们可以寻找切线实现隔离放缩．对于含有参数的一个未知数的函数不等式，我们还可以通过放缩，消去参数，转化为研究一个特例函数的问题，从而使题目的难度大大降低．例3已知函数()1ln f x x a x =--． （1）若()0f x ≥，求a 的值；（2）设m 为整数，且对于任意正整数，2111111222n m ⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++< ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭，求m 的最小值． 【解析】（1）()f x 的定义域为()0,+∞．法1：（分离参数法）①当1x =时，有()10f =，成立．②当1x >时，11ln 0ln x x a x a x ---≥⇔≤，令()1ln x h x x-=，则()21ln 1ln x x h x x-+'=，令()1ln 1k x x x =-+，则()210x k x x-'=>，所以()k x 在()1,+∞上递增，于是()()10k x k >=，所以()0h x '>，所以()h x 在()1,+∞上递增．由洛必达法则可得1111limlim 11ln x x x x x++→→-==，所以1a ≤．③当01x <<时，11ln 0ln x x a x a x ---≥⇔≥，令()1ln x h x x-=，仿照②可得()h x 在()0,1上递增．由洛必达法则可得1111lim lim 11ln x x x xx--→→-==，所以1a ≥． 综上所述，1a =．法2：（不猜想直接用最值法）()1a x af x x x-'=-=． ①当0a ≤时，()f x 在()0,+∞上递增，而()10f =，于是()0f x ≥不成立．②当0a >时，由()0f x '>可得x a >，由()0f x '<可得0x a <<，所以()f x 在()0,a 上递减，在(),a +∞上递增，而()10f =，所以1a =．法3：（通过猜想减少分类讨论）由11ln 2022f a ⎛⎫=-+≥ ⎪⎝⎭可得12ln 2a ≥．()1a f x x '=-，由()0f x '>可得x a >，由()0f x '<可得0x a <<，所以()f x 在()0,a 上递减，在(),a +∞上递增，而()10f =，所以1a =．（2）当1a =时()1ln 0f x x x =--≥，即ln 1x x ≤-，则有()ln 1x x +≤，当且仅当0x =时等号成立，所以11ln 122kk ⎛⎫+< ⎪⎝⎭，*k ∈N ，于是2111ln 1ln 1ln 1222n ⎛⎫⎛⎫⎛⎫++++++< ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭21111112222n n +++=-<，所以2111111e 222n ⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++< ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭．当3n =时，23111359135111222224864⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++=⨯⨯=> ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭，于是m 的最小值为3． 112n ⎫⎛⎫+⎪⎪⎭⎝⎭较麻烦．考虑取对数，将不等式等价转化为ln ln 1⎛⎛+++ ⎝容易联想到与ln x 有关的常用不等式()ln 1x x +≤．模块2 练习巩固 整合提升练习1：已知函数()ln 1a x bf x x x=++，曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程为230x y +-=．（1）求a 、b 的值；（2）证明：当0x >，且1x ≠时，()ln 1xf x x >-． 【解析】（1）()()221ln 1x a x b x f x x x +⎛⎫- ⎪⎝⎭'=-+． 由于直线230x y +-=的斜率为12-，且过点()1,1，所以()()11112f f ⎧=⎪⎨'=-⎪⎩，即1122b ab =⎧⎪⎨-=-⎪⎩，解得1a =，1b =． 【证明】（2）由（1）知()ln 11x f x x x =++，所以()ln ln 1ln 111x x xf x x x x x >⇔+>-+- ()222ln 12110ln 0112x H x x x x x x x ⎡⎤⎛⎫⇔+>⇔=--> ⎪⎢⎥--⎝⎭⎣⎦．构造函数()11ln 2h x x x x ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭（0x >），则()()22211111022x h x x x x -⎛⎫'=-+=-≤ ⎪⎝⎭，于是()h x 在()0,+∞上递减．当01x <<时，()h x 递减，所以()()10h x h >=，于是()()2101H x h x x =>-；当1x >时，()h x 递减，所以()()10h x h <=，于是()()2101H x h x x =>-． 综上所述，当0x >，且1x ≠时，()ln 1xf x x >-．练习2：已知函数()()211ln 2ex bf x ax x ax bx =+--+（a 、b ∈R ）．（1）若12a b ==，求函数()()ln ex bF x f x ax x =--的单调区间；（2）若1a =，1b =-，求证：()221ln 12e 2f x ax bx x -++>--．【解析】（1）当12a b ==，()211ln 42F x x x x =--，()()()21111222x x F x x x x +-'=--=-．由()0F x '>可得01x <<，由()0F x '<可得1x >，所以()F x 的递增区间为()0,1，递减区间为()1,+∞．【证明】（2）若1a =，1b =-，()222112ln 12e ln 12e ex f x ax bx x x x -++>--⇔->--．令()1ln e x G x x x =-，则()1ln 1e x G x x '=++，()11e e e x x xx G x x x -''=-=．设()e x h x x =-，则()e 10x h x '=->，所以()h x 在()0,+∞上递增，所以()()01h x h >=，所以()0G x ''>，所以()G x '在()0,+∞上递增．又因为1e 1e 0e G -⎛⎫'=> ⎪⎝⎭，21e 21e 10e G -⎛⎫'=-< ⎪⎝⎭，所以()G x '恰有一个零点0211,e e x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭，即()0001ln 10e x G x x '=++=，且当00x x <<时，()0G x '<，当0x x >时，()0G x '>，所以()G x 在()00,x 上递减，在()0,x +∞上递增，所以()()00000001ln ln ln 1ex G x G x x x x x x ≥=-=++．设()ln ln 1x x x x ϕ=++，211,e e x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭，则()11ln 11e 0x x x ϕ'=++>-+>，所以()x ϕ在211,e e ⎛⎫ ⎪⎝⎭上递增，所以()02222211112ln ln 11e ee e e x ϕϕ⎛⎫>=++=-- ⎪⎝⎭．命题获证．练习3：已知函数()e e ln x f x x x =+．（1）求曲线()y f x =在()()1,1f 处的切线方程； （2）求证：()2e f x x ≥．【解析】（1）()()e e 1ln x f x x '=++，所以()12e f '=，又()1e f =，所以()y f x =在()()1,1f 处的切线方程为()e 2e 1y x -=-，即2e e y x =-．【证明】（2）法1：()2212e e e ln e e ln 0x x f x x x x x x x x -≥⇔+≥⇔+-≥，构造函数()12e ln x g x x x x -=+-，则()1e 1ln 2x g x x x -'=++-，()11e 2x g x x-''=+-，()121e x g x x -'''=-．因为()g x '''在()0,+∞上递增，且()10g '''=，所以当01x <<时，()0g x '''<，当1x >时，()0g x '''>，所以()g x ''在()0,1上递减，在()1,+∞上递增，所以()()10g x g ''''≥=，于是()g x '在()0,+∞上递增，又因为()10g '=，所以当01x <<时，()0g x '<，()g x 递减，当1x >时，()0g x '>，()g x 递增，所以()()10g x g ≥=，命题获证．法2：()122e e e e ln e ln 0x xf x x x x x x x x -≥⇔+≥⇔+-≥，构造函数()1e ln x G x x x x-=+-，则()()()()()11122221e e 1e 111x x x x x x x x x G x x xx x -------+-'=+-==．令()1e x H x x -=-，则()1e 1x H x -'=-，由()0H x '>可得1x >，由()0H x '<可得01x <<，于是()H x 在()0,1上递减，在()1,+∞上递增，于是()()10H x H ≥=．于是当01x <<时，()0G x '<，当1x >时，()0G x '>，所以()G x 在()0,1上递减，在()1,+∞上递增，于是()()10G x G ≥=，命题获证．构造的不等式两端的函数凸性一致，且寻找隔离曲线的难度大，不容易证明．考虑到函数()12e ln x g x x x x -=+-的形式不算太复杂，可通过多次求导证明其在x 轴的上方（有且仅有一单的原因在于()G x 当中的ln x 比较“单纯”，求导一次就能消去ln x ．练习4：设函数()()ln 1f x x =+，()()g x xf x '=，0x ≥，其中()f x '是()f x 的导函数．（1）若()()f x ag x ≥恒成立，求实数a 的取值范围；（2）设*n ∈N ，比较()()()12g g g n +++与()n f n -的大小，并加以证明． 【解析】（1）()11f x x '=+，所以()1x g x x=+． 法1：（分离参数法）当0x =时，()()f x ag x ≥恒成立．当0x >时，()()f x ag x ≥在()0,+∞上恒成立()()()()()1ln 1f x x x a F x g x x ++⇔≤==在()0,+∞上恒成立．()()2ln 1x x F x x -+'=，令()()ln 1G x x x =-+，则()01x G x x'=>+，所以()G x 在()0,+∞上递增，于是()()00G x G >=，即()0F x '>，所以()F x 在()0,+∞上递增．由洛必达法则，可得()()()001ln 11ln 1lim lim 11x x x x x x ++→→++++==，所以1a ≤，于是实数a 的取值范围为(],1-∞．法2：（不猜想直接用最值法）令()()()()ln 11ax h x f x ag x x x=-=+-+，则()()()()22111111a x ax x a h x x x x +--+'=-=+++，令()0h x '=，得1x a =-． ①当10a -≤，即1a ≤时，()0h x '≥在[)0,+∞上恒成立，所以()h x 在[)0,+∞上递增，所以()()00h x h >=，所以当1a ≤时，()0h x ≥在[)0,+∞上恒成立．②当10a ->，即1a >时，()h x 在()0,1a -上递减，在()1,a -+∞上递增，所以当1x a =-时()h x 取到最小值，于是()()1ln 1h x h a a a ≥-=-+．设()ln 1a a a ϕ=-+，1a >，则()110a aϕ'=-<，所以函数()a ϕ在()1,+∞上递减，所以()()10a ϕϕ<=，即()10h a -<，所以()0h x ≥不恒成立．综上所述，实数a 的取值范围为(],1-∞．（2）设*n ∈N ，比较()()()12g g g n +++与()n f n -的大小，并加以证明．（2）()()()1212231n g g g n n +++=++++，()()ln 1n f n n n -=-+，比较结果为：()()()()12g g g n n f n +++>-．证明如下．上述不等式等价于()111ln 1231n n +>++++．为证明该式子，我们首先证明11ln 1i i i +>+． 法1：在（1）中取1a =，可得()ln 11x x x +>+，令1x i =，可得11ln 1i i i +>+．令1,2,,i n =可得21ln 12>，31ln 23>，…，11ln 1n n n +>+，相加可得()111ln 1231n n +>++++，命题获证．法2：令1t i =，则()11ln ln 111i t t i i t +>⇔+>++，构造函数()()ln 11t F t t t=+-+，01t <<，则()()()22110111t F t t t t '=-=>+++，于是()F t 在()0,1上递增，所以()()00F t F >=，于是11ln 1i i i +>+． 下同法1． 练习5：已知函数()()1ln 2f x x a x x =-+（其中a ∈R ）． （1）若曲线()y f x =在点()()00,xf x 处的切线方程为12y x =，求a 的值； （2）若12e a <<e 是自然对数的底数），求证：()0f x >． 【解析】（1）()3ln 2a f x x x '=-+，依题意，有()00000000121ln 231ln 22y x y x a x x a x x ⎧=⎪⎪⎪=-+⎨⎪⎪-+=⎪⎩，解得011x a =⎧⎨=⎩或01x a a =⎧⎨=⎩，所以1a =． （2）法1：令()()g x f x '=，则()21a g x x x '=+，因为12ea <<()0g x '>，即()g x 在()0,+∞上递增．因为311ln ln 02222222a a a a g a ⎛⎫=-+=-<-= ⎪⎝⎭，()3111ln ln ln 0222e 2a g a a a a =-+=+>+=，所以()g x 在,2a a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上有唯一零点0x ．当00x x <<时，()0g x <，当0x x >时，()0g x >，所以()f x 在()00,x 上递减，在()0,x +∞上递增，所以当0x x =时，()f x 取到最小值()()00001ln 2f x x a x x =-+．因为()0003ln 02ag x x x =-+=，所以003ln 2a x x =-，所以()()00003122a f x x a x x ⎛⎫=--+= ⎪⎝⎭ ()()()2220000000051125222222a x a x ax a x a x a x x x --+=--+=---，因为0,2a x a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭，所以()00f x >，所以当12ea <<()0f x >． 法2：当x a =时，()02a f a =>． 当x a ≠时，()()()()1ln 0ln 022x f x x a x x x a x x a ⎡⎤=-+>⇔-+>⎢⎥-⎢⎥⎣⎦．令()()ln 2x F x x x a =+-，则()()()()()()22222221252222x a x a a x ax a F x x x a x x a x x a ---+'=-==---，由()0F x '>可得02a x <<或2x a >，由()0F x '<可得2a x a <<或2a x a <<，所以()F x 在0,2a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上递增，在,2a a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上递减，在(),2a a 上递减，在()2,a +∞上递增．因为112ln ln ln 022222222aa a a F a a ⎛⎫=+=-<-= ⎪⎛⎫⎝⎭- ⎪⎝⎭，()()21112ln 2ln 2ln 02222e 2a F a a a a a =+=+>+=-，所以当0x a <<时，()0F x <，所以()()()0f x x a F x =->，当x a >时，()0F x >，所以()()()0f x x a F x =->．。
利用导数证明不等式的常见题型及解题技巧
利用导数证明不等式的常见题型及解题技巧利用导数证明不等式的常见题型及解题技巧趣题引入已知函数x x x g ln )(= 设b a <<0， 证明：2ln )()2(2)()(0a b b a b g a g -<+-+< 分析：主要考查利用导数证明不等式的能力。
证明：1ln )(+='x x g ，设)2(2)()()(x a g x g a g x F +-+= 2ln ln )2()(21)2(2)()(''''x a x x a g x g x a g x g x F +-=+-=⨯+-=' 当a x <<0时 0)(<'x F ，当a x >时 0)(>'x F ，即)(x F 在),0(a x ∈上为减函数，在),(+∞∈a x 上为增函数∴0)()(min ==a F x F ，又a b > ∴0)()(=>a F b F ， 即0)2(2)()(>+-+b a g b g a g 设2ln )()2(2)()()(a x x a g x g a g x G --+-+= )ln(ln 2ln 2ln ln )(x a x x a x x G +-=-+-='∴ 当0>x 时，0)('<x G ，因此)(x G 在区间),0(+∞上为减函数；因为0)(=a G ，又a b > ∴0)()(=<a G b G ，即 02ln )()2(2)()(<--+-+a x x a g x g a g 故2ln )()2(2)()(a x x a g x g a g -<+-+ 综上可知，当 b a <<0时，2ln )()2(2)()(0a b b a b g a g -<+-+< 本题在设辅助函数时，考虑到不等式涉及的变量是区间的两个端点，因此，设辅助函数时就把其中一个端点设为自变量，范例中选用右端点，读者不妨设为左端点试一试，就能体会到其中的奥妙了。
利用导数证明不等式的四大策略
，
，
。
ｘ一１
求证： 当 ／ ＞ １ １ １ ４ ， ， ） ＞ ｇ （ ｘ ） 。
３ 两个函数的最值法
厂 ’ （ 一
） ＝ 。 ， 所 以
分析： 要证＿ 厂 ） ＞ ｇ ） ， 即证 Ｆ ） ＝ 厂 ） 一 ｇ ） ＞ ｏ ， 亦 证， ＞ ０ 。
分 析 ： （ １ ） 易 求 ｋ＝ｌ。 （ ２） 由（ １ ） 知
以 当 ≥ ｌ 时， Ｆ ’ ） ≥ ０ ， Ｆ ） 在（ １ ， ＋ ∞ ） 单 调
递 增。 ． ・ ． Ｆ ） ≥ Ｆ （ １ ） ＝ １ ０ 即， ） ｇ ）
。
／ ） ＝
， ） ＝
１ 营 一
分析 ： ・ ． ・ ａ≤一 ， ． 。 ． ａ ｘ ￣ － 。 ＜ 要证 甜 ＋
１最值 法
：
＞ ２ １ ｎ ｘ ， ∈ （ １ ， ＋ ｏ 。 ） 。 Ｎ Ａｇ ） ＝ ｃ ｏ ｓ ｌ ＋ ｓ ｉ ｎ Ｘ ， Ｘ［ ０ ， ， ｒ 】 ， 只 需证 ２ ＋ ｃ 。 ｓ
（ １ ） 厂 Ｇ ） ≥ ｇ ） §ｓ ｏ ｄ ． ≥ ｇ
（ ２ ） ／ Ｇ ） ≤ ｇ ） 营ｓ ｏ ｄ ． ＜ － ｇ （ Ｘ ） ｍ 。
存 在 唯 一 的 实 数 ｌ ， ｊ ， 使 ／ 。 （ ） ＝ ０ 。
） ）
设Ｆ ） ＝ ＿ 厂 ） 一 ｇ （ ） ＝ 詈 一 １ 一 ｌ ｎ ｘ ，
，
０ （ １ ） 厂 ） ≥ ｇ ） 营Ｆ ） ＝ ／ ） － ｇ （ ｘ ） ｌ ＞ 所 以ｇ ） 在（ １ ， ＋ ｏ 。 ） 单 调 递 增， ￣ｌ ＋ ｓ ｉ ｎ ｘ ， ∈ ［ ０ ， ］ 。 设几） ２ 川。 ｓ ｘ — ０ §Ｆ （ Ｘ ） ｍ 。 ≥ ０ ・ ． ｇ ） ＞ ｇ （ １ ） ： ０ ， 即 一 ＿ １ ２ ＞１ ｎ Ｘ ｉ ｎｘ－１ 则 ／ ・ ） ： 一 ｓ 一 ｃ 。 ｓ ： 一 Ｘ（ １ ， ＋ ） 。 ｓ （ ２ ） ／ ） ≤ ｇ ） §Ｆ ） ＝ ／ Ｇ ） ＿ ｇ Ｇ ） ≤ ｏ §Ｆ （ Ｘ ） ｍ ≤ ０ 综上当 ＞ ０ ， ≠ １ 时， ＿ 厂 （ ） ＞ — Ｉ ｎ ｘ 单调递增 ， 例１ ： 设ｇ ） ＝ ｉ ＋ ｌ ｎ ｘ ， ） ＝ ，
利用导数求解不等式恒成立问题的策略
值范围。
解析:因 为 f (x1 )-f (x2 )<a(x1 x2),所 以 f(x1)-ax1<f(x2)-ax2。
令 g(x)=f(x)-ax=x3 +ax2 -ax+ a2,则 g(x)在 (0,+ ∞ )上 单 调 递 增,g'(x) =3x2+2ax-a≥0对 x∈(0,+∞)恒成立。
令 h(x)=3x2 +2ax-a。
一,怎样 处 理 这 类 问 题 呢? 通 过 转 化 可 使 恒 成立问题 得 到 简 化,下 面 就 含 参 数 不 等 式 恒 成 立 问 题 的 解 题 策 略 举 例 说 明 ,仅 供 参 考 。
一、分离参数法
将原不等 式 分 离 参 数,转 化 为 不 含 有 参 数的函数 最 值 问 题,利 用 导 数 求 该 函 数 的 最 值 ,根 据 要 求 得 出 参 数 的 范 围 。
令 g(x)= -6lnx-3x-x 9,g'(x)= -3(x+3)(x-1)。
x2 当 0<x<1 时 ,g'(x)>0; 当 x>1时,g'(x)<0。 故 g(x)max=g(1)=-12,a≥-6。
二、函数最值法
函数,将另一个字母b 视为参数。 2.分离参数法遵循两点原 则:(1)已 知 不
x-x2
-
1。 x
令
g
(x )=x
-x2
-
1 ,则 x
g'(x)=
(1-x)(2x2 x2
+x+1)。
当
0<x
<1
时,g'(x)>0;当 x>1时,g'(x)<0。
利用导数证明不等式的四种常用方法
利用导数证明不等式的四种常用方法方法一：使用函数的单调性如果函数f(x)在区间[a,b]上单调递增（或递减），则对于任意的x1,x2∈[a,b]，有f(x1)≤f(x2)（或f(x1)≥f(x2)）。
举例说明：证明当x＞0时，e^x＞1+x。
我们考虑函数f(x)=e^x-(1+x)，取f'(x)=e^x-1、如果f'(x)≥0，则f(x)在x＞0上单调递增，且f(x)在x=0处取到最小值。
通过计算可得f'(x)≥0，所以f(x)在x＞0上单调递增，即e^x-(1+x)≥0。
即e^x＞1+x。
方法二：使用函数的极值点如果函数f(x)在一些点x0处取得极小值（或极大值），则该点附近的函数值也有相应的性质。
举例说明：证明(1+x)^n > 1+nx，其中n为自然数。
我们考虑函数f(x) = (1+x)^n - (1+nx)，取f'(x) = n(1+x)^(n-1) - n。
令f'(x) = 0，可得x = -1/(n-1)。
我们先考虑x ∈ (-∞, -1/(n-1))，在此区间上f'(x) > 0，所以f(x)在此区间上单调递增。
当x < -1/(n-1)时，有f(x) > f(-1/(n-1)) = 0。
所以在此区间上(1+x)^n > 1+nx。
同理可得，当x ∈ (-1/(n-1), +∞)时，也有(1+x)^n > 1+nx。
方法三：使用函数的凹凸性如果函数f(x)在一些区间上是凹的（或凸的），则函数的函数值也有相应的性质。
举例说明：证明当a＞0时，有√a≤(a+1)/2我们考虑函数f(x) = √x，取f''(x) = -x^(-3/2)。
我们知道，当f''(x)≥0时，函数f(x)在该区间上为凹函数。
计算可得f''(x)≥0，所以f(x)在[0, +∞)上为凹函数。
利用导数证明不等式的几种策略
利用导数证明不等式的几种策略导数在数学中起着至关重要的作用，不仅可以用来求函数的极值点和拐点，还可以用来证明不等式。
在证明不等式时，我们可以利用导数的性质来进行推导。
下面将介绍几种利用导数证明不等式的策略。
1.利用单调性证明不等式对于一个给定的函数，在其定义域内，如果函数在一段区间上是单调递增或者单调递减的，则可以利用该函数的导数证明一些不等式。
例如，我们要证明对于任意正实数x，有ln(x+1) < x。
我们可以设函数f(x) = x - ln(x+1)，然后计算导数f'(x) = 1 - 1/(x+1)。
观察导数的符号可以发现，当x > 0时，导数f'(x) < 0，即函数f(x)在x > 0上是单调递减的。
因此，我们可以得出结论：ln(x+1) < x 对于任意正实数x成立。
2.利用极值点证明不等式对于一个给定的函数，如果该函数在一些点处取得极大值或者极小值，我们可以通过证明该极值点处的函数值与其他点处的函数值之间的关系，来证明不等式。
例如，我们要证明对于任意非负实数x，有x^3-3x^2+1>=0。
我们可以设函数f(x)=x^3-3x^2+1，然后计算导数f'(x)=3x^2-6x。
观察导数的零点可以发现，f'(x)=0时，x=0或者x=2，即函数f(x)在x=0和x=2处取得极小值或者极大值。
进一步计算f(0)=1和f(2)=-1可以发现，f(0)是函数f(x)在其定义域内的最小值。
因此，我们可以得出结论：x^3-3x^2+1>=0对于任意非负实数x成立。
3.利用泰勒展开证明不等式对于一个给定的函数，在一些点的邻域内，我们可以使用该函数的泰勒展开式来近似表示该函数。
通过比较泰勒展开式的高阶项可以得出一些不等式。
例如，我们要证明对于任意正实数x，有e^x>x^2、我们可以使用泰勒展开式来近似表示函数e^x和函数x^2，在x=0处进行展开。
高考数学助手：导数中证明不等式技巧构造切线放缩二元变量凹凸反转
高考数学助手：导数中证明不等式技巧构造切线放缩二元变量凹凸反转
导数中不等式的证明是历年的高考中一个永恒的话题，由于不等式证明的灵活性，多样性，该考点也备受命题者的青睐。
今天将会通过五个方面系统的介绍一些常规的不等式的证明手段。
总的来说：
命题角度1 构造函数
命题角度2 放缩法
命题角度3 切线法
命题角度4 二元或多元不等式的证明思路
命题角度5 函数凹凸性的应用
这五种命题角度，五种解题方法，同学们一定要会呢！导数在高考中占的比重还是挺大的！。
利用导数证明不等式的几种方法
利用导数证明不等式的几种方法导数是微积分的一个重要概念，它可以用来研究函数的变化趋势和性质。
在证明不等式时，利用导数是一种常见的方法。
下面将介绍几种常用的利用导数证明不等式的方法。
一、极值点法这种方法的基本思路是通过求函数的导数，并找出函数的极值点，来确定不等式的成立条件。
具体步骤如下：1.求函数的导数。
2.找出导数存在的区间。
3.求出导数的零点即函数的极值点。
4.判断在极值点附近函数的变化情况，从而确定不等式的成立条件。
例如，我们要证明一个函数f(x)在区间[a,b]上是单调递增的。
则可以通过求函数的导数f'(x)，找出f'(x)的零点，然后判断f'(x)的符号来确定f(x)的变化趋势。
这种方法的特点是简单直观，容易理解和操作。
但是要求函数的导数存在，在一些特殊情况下可能无法使用。
二、Lagrange中值定理法Lagrange中值定理是微积分中的一个重要定理，它表明：如果一个函数在区间 [a, b] 上连续，并且在 (a, b) 上可导，则在 (a, b) 存在一个点 c，使得函数在 c 处的导数等于函数在 [a, b] 上的平均变化率。
利用这个定理，可以通过求函数在区间两个点处的导数差值，来推导出不等式。
具体步骤如下：1.假设函数在区间[a,b]上连续，并且在(a,b)上可导。
2.设点a和点b为函数的两个不同取值，即f(a)和f(b)。
3. 由Lagrange中值定理，存在点 c 在 (a, b) 上，使得 f'(c) = (f(b) - f(a)) / (b - a)。
4.判断f'(c)的符号，从而确定不等式的成立条件。
Lagrange中值定理法的优点是具有普适性，可以应用于各种函数。
但是要求函数在区间上连续，在一些特殊情况下可能无法使用。
三、Cauchy中值定理法Cauchy中值定理是微积分中的另一个重要定理，它是Lagrange中值定理的推广形式。
导数证明不等式的几个方法
导数证明不等式的几个方法在高等数学中，我们学习了很多种方法来证明不等式。
其中一种常见的方法是使用导数。
导数是用来描述函数变化率的概念，因此可以很好地用来证明不等式。
本文将介绍几种使用导数证明不等式的方法。
一、利用导数的正负性来证明不等式这种方法是最直接的方法之一、假设我们要证明一个函数f(x)在一个区间上大于等于0，我们可以先求出函数f(x)的导数f'(x)，然后根据f'(x)的正负性来判断f(x)的增减情况。
如果f'(x)大于等于0，则说明f(x)在整个区间上是递增的；如果f'(x)小于等于0，则说明f(x)在整个区间上是递减的。
根据递增或递减的性质，我们可以得出f(x)大于等于0的结论。
例如，我们要证明函数f(x)=x^2在区间[0,∞)上大于等于0。
首先求出f(x)的导数f'(x)=2x。
然后我们发现在整个区间上，f'(x)大于等于0，说明f(x)是递增的。
由于f(0)=0，因此可以得出f(x)大于等于0的结论。
二、利用导数的单调性来证明不等式这种方法是一种延伸和推广。
与前一种方法类似，我们可以根据导数的单调性来判断函数f(x)的增减情况。
如果f'(x)在一个区间上是递增的，那么f(x)在该区间上是凸的；如果f'(x)在一个区间上是递减的，那么f(x)在该区间上是凹的。
利用这个性质，我们可以得出一些重要的结论。
例如，如果我们要证明一个凸函数在一个区间上大于等于一个常数c，那么只需要证明在这个区间的两个端点上的函数值大于等于c，同时导数在这个区间上是递增的。
三、利用导数的极值来证明不等式这种方法利用了导数的极值特性。
如果一个函数f(x)在一些点x0处的导数为0，并且在这个点的左右两侧的导数符号发生了改变，那么我们可以得出结论，在x0处取得极值。
如果f(x)在x0处取得最大值，那么在这个点的左侧函数值都小于等于f(x0)，而在这个点的右侧函数值都大于等于f(x0)；反之，如果f(x)在x0处取得最小值，那么在这个点的左侧函数值都大于等于f(x0)，而在这个点的右侧函数值都小于等于f(x0)。
利用导数证明不等式的常用方法
利用导数证明不等式的常用方法导数是微积分中的重要理论工具，其应用十分广泛，其中一项应用就是证明不等式。
下面将介绍一些利用导数证明不等式的常用方法。
首先，我们需要明确一些基本概念和定理。
设函数f(x)在区间[a,b]上连续，(a,b)上可导，那么：1.如果f'(x)>0，那么f(x)在[a,b]上单调递增；如果f'(x)<0，那么f(x)在[a,b]上单调递减。
2.如果在(a,b)上f'(x)>g'(x)，则f(x)>g(x)。
3.如果在(a,b)上f'(x)≥g'(x)，则f(x)≥g(x)。
基于以上定理，我们将介绍三种常用的利用导数证明不等式的方法。
方法一：使用函数性质和导数的单调性这种方法适用于证明比较简单的不等式，主要步骤如下：1.首先，根据题目中给出的不等式，构造一个连续函数f(x)。
2.然后，求出f'(x)，根据导数的正负确定f(x)的单调性。
3.最后，根据f(x)的单调性和不等式的要求，得出不等式的成立。
例如，我们来证明当x>0时，有e^x>1+x：1.构造函数f(x)=e^x-1-x。
2.求导得到f'(x)=e^x-1，由于e^x>0，所以f'(x)>0。
3.根据f(x)的单调性，得出e^x-1-x在x>0时为递增函数。
4.由于f(0)=e^0-1-0=0，所以当x>0时，有f(x)>0，即e^x>1+x成立。
方法二：使用导数的比较性质这种方法适用于需要比较多个函数的不等式，主要步骤如下：1.首先，根据题目中给出的不等式，构造多个连续函数。
2.然后，求出这些函数的导数。
3.利用导数的比较性质，确定函数之间的大小关系。
4.最后，根据函数之间的大小关系和不等式的要求，得出不等式的成立。
例如，我们来证明当0 < x < 1时，有x < ln(1 + x)：1.构造函数f(x) = ln(1 + x) - x。
高中解题方法利用导数解决不等式系列问题
（ 2）对于 f ( x ) g ( x ) 构造函数 h( x ) f ( x ) g ( x ) 利用导数很难利用单调性。也 可以考虑 f ( x ) min g ( x ) max ，分别求两函数的最值。从而判断大小。 例如：(2016 年山东高考题改编）已知 f ( x ) ( x ln x ) 证明： f ( x ) f ( x )
后根本求不出最值（或极限值）那么就需分类讨论法。 上面的习题也可以用分类讨论法：
{ 1 或 1 1 法二（分类讨论法）令 g ( x ) 2ax 2a 1 ， x , 由题意得 g ( )0 2 3 2
{a 0 1
g ( x ) 1 a 1 。 或 a 0 g ( )0
2
（ e 为自然对数的底数）使得 f ( x ) 0 成立，求实数 a 取值范围。 解：令 g (b) xb x a ln x ， b 2,1 g (b) 0 恒成立 g (b) max 0
2
第 2 页
由 g (b) 为 单 调 递 增 的 一 次 函 数 ， 所 以 g (b) max g ( 1) x x a ln x 。 得
利用导数如何解决“不等式”问题
函数与不等式的问题是高考命题的热点，在利用导数解决不等式问题主要有两种形式： 一、 f ( x ) g ( x )( f ( x ) g ( x )) 型；在区间 D 上成立的基本方法有 （1）一般优先是考虑构造函数 h( x ) f ( x ) g ( x ) ，然后根据函数的单调性，或者 函数的最值证明函数 h( x ) 0 ，其中一个重要的技巧就是找到函数 h( x ) 在什么地方对于 0， 这往往是解决问题的突破口。 例如：设 f ( x ) ln( x 1) ，求证：当 x 0 时 f ( x ) 证明：令 g ( x ) f ( x )
高考数学复习：利用导数证明不等式
3
f(-1)=e,f(1)=e,f(2)=0,
∴函数 f(x)在区间[-1,2]的最大值为 e,最小值为 0. ....................................... 5 分
(2)证明 令
1 2
x 1 2
g(x)=f(x)-2x +x-2e=(2-x)e -2x +x-2e,则
解得x=2,当x∈(2,+∞)时,g'(x)<0;
当x∈(0,2)时,g'(x)>0,
∴g(x)在(2,+∞)内单调递减,在(0,2)内单调递增,可得g(x)max=f(2)=e2+2.
由于12>e2+2,即f(x)min>g(x)max,所以f(x)>g(x),
故当x>0时,f(x)>-x3+3x2+(3-x)ex.
3(3 -1)
=
3(-1)(2 ++1)
.
令f'(x)=0可得x=1,当x∈(1,+∞)时,f'(x)>0;当x∈(0,1)时,f'(x)<0,
∴f(x)在(1,+∞)内单调递增,在(0,1)内单调递减.
(2)证明 由(1)可得f(x)min=f(1)=12.
令g(x)=-x3+3x2+(3-x)ex,则g'(x)=-3x2+6x-ex+(3-x)ex=(2-x)(ex+3x),由g'(x)=0,
所以g(a)的单调递减区间是(1,+∞),单调递增区间是(0,1),
所以g(a)≤g(1)=0,即ln a≤a-1.
利用导数证明不等式的方法
利用导数证明不等式的方法导数是微积分中的重要概念，它可以用来研究函数在不同点的变化趋势。
在数学中，不等式是一种比较两个数或两个函数大小关系的方式。
结合导数和不等式的概念，我们可以利用导数来证明不等式。
让我们回顾一下导数的定义。
对于一个函数f(x)，在某一点a处的导数f'(a)表示函数在该点处的变化率。
导数可以通过求取函数的极限来计算，也可以通过求取函数的斜率来计算。
导数的正负可以表示函数的增减性，即导数大于0表示函数在该点处递增，导数小于0表示函数在该点处递减。
利用导数证明不等式的方法主要有以下几种：1. 利用导数的正负性：假设我们要证明一个不等式f(x) > g(x)，我们可以先求取函数f(x)和g(x)的导数，然后观察导数的正负性。
如果在某一区间上，f'(x) > g'(x)，则可以得出在该区间上f(x) > g(x)。
举个例子，我们要证明对于所有的x，函数f(x) = x^2 + 3x + 2大于函数g(x) = 2x + 1。
首先，求取f(x)和g(x)的导数分别为f'(x) = 2x + 3和g'(x) = 2。
然后观察导数的正负性，我们发现在所有的x上，f'(x) > g'(x)，因此可以得出对于所有的x，f(x) > g(x)。
2. 利用导数的单调性：如果一个函数在某一区间上是单调递增或单调递减的，那么我们可以根据函数值的大小关系得出不等式的成立。
举个例子，我们要证明对于所有的x大于0，函数f(x) = x^2 + 3x + 2大于函数g(x) = 2x + 1。
首先，求取f(x)和g(x)的导数分别为f'(x) = 2x + 3和g'(x) = 2。
然后观察导数的单调性，我们发现f'(x)是一个递增函数，因此可以得出在x大于0的区间上，f(x)也是一个递增函数。
又因为在x大于0的区间上，f(0) = 2大于g(0) = 1，所以可以得出对于所有的x大于0，f(x) > g(x)。
高考数学考点归纳之利用导数证明不等式
高考数学考点归纳之利用导数证明不等式考点一 单变量不等式的证明 方法一 移项作差构造法证明不等式[例1] 已知函数f (x )＝1－ln x x ，g (x )＝a e e x ＋1x －bx (e 为自然对数的底数)，若曲线y ＝f (x )与曲线y ＝g (x )的一个公共点是A (1,1)，且在点A 处的切线互相垂直．(1)求a ，b 的值；(2)求证：当x ≥1时，f (x )＋g (x )≥2x .[解] (1)因为f (x )＝1－ln xx ，所以f ′(x )＝ln x －1x 2，f ′(1)＝－1.因为g (x )＝a e e x ＋1x －bx ，所以g ′(x )＝－a e e x －1x2－b .因为曲线y ＝f (x )与曲线y ＝g (x )的一个公共点是A (1,1)，且在点A 处的切线互相垂直， 所以g (1)＝1，且f ′(1)·g ′(1)＝－1， 即g (1)＝a ＋1－b ＝1，g ′(1)＝－a －1－b ＝1， 解得a ＝－1，b ＝－1.(2)证明：由(1)知，g (x )＝－e e x ＋1x ＋x ，则f (x )＋g (x )≥2x ⇔1－ln x x －e e x －1x ＋x ≥0.令h (x )＝1－ln x x －e e x －1x＋x (x ≥1)，则h ′(x )＝－1－ln x x 2＋e e x ＋1x 2＋1＝ln x x 2＋ee x ＋1. 因为x ≥1，所以h ′(x )＝ln x x 2＋eex ＋1＞0，所以h (x )在[1，＋∞)上单调递增，所以h (x )≥h (1)＝0， 即1－ln x x －e e x －1x ＋x ≥0，所以当x ≥1时，f (x )＋g (x )≥2x .[解题技法]待证不等式的两边含有同一个变量时，一般地，可以直接构造“左减右”的函数，利用导数研究其单调性，借助所构造函数的单调性即可得证．方法二 隔离审查分析法证明不等式[例2] (2019·长沙模拟)已知函数f (x )＝e x 2－x ln x ．求证：当x ＞0时，f (x )＜x e x ＋1e .[证明] 要证f (x )＜x e x ＋1e ，只需证e x －ln x ＜e x ＋1e x ，即e x －e x ＜ln x ＋1e x .令h (x )＝ln x ＋1e x (x ＞0)，则h ′(x )＝e x －1e x2，易知h (x )在⎝⎛⎭⎫0，1e 上单调递减，在⎝⎛⎭⎫1e ，＋∞上单调递增，则h (x )min ＝h ⎝⎛⎭⎫1e ＝0，所以ln x ＋1e x≥0. 再令φ(x )＝e x －e x ，则φ′(x )＝e －e x ，易知φ(x )在(0,1)上单调递增，在(1，＋∞)上单调递减，则φ(x )max ＝φ(1)＝0，所以e x －e x ≤0.因为h (x )与φ(x )不同时为0，所以e x －e x ＜ln x ＋1e x ，故原不等式成立．[解题技法]若直接求导比较复杂或无从下手时，可将待证式进行变形，构造两个都便于求导的函数，从而找到可以传递的中间量，达到证明的目标．方法三、放缩法证明不等式[例3] 已知函数f (x )＝ax －ln x －1. (1)若f (x )≥0恒成立，求a 的最小值； (2)求证：e －xx＋x ＋ln x －1≥0；(3)已知k (e －x ＋x 2)≥x －x ln x 恒成立，求k 的取值范围． [解] (1)f (x )≥0等价于a ≥ln x ＋1x .令g (x )＝ln x ＋1x (x ＞0)，则g ′(x )＝－ln xx2，所以当x ∈(0,1)时，g ′(x )＞0，当x ∈(1，＋∞)时，g ′(x )＜0，则g (x )在(0,1)上单调递增，在(1，＋∞)上单调递减，所以g (x )max ＝g (1)＝1，则a ≥1， 所以a 的最小值为1.(2)证明：当a ＝1时，由(1)得x ≥ln x ＋1， 即t ≥ln t ＋1(t ＞0)．令e －xx ＝t ，则－x －ln x ＝ln t ， 所以e －xx ≥－x －ln x ＋1，即e －xx＋x ＋ln x －1≥0. (3)因为k (e －x＋x 2)≥x －x ln x 恒成立，即k ⎝⎛⎭⎫e－xx ＋x ≥1－ln x 恒成立，所以k ≥1－ln xe －x x ＋x ＝－e －xx ＋x ＋ln x －1e －xx ＋x ＋1， 由(2)知e －xx ＋x ＋ln x －1≥0恒成立，所以－e －xx＋x ＋ln x －1e －xx ＋x ＋1≤1，所以k ≥1. 故k 的取值范围为[1，＋∞)． [解题技法]导数的综合应用题中，最常见就是e x 和ln x 与其他代数式结合的难题，对于这类问题，可以先对e x 和ln x 进行放缩，使问题简化，便于化简或判断导数的正负．常见的放缩公式如下：(1)e x ≥1＋x ，当且仅当x ＝0时取等号； (2)e x ≥e x ，当且仅当x ＝1时取等号；(3)当x ≥0时，e x ≥1＋x ＋12x 2, 当且仅当x ＝0时取等号；(4)当x ≥0时，e x ≥e2x 2＋1, 当且仅当x ＝0时取等号；(5)x －1x≤ln x ≤x －1≤x 2－x ，当且仅当x ＝1时取等号；(6)当x ≥1时，2(x －1)x ＋1≤ln x ≤x －1x ，当且仅当x ＝1时取等号．考点二 双变量不等式的证明[典例] 已知函数f (x )＝ln x －12ax 2＋x ，a ∈R.(1)当a ＝0时，求函数f (x )的图象在(1，f (1))处的切线方程；(2)若a ＝－2，正实数x 1，x 2满足f (x 1)＋f (x 2)＋x 1x 2＝0，求证：x 1＋x 2≥5－12.[解] (1)当a ＝0时，f (x )＝ln x ＋x ，则f (1)＝1，所以切点为(1,1)，又因为f ′(x )＝1x ＋1，所以切线斜率k ＝f ′(1) ＝2，故切线方程为y －1＝2(x －1)，即2x －y －1＝0. (2)证明：当a ＝－2时，f (x )＝ln x ＋x 2＋x (x ＞0)． 由f (x 1)＋f (x 2)＋x 1x 2＝0，即ln x 1＋x 21＋x 1＋ln x 2＋x 22＋x 2＋x 1x 2＝0，从而(x 1＋x 2)2＋(x 1＋x 2)＝x 1x 2－ln(x 1x 2)， 令t ＝x 1x 2，设φ(t )＝t －ln t (t ＞0)， 则φ′(t )＝1－1t ＝t －1t，易知φ(t )在区间(0,1)上单调递减，在区间(1，＋∞)上单调递增，所以φ(t )≥φ(1)＝1， 所以(x 1＋x 2)2＋(x 1＋x 2)≥1， 因为x 1＞0，x 2＞0，所以x 1＋x 2≥5－12成立． [解题技法]破解含双参不等式的证明的关键一是转化，即由已知条件入手，寻找双参所满足的关系式，并把含双参的不等式转化为含单参的不等式；二是巧构造函数，再借用导数，判断函数的单调性，从而求其最值；三是回归双参的不等式的证明，把所求的最值应用到双参不等式，即可证得结果． [题组训练]已知函数f (x )＝ln x ＋ax .(1)求f (x )的最小值；(2)若方程f (x )＝a 有两个根x 1，x 2(x 1＜x 2)，求证：x 1＋x 2＞2a . 解：(1)因为f ′(x )＝1x －a x 2＝x －ax2(x ＞0)，所以当a ≤0时，f (x )在(0，＋∞)上单调递增，函数无最小值． 当a ＞0时，f (x )在(0，a )上单调递减，在(a ，＋∞)上单调递增． 函数f (x )在x ＝a 处取最小值f (a )＝ln a ＋1.(2)证明：若函数y ＝f (x )的两个零点为x 1，x 2(x 1＜x 2)， 由(1)可得0＜x 1＜a ＜x 2.令g (x )＝f (x )－f (2a －x )(0＜x ＜a )，则g ′(x )＝(x －a )⎣⎡⎦⎤1x 2－1(2a －x )2＝－4a (x －a )2x 2(2a －x )2＜0，所以g (x )在(0，a )上单调递减，g (x )＞g (a )＝0， 即f (x )＞f (2a －x )．令x ＝x 1＜a ，则f (x 1)＞f (2a －x 1)，所以f (x 2)＝f (x 1)＞f (2a －x 1)， 由(1)可得f (x )在(a ，＋∞)上单调递增，所以x 2＞2a －x 1， 故x 1＋x 2＞2a .考点三 证明与数列有关的不等式[典例] 已知函数f (x )＝ln(x ＋1)＋ax ＋2.(1)若x ＞0时，f (x )＞1恒成立，求a 的取值范围； (2)求证：ln(n ＋1)＞13＋15＋17＋…＋12n ＋1(n ∈N *)．[解] (1)由ln(x ＋1)＋ax ＋2＞1，得 a ＞(x ＋2)－(x ＋2)ln(x ＋1)． 令g (x )＝(x ＋2)[1－ln(x ＋1)]，则g ′(x )＝1－ln(x ＋1)－x ＋2x ＋1＝－ln(x ＋1)－1x ＋1.当x ＞0时，g ′(x )＜0，所以g (x )在(0，＋∞)上单调递减． 所以g (x )＜g (0)＝2，故a 的取值范围为[2，＋∞)． (2)证明：由(1)知ln(x ＋1)＋2x ＋2＞1(x ＞0)， 所以ln(x ＋1)＞xx ＋2.令x ＝1k(k ＞0)，得ln ⎝⎛⎭⎫1k ＋1＞1k1k ＋2， 即ln k ＋1k ＞12k ＋1.所以ln 21＋ln 32＋ln 43＋…＋ln n ＋1n ＞13＋15＋17＋…＋12n ＋1，即ln(n ＋1)＞13＋15＋17＋…＋12n ＋1(n ∈N *)．[解题技法]证明与数列有关的不等式的策略(1)证明此类问题时常根据已知的函数不等式，用关于正整数n 的不等式替代函数不等式中的自变量．通过多次求和达到证明的目的．此类问题一般至少有两问，已知的不等式常由第一问根据待证式的特征而得到．(2)已知函数式为指数不等式(或对数不等式)，而待证不等式为与对数有关的不等式(或与指数有关的不等式)，还要注意指、对数式的互化，如e x ＞x ＋1可化为ln(x ＋1)＜x 等．[题组训练](2019·长春质检)已知函数f (x )＝e x ，g (x )＝ ln(x ＋a )＋b .(1)若函数f (x )与g (x )的图象在点(0,1)处有相同的切线，求a ，b 的值； (2)当b ＝0时，f (x )－g (x )＞0恒成立，求整数a 的最大值；(3)求证：ln 2＋(ln 3－ln 2)2＋(ln 4－ln 3)3＋…＋[ln(n ＋1)－ln n ]n ＜ee －1(n ∈N *)．解：(1)因为函数f (x )和g (x )的图象在点(0,1)处有相同的切线，所以f (0)＝g (0)且f ′(0)＝g ′(0)，又因为f ′(x )＝e x ，g ′(x )＝1x ＋a，所以1＝ln a ＋b,1＝1a ，解得a ＝1，b ＝1.(2)现证明e x ≥x ＋1，设F (x )＝e x －x －1，则F ′(x )＝e x －1，当x ∈(0，＋∞)时，F ′(x )＞0，当x ∈(－∞，0)时，F ′(x )＜0，所以F (x )在(0，＋∞)上单调递增，在(－∞，0)上单调递减，所以F (x )min ＝F (0)＝0，即F (x )≥0恒成立，即e x ≥x ＋1.同理可得ln(x ＋2)≤x ＋1，即e x ＞ln(x ＋2)， 当a ≤2时，ln(x ＋a )≤ln(x ＋2)＜e x ， 所以当a ≤2时，f (x )－g (x )＞0恒成立．当a ≥3时，e 0＜ln a ，即e x －ln(x ＋a )＞0不恒成立． 故整数a 的最大值为2.(3)证明：由(2)知e x ＞ln(x ＋2)，令x ＝－n ＋1n ，则e －n ＋1n ＞ln ⎝⎛⎭⎫－n ＋1n ＋2， 即e－n ＋1＞⎣⎡⎦⎤ln ⎝⎛⎭⎫－n ＋1n ＋2n＝[ln(n ＋1)－ln n ]n ，所以e 0＋e －1＋e －2＋…＋e －n ＋1＞ln 2＋(ln 3－ln 2)2＋(ln 4－ln 3)3＋…＋[ln(n ＋1)－ln n ]n ，又因为e 0＋e －1＋e －2＋…＋e －n ＋1＝1－1e n1－1e ＜11－1e＝e e －1，所以ln 2＋(ln 3－ln 2)2＋(ln 4－ln 3)3＋…＋[ln(n ＋1)－ln n ]n ＜ee －1.[课时跟踪检测]1．(2019·唐山模拟)已知f (x )＝12x 2－a 2ln x ，a ＞0.(1)求函数f (x )的最小值；(2)当x ＞2a 时，证明：f (x )－f (2a )x －2a ＞32a .解：(1)函数f (x )的定义域为(0，＋∞)， f ′(x )＝x －a 2x ＝(x ＋a )(x －a )x.当x ∈(0，a )时，f ′(x )＜0，f (x )单调递减； 当x ∈(a ，＋∞)时，f ′(x )＞0，f (x )单调递增．所以当x ＝a 时，f (x )取得极小值，也是最小值，且f (a )＝12a 2－a 2ln a .(2)证明：由(1)知，f (x )在(2a ，＋∞)上单调递增， 则所证不等式等价于f (x )－f (2a )－32a (x －2a )＞0.设g (x )＝f (x )－f (2a )－32a (x －2a )，则当x ＞2a 时，g ′(x )＝f ′(x )－32a ＝x －a 2x －32a＝(2x ＋a )(x －2a )2x＞0，所以g (x )在(2a ，＋∞)上单调递增， 当x ＞2a 时，g (x )＞g (2a )＝0， 即f (x )－f (2a )－32a (x －2a )＞0，故f (x )－f (2a )x －2a＞32a . 2．(2018·黄冈模拟)已知函数f (x )＝λln x －e －x (λ∈R)． (1)若函数f (x )是单调函数，求λ的取值范围； (2)求证：当0＜x 1＜x 2时，e1－x 2－e1－x 1＞1－x 2x 1.解：(1)函数f (x )的定义域为(0，＋∞)， ∵f (x )＝λln x －e －x ， ∴f ′(x )＝λx ＋e －x ＝λ＋x e －xx，∵函数f (x )是单调函数，∴f ′(x )≤0或f ′(x )≥0在(0，＋∞)上恒成立，①当函数f (x )是单调递减函数时，f ′(x )≤0，∴λ＋x e －x x ≤0，即λ＋x e －x ≤0，λ≤－x e －x＝－x ex .令φ(x )＝－xe x ，则φ′(x )＝x －1ex ，当0＜x ＜1时，φ′(x )＜0；当x ＞1时，φ′(x )＞0，则φ(x )在(0,1)上单调递减，在(1，＋∞)上单调递增，∴当x ＞0时，φ(x )min ＝φ(1)＝－1e ，∴λ≤－1e.②当函数f (x )是单调递增函数时，f ′(x )≥0，∴λ＋x e －x x ≥0，即λ＋x e －x ≥0，λ≥－x e －x＝－x ex ，由①得φ(x )＝－xe x 在(0,1)上单调递减，在(1，＋∞)上单调递增，又∵φ(0)＝0，当x ―→＋∞时，φ(x )＜0，∴λ≥0.综上，λ的取值范围为⎝⎛⎦⎤－∞，－1e ∪[0，＋∞)． (2)证明：由(1)可知，当λ＝－1e 时，f (x )＝－1e ln x －e －x 在(0，＋∞)上单调递减，∵0＜x 1＜x 2，∴f (x 1)＞f (x 2)，即－1e ln x 1－e －x 1＞－1e ln x 2－e －x 2，∴e1－x 2－e1－x 1＞ln x 1－ln x 2.要证e1－x 2－e1－x 1＞1－x 2x 1，只需证ln x 1－ln x 2＞1－x 2x 1，即证ln x 1x 2＞1－x 2x 1，令t ＝x 1x 2，t ∈(0,1)，则只需证ln t ＞1－1t，令h (t )＝ln t ＋1t －1，则当0＜t ＜1时，h ′(t )＝t －1t2＜0，∴h (t )在(0,1)上单调递减，又∵h (1)＝0，∴h (t )＞0，即ln t ＞1－1t ，故原不等式得证．3．(2019·贵阳模拟)已知函数f (x )＝kx －ln x －1(k ＞0)． (1)若函数f (x )有且只有一个零点，求实数k 的值； (2)求证：当n ∈N *时，1＋12＋13＋…＋1n＞ln(n ＋1)．解：(1)∵f (x )＝kx －ln x －1，∴f ′(x )＝k －1x ＝kx －1x (x ＞0，k ＞0)；当0＜x ＜1k时，f ′(x )＜0；当x ＞1k时，f ′(x )＞0.∴f (x )在⎝⎛⎭⎫0，1k 上单调递减，在⎝⎛⎭⎫1k ，＋∞上单调递增， ∴f (x )min ＝f ⎝⎛⎭⎫1k ＝ln k ， ∵f (x )有且只有一个零点， ∴ln k ＝0，∴k ＝1.(2)证明：由(1)知x －ln x －1≥0，即x －1≥ln x ，当且仅当x ＝1时取等号， ∵n ∈N *，令x ＝n ＋1n ，得1n ＞ln n ＋1n，∴1＋12＋13＋…＋1n ＞ln 21＋ln 32＋…＋ln n ＋1n ＝ln(n ＋1)，故1＋12＋13＋…＋1n ＞ln(n ＋1)．第三课时 导数与函数的零点问题 考点一 判断函数零点的个数[典例] 设函数f (x )＝ln x ＋m x ，m ∈R.讨论函数g (x )＝f ′(x )－x3零点的个数．[解] 由题设，g (x )＝f ′(x )－x 3＝1x －m x 2－x3(x ＞0)，令g (x )＝0，得m ＝－13x 3＋x (x ＞0)．设φ(x )＝－13x 3＋x (x ＞0)，则φ′(x )＝－x 2＋1＝－(x －1)(x ＋1)，当x ∈(0,1)时，φ′(x )＞0，φ(x )在(0,1)上单调递增；当x ∈(1，＋∞)时，φ′(x )＜0，φ(x )在(1，＋∞)上单调递减． 所以x ＝1是φ(x )的极大值点，也是φ(x )的最大值点． 所以φ(x )的最大值为φ(1)＝23.由φ(0)＝0，结合y ＝φ(x )的图象(如图)，可知①当m ＞23时，函数g (x )无零点；②当m ＝23时，函数g (x )有且只有一个零点；③当0＜m ＜23时，函数g (x )有两个零点；④当m ≤0时，函数g (x )有且只有一个零点． 综上所述，当m ＞23时，函数g (x )无零点；当m ＝23或m ≤0时，函数g (x )有且只有一个零点；当0＜m ＜23时，函数g (x )有两个零点．[题组训练]1．已知函数f (x )＝3ln x －12x 2＋2x －3ln 3－32，求方程f (x )＝0的解的个数．解：因为f (x )＝3ln x －12x 2＋2x －3ln 3－32(x ＞0)，所以f ′(x )＝3x －x ＋2＝－x 2＋2x ＋3x ＝－(x －3)(x ＋1)x ，当x ∈(0,3)时，f ′(x )＞0，f (x )单调递增； 当x ∈(3，＋∞)时，f ′(x )＜0，f (x )单调递减， 所以f (x )max ＝f (3)＝3ln 3－92＋6－3ln 3－32＝0，因为当x →0时，f (x )→－∞；当x →＋∞时，f (x )→－∞， 所以方程f (x )＝0只有一个解． 2．设f (x )＝x －1x－2ln x .(1)求证：当x ≥1时，f (x )≥0恒成立；(2)讨论关于x 的方程x －1x －f (x )＝x 3－2e x 2＋tx 根的个数．解：(1)证明：f (x )＝x －1x －2ln x 的定义域为(0，＋∞)．∵f ′(x )＝1＋1x 2－2x ＝x 2－2x ＋1x 2＝(x －1)2x 2≥0，∴f (x )在[1，＋∞)上是单调增函数，∴f (x )≥f (1)＝1－1－2ln 1＝0对于x ∈[1，＋∞)恒成立． 故当x ≥1时，f (x )≥0恒成立得证． (2)化简方程得2ln x ＝x 3－2e x 2＋tx . 注意到x ＞0，则方程可变为2ln x x＝x 2－2e x ＋t .令L (x )＝2ln x x，H (x )＝x 2－2e x ＋t ， 则L ′(x )＝2(1－ln x )x 2. 当x ∈(0，e)时，L ′(x )＞0，∴L (x )在(0，e)上为增函数；当x ∈(e ，＋∞)时，L ′(x )＜0，∴L (x )在(e ，＋∞)上为减函数．∴当x ＝e 时，L (x )max ＝L (e)＝2e. 函数L (x )＝2ln x x，H (x )＝(x －e)2＋t －e 2在同一坐标系内的大致图象如图所示．由图象可知，①当t －e 2＞2e ，即t ＞e 2＋2e时，方程无实数根； ②当t －e 2＝2e ，即t ＝e 2＋2e时，方程有一个实数根； ③当t －e 2＜2e ，即t ＜e 2＋2e时，方程有两个实数根． 考点二 由函数零点个数求参数[典例] (2018·全国卷Ⅱ)已知函数f (x )＝e x －ax 2.(1)若a ＝1，证明：当x ≥0时，f (x )≥1；(2)若f (x )在(0，＋∞)只有一个零点，求a .[解] (1)证明：当a ＝1时，f (x )≥1等价于(x 2＋1)e －x －1≤0. 设函数g (x )＝(x 2＋1)e －x －1，则g ′(x )＝－(x 2－2x ＋1)e －x ＝－(x －1)2e －x .当x ≠1时，g ′(x )＜0，所以g (x )在(0，＋∞)上单调递减．而g (0)＝0，故当x ≥0时，g (x )≤0，即f (x )≥1.(2)设函数h (x )＝1－ax 2e －x .f (x )在(0，＋∞)上只有一个零点等价于h (x )在(0，＋∞)上只有一个零点．(ⅰ)当a ≤0时，h (x )＞0，h (x )没有零点；(ⅱ)当a ＞0时，h ′(x )＝ax (x －2)e －x .当x ∈(0,2)时，h ′(x )＜0；当x ∈(2，＋∞)时，h ′(x )＞0.所以h (x )在(0,2)上单调递减，在(2，＋∞)上单调递增．故h (2)＝1－4a e 2是h (x )在(0，＋∞)上的最小值． ①当h (2)＞0，即a ＜e 24时，h (x )在(0，＋∞)上没有零点． ②当h (2)＝0，即a ＝e 24时，h (x )在(0，＋∞)上只有一个零点． ③当h (2)＜0，即a ＞e 24时，因为h (0)＝1，所以h (x )在(0,2)上有一个零点． 由(1)知，当x ＞0时，e x ＞x 2，所以h (4a )＝1－16a 3e 4a ＝1－16a 3(e 2a )2＞1－16a 3(2a )4＝1－1a ＞0，故h (x )在(2,4a )上有一个零点．因此h (x )在(0，＋∞)上有两个零点．综上，当f (x )在(0，＋∞)上只有一个零点时，a ＝e 24. [解题技法]根据函数零点个数确定参数取值范围的核心思想是“数形结合”，即通过函数图象与x 轴的交点个数，或者两个相关函数图象的交点个数确定参数满足的条件，进而求得参数的取值范围，解决问题的步骤是“先形后数”．[题组训练]1．(2019·安阳一模)已知函数f (x )＝x 33＋x 22与g (x )＝6x ＋a 的图象有3个不同的交点，则a 的取值范围是________．解析：原问题等价于函数h (x )＝x 33＋x 22－6x 与函数y ＝a 的图象有3个不同的交点， 由h ′(x )＝x 2＋x －6＝(x －2)(x ＋3)，得x ＝2或x ＝－3，当x ∈(－∞，－3)时，h ′(x )＞0，h (x )单调递增；当x ∈(－3,2)时，h ′(x )＜0，h (x )单调递减；当x ∈(2，＋∞)时，h ′(x )＞0，h (x )单调递增．且h (－3)＝272，h (2)＝－223， 数形结合可得a 的取值范围是⎝⎛⎭⎫－223，272. 答案：⎝⎛⎭⎫－223，272 2．(2019·赣州模拟)若函数f (x )＝a e x －x －2a 有两个零点，则实数a 的取值范围是________．解析：∵f (x )＝a e x －x －2a ，∴f ′(x )＝a e x －1.当a ≤0时，f ′(x )≤0恒成立，函数f (x )在R 上单调递减，不可能有两个零点；当a ＞0时，令f ′(x )＝0，得x ＝ln 1a，函数f (x )在⎝⎛⎭⎫ －∞，ln 1a 上单调递减，在⎝⎛⎭⎫ ln 1a ，＋∞上单调递增，∴f (x )的最小值为f ⎝⎛⎭⎫ ln 1a ＝1－ln 1a－2a ＝1＋ln a －2a . 令g (a )＝1＋ln a －2a (a ＞0)，则g ′(a )＝1a－2. 当a ∈⎝⎛⎭⎫ 0，12时，g (a )单调递增；当a ∈⎝⎛⎭⎫ 12，＋∞时，g (a )单调递减， ∴g (a )max ＝g ⎝⎛⎭⎫ 12＝－ln 2＜0， ∴f (x )的最小值为f ⎝⎛⎭⎫ ln 1a ＜0，函数f (x )＝a e x －x －2a 有两个零点． 综上所述，实数a 的取值范围是(0，＋∞)．答案：(0，＋∞)[课时跟踪检测]1．设a 为实数，函数f (x )＝－x 3＋3x ＋a .(1)求f (x )的极值；(2)是否存在实数a ，使得方程f (x )＝0恰好有两个实数根？若存在，求出实数a 的值；若不存在，请说明理由．解：(1)f ′(x )＝－3x 2＋3，令f ′(x )＝0，得x ＝－1或x ＝1.∵当x ∈(－∞，－1)时，f ′(x )＜0；当x ∈(－1,1)时，f ′(x )＞0；当x ∈(1，＋∞)时，f ′(x )＜0，∴f (x )在(－∞，－1)，(1，＋∞)上单调递减，在(－1,1)上单调递增．∴f (x )的极小值为f (－1)＝a －2，极大值为f (1)＝a ＋2.(2)方程f (x )＝0恰好有两个实数根，等价于直线y ＝a 与函数y ＝x 3－3x 的图象有两个交点．∵y ＝x 3－3x ，∴y ′＝3x 2－3.令y ′＞0，解得x ＞1或x ＜－1；令y ′＜0，解得－1＜x ＜1.∴y ＝x 3－3x 在(－1,1)上为减函数，在(1，＋∞)和(－∞，－1)上为增函数．∴当x ＝－1时，y极大值＝2；当x ＝1时，y 极小值＝－2.∴y ＝x 3－3x的大致图象如图所示．y ＝a 表示平行于x 轴的一条直线，由图象知，当a ＝2或a ＝－2时，y ＝a 与y ＝x 3－3x 有两个交点．故当a ＝2或a ＝－2时，方程f (x )＝0恰好有两个实数根．2．(2019·锦州联考)已知函数f (x )＝e x ＋ax －a (a ∈R 且a ≠0)．(1)若函数f (x )在x ＝0处取得极值，求实数a 的值，并求此时f (x )在[－2,1]上的最大值；(2)若函数f (x )不存在零点，求实数a 的取值范围．解：(1)由f (x )＝e x ＋ax －a ，得f ′(x )＝e x ＋a .∵函数f (x )在x ＝0处取得极值，∴f ′(0)＝e 0＋a ＝0，∴a ＝－1.∴f (x )＝e x －x ＋1，f ′(x )＝e x －1.∴当x ∈(－∞，0)时，f ′(x )＜0，f (x )单调递减；当x ∈(0，＋∞)时，f ′(x )＞0，f (x )单调递增．易知f (x )在[－2,0)上单调递减，在(0,1]上单调递增，且f (－2)＝1e 2＋3，f (1)＝e ，f (－2)＞f (1)， ∴f (x )在[－2,1]上的最大值是1e 2＋3. (2)f ′(x )＝e x ＋a .①当a ＞0时，f ′(x )＞0，f (x )在R 上单调递增，且当x ＞1时，f (x )＝e x ＋a (x －1)＞0；当x ＜0时，取x ＝－1a，则f ⎝⎛⎭⎫－1a ＜1＋a ⎝⎛⎭⎫－1a －1＝－a ＜0，∴函数f (x )存在零点，不满足题意．②当a ＜0时，令f ′(x )＝e x ＋a ＝0，则x ＝ln(－a )．当x ∈(－∞，ln(－a ))时，f ′(x )＜0，f (x )单调递减；当x ∈(ln(－a )，＋∞)时，f ′(x )＞0 ，f (x )单调递增，∴当x ＝ln(－a )时，f (x )取得极小值，也是最小值．函数f (x )不存在零点，等价于f (ln(－a ))＝e ln(－a )＋a ln(－a )－a ＝－2a ＋a ln(－a )＞0，解得－e 2＜a ＜0.综上所述，所求实数a 的取值范围是(－e 2,0)．3．(2018·郑州第一次质量预测)已知函数f (x )＝ln x ＋1ax －1a(a ∈R 且a ≠0)． (1)讨论函数f (x )的单调性；(2)当x ∈⎣⎡⎦⎤1e ，e 时，试判断函数g (x )＝(ln x －1)e x ＋x －m 的零点个数．解：(1)f ′(x )＝ax －1ax 2(x ＞0)， 当a ＜0时，f ′(x )＞0恒成立，函数f (x )在(0，＋∞)上单调递增；当a ＞0时，由f ′(x )＝ax －1ax 2＞0，得x ＞1a， 由f ′(x )＝ax －1ax 2＜0，得0＜x ＜1a， 函数f (x )在⎝⎛⎭⎫1a ，＋∞上单调递增，在⎝⎛⎭⎫0，1a 上单调递减． 综上所述，当a ＜0时，函数f (x )在(0，＋∞)上单调递增；当a ＞0时，函数f (x )在⎝⎛⎭⎫1a ，＋∞上单调递增，在⎝⎛⎭⎫0，1a 上单调递减．(2)当x ∈⎣⎡⎦⎤1e ，e 时，函数g (x )＝(ln x －1)e x ＋x －m 的零点个数，等价于方程(ln x －1)e x ＋x ＝m 的根的个数．令h (x )＝(ln x －1)e x ＋x ，则h ′(x )＝⎝⎛⎭⎫1x ＋ln x －1e x ＋1.由(1)知当a ＝1时，f (x )＝ln x ＋1x－1在⎝⎛⎭⎫1e ，1上单调递减，在(1，e)上单调递增， ∴当x ∈⎣⎡⎦⎤1e ，e 时，f (x )≥f (1)＝0.∴1x＋ln x －1≥0在x ∈⎣⎡⎦⎤1e ，e 上恒成立． ∴h ′(x )＝⎝⎛⎭⎫1x ＋ln x －1e x ＋1≥0＋1＞0， ∴h (x )＝(ln x －1)e x ＋x 在x ∈⎣⎡⎦⎤1e ，e 上单调递增，∴h (x )min ＝h ⎝⎛⎭⎫1e ＝－2e 1e ＋1e，h (x )max ＝h (e)＝e. ∴当m ＜－2e 1e ＋1e或 m ＞e 时，函数g (x )在⎣⎡⎦⎤1e ，e 上没有零点； 当－2e 1e ＋1e≤m ≤e 时，函数g (x )在⎣⎡⎦⎤1e ，e 上有一个零点． 4．(2019·益阳、湘潭调研)已知函数f (x )＝ln x －ax 2＋x ，a ∈R.(1)当a ＝0时，求曲线y ＝f (x )在点(e ，f (e))处的切线方程；(2)讨论f (x )的单调性；(3)若f (x )有两个零点，求a 的取值范围．解：(1)当a ＝0时，f (x )＝ln x ＋x ，f (e)＝e ＋1，f ′(x )＝1x ＋1，f ′(e)＝1＋1e，∴曲线y ＝f (x )在点(e ，f (e))处的切线方程为y －(e ＋1)＝⎝⎛⎭⎫1＋1e (x －e)，即y ＝⎝⎛⎭⎫1e ＋1x . (2)f ′(x )＝－2ax 2＋x ＋1x(x ＞0)， ①当a ≤0时，显然f ′(x )＞0，f (x )在(0，＋∞)上单调递增；②当a ＞0时，令f ′(x )＝－2ax 2＋x ＋1x＝0，则－2ax 2＋x ＋1＝0，易知Δ＞0恒成立． 设方程的两根分别为x 1，x 2(x 1＜x 2)，则x 1x 2＝－12a＜0，∴x 1＜0＜x 2， ∴f ′(x )＝－2ax 2＋x ＋1x ＝－2a (x －x 1)(x －x 2)x (x ＞0)．由f ′(x )＞0得x ∈(0，x 2)，由f ′(x )＜0得x ∈(x 2，＋∞)，其中x 2＝1＋8a ＋14a， ∴函数f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，1＋8a ＋14a 上单调递增，在⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋8a ＋14a ，＋∞上单调递减． (3)函数f (x )有两个零点，等价于方程a ＝ln x ＋x x 2有两解． 令g (x )＝ln x ＋x x 2(x ＞0)，则g ′(x )＝1－2ln x －x x 3. 由g ′(x )＝1－2ln x －x x 3＞0，得2ln x ＋x ＜1，解得0＜x ＜1， ∴g (x )在(0,1)单调递增，在(1，＋∞)单调递减，又∵当x ≥1时，g (x )＞0，当x →0时，g (x )→－∞，当x →＋∞时，g (x )→0，∴作出函数g (x )的大致图象如图，结合函数值的变化趋势猜想：当a ∈(0,1)时符合题意．下面给出证明：当a ≥1时，a ≥g (x )max ，方程至多一解，不符合题意；当a ≤0时，方程至多一解，不符合题意；当a ∈(0,1)时，g ⎝⎛⎭⎫1e ＜0，∴g ⎝⎛⎭⎫1e －a ＜0， g ⎝⎛⎭⎫2a ＝a 24⎝⎛⎭⎫ln 2a ＋2a ＜a 24⎝⎛⎭⎫2a ＋2a ＝a ， ∴g ⎝⎛⎭⎫2a －a ＜0.∴方程在⎝⎛⎭⎫1e ，1与⎝⎛⎭⎫1，2a 上各有一个根，∴若f (x )有两个零点，a 的取值范围为(0,1)．。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高考中利用导数证明不等式的一些策略唐春晖/湖南省新田县第一中学【摘 要】本文从利用导数证明不等式的五种类型结合一些实例，介绍了一些既简单又易操作的通性通法.【关键词】函数与导数；不等式证明；构造法从多年的全国卷及多省自主命题的试卷来看，函数与导数作为压轴题像是已经成了永恒的真理，而其中频频涉及的“不等式证明” 让学生处理颇感困难，但不管问题的种类、解题的思想方法如何千变万化，究其精髓还是构造辅助函数, 将不等式证明转化为利用导数解决函数的单调性和最值问题.构造函数的过程要多用分析法去思考，并遵循一切从简的原则，这需要掌握变形的一些基本技巧，如：替换变量（换元法）、避免分式的出现、寻找符号已确定的式子、e x与lnx 的优先隔离、时刻记得数形结合等. 下面我从利用导数证明不等式的五种类型结合一些实例，介绍一些既简单又易操作的通性通法,供各位同仁探讨.类型一、可直接构造一个函数来证明的不等式例1 已知1->x 证明：1)1ln()1(1≥++x x 分析：可构造函数)1ln()1(1(x)++=x xf ，通过求)(x f 的导数来进行证明，但)('x f 的符号需要对其求二阶导数才能确定，如果构造函数1)1ln((x)+++=x xx f 就避免了这种麻烦.证明：欲证原不等式，即证01)1ln(≥+++x x x ，令1)1l n ()(+++=x x x x f ，则2'1)(）（+=x x x f ,0)(),0(;0)()0,1(''>+∞∈<-∈x f x x f x 时，当时，当即)(x f 在)0,-1(上为减函数，在),0(+∞上为增函数，故函数)(x f 在),1(+∞-上有≥)(x f 0)0()(min ==f x f ，即01)1ln(≥+++x xx , ∴1->x 时1)1ln()1(1≥++x x成立. 评注：此类问题一般先构造函数(x)f ,再由导数判断函数的单调性,最后求出最值来证明不等式.类似地，通过这种证法还可以得到教材上的很多重要的结论，如：,1ln 1x x e ex x x <<<-<-,1+>x e x 1x 1)-2(x ln +≥x )1(≥x ..sin x x <类型二、需隔离成两个函数的不等式1 . 若变量相同例2 （2014年全国卷1第21题改编）已知函数1)(,2ln (x)1>+=-x f xe x ef x x证明：分析：直接求导来证明，不仅求导困难，而且导数的符号难以判断，观察不等式的特征可将ex与lnx 进行隔离.证明：欲证1)(>x f ，只要证x e x e x x >+2ln ，令1ln )(02ln )('+=>+=x x g x ex x x g ，则，, ,0)(),1(;0)()1,0(''>+∞∈<∈x g ex x g e x 时，当时，当即)(x g 在)1,0(e 上为减函数，在),1(+∞e 上为增函数，故e e g x g x g 1)1()()(min ==≥令x x ex x h x e x x h -=>=1)(0)('，则，,,0)(),1(;0)()1,0(''<+∞∈>∈x h x x h x 时，当时，当即)(x h 在)1,0(上为增函数，在),1(+∞上为减函数，故eh x h x h 1)1()()(max ==≤ 又，于是有不同取得与e x h x g 1)()(x exe x x >+2ln 即1)(>x f 得证. 评注：一般情况下不等式中含有e x与lnx ，可优先考虑将它们进行隔离，转化成即可，求证的问题，然后利用导数max min )()()()(x h x g x h x g >>例2的原理如图1所示，但也有遇到无法隔离成这样的情况，我们 来看下面这个例子.例3 （2013年全国卷2第21题改编）0)2ln(>+-x e x 证明： 分析：本题可以采用构造一个函数来解决但无法采用例2的方法， 如果利用一些重要的结论就会把问题变得简单.证明：由结论1ln -<x x 及,1+>x e x 得),2ln(1+>+>x x e x即原不等式得证.评注：此证明方法的本质是利用函数)2ln(+==x y e y x与的公 切线1+=x y 进行了过渡.原理如图2所示.2. 若不等式两侧变量不同,则可分为以下三种情形情形1 max min 212211)()()()(,,x g x f x g x f M x M x >⇔>∈∀∈∀,同理 min max 212211)()()()(,,x g x f x g x f M x M x <⇔<∈∀∈∀.情形2 max max 212211)()()()(,,x g x f x g x f M x M x >⇔>∈∀∈∃,同理 min min 212211)()()()(,,x g x f x g x f M x M x <⇔<∈∀∈∃.情形3 min max 212211)()()()(,,x g x f x g x f M x M x >⇔>∈∃∈∃,同理 max min 212211)()()()(,,x g x f x g x f M x M x <⇔<∈∃∈∃. 这里不再举例说明.类型三、多元常数类不等式例4 当nm nm N n m m n mn>∈>>时，证明：),(1*分析：先用分析法寻找适当的函数，再用导数证明.证明：欲证n m nm mn >，只需证1ln 1ln ->-m m m n n n ,令,1,1ln )(>-=x x xx x f 则,)1(ln 1)(2'---=x x x x f 再令,1,ln 1)(>--=x x x x ϕ则0)(,1,1)(''>>-=x x xx x ϕϕ故）为增函数，，在（∞+1)(x ϕ于是 ,1)(,0)(,0)1()('）为增函数，在（∞+>=>x f x f x ϕϕ而1>>m n ，所以.),()(即原不等式得证m f n f > 例5 （2015年湖南省中学数学教师解题比赛高中组初赛试卷第16题）设+∈R ,,z y x ,且1=xyz .令xyz c z y x b z y x a 3,,333=++=++=.试将c b a ,,组成单调序列,并说明理由.分析：本题难点是证b a ≥,这是一个对称轮换不等式，这类不等式新课标中没有提及，在高考中已不太可能出现了，但是在自主招生或竞赛中可能会出现，这类不等式可以通过构造函数利用切线来证明，这就是所谓切线法证明不等式.证明：令)1(2),1(2)0,1()(,,)(33-≥--=∈-=+x x x x y x f R x x x x f 于是的切线为在点易求所以，0)33(2)3(2)()(3333=-≥-++≥++-++=-xyz z y x z y x z y x b a ，于是b a ≥,而.刚才已证c b ≥综上有.c b a ≥≥评注：例4，例5都是构造函数，一个是利用了函数的单调性，一个是利用切线来进行证明，类似地，还有很多，如：1.已知：.e n m >>求证：n m m n >.（提示：来进行证明可构造函数xxx f ln )(=） 2.已知： 210x x <<，求证：nnn x x x x ⎪⎭⎫⎝⎛+>+222121（提示：凹凸性来进行证明并通过求其二阶导判断构造函数)()(x f x x f n =） 3.已知：,1021ln )(≤≤≤++=a b x x x f ，求证：2)()(34<--<ba b f a f （提示：理来进行证明也可用拉格朗日中值定来进行证明与可构造函数,34)()(2)()(x x f x h x x f x g -=-=）类型四、与数列相关的不等式例6 143)1ln()(->+-+=x x xx x f ，已知函数 )141...1319151(3)1ln()2(0)()1(+++++>+>n n x f 证明：证明： 分析：第一问略，第二问可利用第一问结论进行证明. 略证：由(1)令143)1ln(1+>+=n n n n x 得，左边展开累加可得)141...1319151(3)1ln(+++++>+n n 评注：这一类问题在高考中一般须注意前一问的结论，观察结构特征利用替换构造，在2010年、2011年高考各省自主命中出现得比较多，而且难度比较大，例如(下列各题前一问结论已直接给出)：1.证明：11211ln 13121-+++<<+++n n n (利用结论n x x x x x 1)1ln(1=<+<+，并令)2.证明：）（4211+）（4311+）（411n+ e <(e 为自然对数，*N n ∈，2≥n ). (提示：变形累加放缩得证并令）（利用结论210,1l 2x x x x x n =><+)3.1111ln(1)(1)232(1)n n n n n +++⋅⋅⋅+>++≥+证明：(提示：变形累加得证并令）（利用结论nn x x x x x 1)1(ln 121+=≥≥-）4.证明：①当2x >时，ln(1)2x x -<-；②*1ln (1)(,1)14ni i n n n N n i =-<∈>+∑. (利用结论变形累加得证并令21ln n x x x =-<)5. 证明： 121()()()()(*)1n n n n n n en n n n n e -++⋅⋅⋅++<∈-N 其中. (利用结论变形累加得证并令nkx e x x -=<+1)类型五、需消元再构造函数的不等式例7 （2016年永州市高三二模第21题）已知函数x e ax x f -=2)(有两个极值点m,n 求证：m+n>2 分析：由已知消去a 得到m+n 与m-n 的关系，再构造函数证明.证明：由x e ax x f -=2)(得x e ax x f -=2)(‘，所以n m n m e e n m a e an e am +=+==)(2,2,2于是有，nme e n m a -=-)(2，消去a 得)(11n m e e n m n m n m -+=+--—，令n m n m t >-=这里不妨设,t e e n m t t ⋅+=+11—则，欲证m+n>2，只需证02)2(>++-t e t t ,2)2()(++-=t e t t t ϕ令,则1)1()('+-=t e t t ϕ,0)(''>=t te t ϕ,0)0()()('''=>ϕϕϕt t 为增函数，,0)0()()(=>ϕϕϕt t 为增函数， 即02)2(>++-t e t t ，也就是m+n>2.评注：此类题型含有参数并与零点或极值有关问题出现,只要消去参数，构造函数即可，又如： 一道只要稍加改造就能变成另外对数原出于指数，证明的两个不同零点为,2:,,)(>+-=n m n m ae x x f x 下一例题对数型函数题型，请看.例8 已知函数ax x x f -=ln )(有两个零点m,n 求证：2ln 1ln 1>+nm . 分析：采用类似于例7的方法.明证：由m,n 为函数ax x x f -=ln )(的两个零点得an n am m ==ln ,ln ，)(ln ln ),(ln ln n m a n m n m a n m -=-+=+，mn a n m 2ln ln =,这里不妨设m>n>0nm m n n m nm n m mn n m amn n m n m n m n m ln ln ln ln ln ln ln ln 1ln 1-=--⋅+=+=+=+于是, 欲证2ln 1ln 1>+nm ，只需证0ln 2<+-m n n m n m令1,0,>>>=t n m n m t 这里01ln 2<+-tt t 则只需证， t t t t 1ln 2)(+-=ϕ令,则0)1()(22'<--=t t t ϕ, 0)1()()(=<ϕϕϕt t 为减函数，, 即0ln2<+-m n n m n m ，所以2ln 1ln 1>+nm . 评注：这里重点仍然是消参变形，又如：)ln ()2(23)(23x x x a x a x x f ----=有两个极值点m,n,且m>n>0,求证：0)2('>+nm f ，消参后要注意为了使所证函数变得简洁，一定要记得本文开头所说的那几点.以上只是个人在近些年解题中的一些粗浅的看法，导数证明不等式的题型还有很多，如：变量多次转换问题、单峰函数的广义对称问题等.总而言之，本人认为函数与导数中的不等式证明题中绝大部分是通过构造函数，并需要导数知识，需要考虑构造几个函数、变量是否相同、是否需要切线过渡、分析法思考如何变形使构造的函数变得简洁等，值得注意的是我们要让数形结合的思想贯穿于解题的始终.参考文献：[1]彭海燕.导数证明不等式中构造函数的策略[期刊论文] .中学数学月刊.2006( 2)[2]曾凡祥.分类例说利用导数证明函数不等式[期刊论文] .试题与研究：新课程论坛. 2012 (14) [3]贺云昊.函数与导数题中不等式的证明方法[期刊论文] .科学时代 2013(6) [4]冯中秋.利用导数证明不等式的方法[期刊论文].新课程 .中学.2015(6)。