2019届高考数学专题四恒成立问题精准培优专练理 (1)
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培优点四 恒成立问题
1.参变分离法
例1:已知函数()ln a
f x x x
=-,若()2f x x <在()1,+∞上恒成立,则a 的取值范围是
_________. 【答案】1a ≥- 【解析】233ln ln ln a
x x x x a x a x x x x
-
<⇔-<⇔>-,其中()1,x ∈+∞, ∴只需要()
3max
ln a x x x >-.
令()3
ln g x x x x =-,()'
2
1ln 3g x x x =+-,()'
12g =-,()2
''
11660x g x x x x
-=-=<,
()'g x ∴在()1,+∞单调递减,()()()''10g x g g x ∴<<⇒在()1,+∞单调递减,
()()11g x g ∴<=-,1a ∴≥-.
2.数形结合法
例2:若不等式()log sin 20,1a x x a a >>≠对于任意的π0,4x ⎛⎤
∈ ⎥⎝⎦都成立,则实数a 的取值范围
是___________.
【答案】π,14a ⎛⎫
∈ ⎪⎝⎭
【解析】本题选择数形结合,可先作出sin 2y x =在π0,4x ⎛⎤
∈ ⎥⎝⎦
的图像,
a 扮演的角色为对数的底数,决定函数的增减,根据不等关系可得01a <<,观察图像进一
步可得只需
π
4
x =
时,log sin 2a x x >, 即πππlog sin 21444a a >⋅=⇒>,所以π,14a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭
.
3.最值分析法
例3:已知函数()()ln 10f x a x a =+>,在区间()1,e 上,()f x x >恒成立,求a 的取值范围___________. 【答案】e 1a ≥-
【解析】()f x x >恒成立即不等式ln 10a x x -+>恒成立,令()ln 1g x a x x =-+,
∴只需()min 0g x >即可,()10g =, ()'1a a x g x x x -=
-=,令()'00a x
g x x a x
->⇒>⇒<(分析()g x 的单调性)
当1a ≤时 ()g x 在()1,e 单调递减,则()()010g x g <=
(思考:为什么以1a =作为分界点讨论?因为找到()10g =,若要不等式成立,那么一定从1x =处起()g x 要增(不一定在()1,e 上恒增,但起码存在一小处区间是增的)
,所以1a ≤时导致()g x 在1x =处开始单减,那么一定不符合条件.由此请体会零点对参数范围所起的作用)
当1a >时,分x a =是否在()1,e 中讨论(最小值点的选取) 若1e a <<,单调性如表所示
()()10
e 1e 0
g a g ⎧≥⎪∴⇒≥-⎨≥⎪⎩,e 1e a ∴-≤<.
(1)可以比较()1g ,()e g 的大小找到最小的临界值,再求解,但比较麻烦.由于最小值只会在1x =,e x =处取得,所以让它们均大于0即可.
(2)由于1x =,e x =并不在()1,e 中,所以求得的只是临界值,临界值等于零也符合条件)
若e a ≥,则()g x 在()1,e 上单调递增,()()10g x g ∴>=,符合题意, 综上所述:e 1a ≥-.
一、选择题
1.已知函数()()2
ln 1,03,0
x x f x x x x ⎧-+≤⎪=⎨+>⎪⎩,若()()20f x m x -+≥,则实数m 的取值范围是
( ) A .(],1-∞ B .[]2,1-
C .[]0,3
D .[)3,+∞
【答案】B 【解析】
若()()20f x m x -+≥,即有()()2f x m x ≥+,分别作出函数()f x 和直线()2y m x =+的图象,
由直线与曲线相切于原点时,()23'23x x x +=+,则23m +=,解得1m =, 由直线绕着原点从x 轴旋转到与曲线相切,满足条件. 即有023m ≤+≤,解得21m -≤≤.故选B .
对点增分集训
2.已知函数()3224f x x x x =--+,当[]3,3x ∈-时,()214f x m m ≥-恒成立,则实数m 的取值范围是( ) A .()3,11- B .()3,11
C .[]3,11
D .[]2,7
【答案】C
【解析】由题意可得:()()()2'344232f x x x x x =--+=-+-,
令()'0f x =可得:12x =-,223x =
,且:()33f -=-,()28f -=-,240327
f ⎛⎫= ⎪⎝⎭,()333f =-, 据此可知函数()f x 在区间[]3,3-上的最小值为33-, 结合恒成立的条件可得:21433m m -≤-,
求解关于m 的不等式可得实数m 的取值范围是[]3,11.本题选择C 选项.
3.若函数()2ln 2f x x ax =+-在区间1,22⎛⎫
⎪⎝⎭内单调递增,则实数a 的取值范围是( )
A .(],2-∞-
B .()2,-+∞
C .12,8⎛
⎫-- ⎪⎝⎭
D .1,8⎡⎫
-+∞⎪⎢⎣⎭
【答案】D
【解析】()21212ax f x ax x x ='+=+,2210ax +>在1,22⎛⎫ ⎪⎝⎭内恒成立,所以2max 12a x ⎛⎫
>- ⎪⎝⎭,
由于1,22x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,所以21,44x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,2112,28x ⎛⎫⎛
⎫-∈-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以18a ≥-,故选D .
4.已知对任意21,e e x ⎡⎤
∈⎢⎥⎣⎦不等式2e x
a x >恒成立(其中e 2.71828
=,是自然对数的底数),
则实数a 的取值范围是( )
A .e 0,2⎛⎫
⎪⎝⎭
B .()0,e
C .(),2e -∞-
D .24,e ⎛
⎫-∞ ⎪⎝
⎭
【答案】A
【解析】由2e x a
x >得
2ln x x a >在21,e e x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦上恒成立,即12ln x a x >
在21,e e x ⎡⎤
∈⎢⎥⎣⎦
上恒成立.