高考常考的超越函数

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高考常考的超越函数——伪二次函数

戴又发

形如)0(,ln )(2

≠++=ac x c bx ax x f 的函数称为伪二次函数. 首先伪二次函数是超越函数,其定义域为),0(+∞. 伪二次函数的导函数)0(2)(≠++='ac x

c

b ax x f 为代数函数,当0=b 时导函数为耐克函数.

又由)0(2)(2≠++='ac x

c

bx ax x f 可知其分子为二次函数.

设)0(2)(2>++=x c bx ax x g ,则方程022=++c bx ax 的判别式为ac b 82

-=∆. 下面给出0>a 时,关于函数)(x f 性质和图象的结论.

(1)当0>a ,且方程022

=++c bx ax 无正根时,)(x f 是),0(+∞上单调增函数,无最大值和最小值,其图象大致为;

(2)当0>a ,且方程022

=++c bx ax 有两相等正根时,)(x f 是),0(+∞上单调

增函数,无最大值和最小值,其图象大致为;

(3)当0>a ,且方程022

=++c bx ax 有一正根一负根时,设0x 为其正根,)(x f 在),0(0x 上为减函数,在是),(0+∞x 上是增函数,当0x x =时,)(x f 取得最小值,其图象大致为;

(4)当0>a ,且方程022

=++c bx ax 有两不相等正根时,设其根为

)(,,2121x x x x <,则 )(x f 在),0(1x 上为增函数,在),(21x x 上为减函数,在是),(2+∞x 上

是增函数,当1x x =时,)(x f 取得极大值,当2x x =时,)(x f 取得极小值,其图象大致为.

当0

伪二次函数是高考常考函数之一,仅举几道2015年真题说明.

例1【2015年北京文科(19)】(本小题13分)

设函数0,ln 2

)(2

>-=k x k x x f

(Ⅰ)求)(x f 的单调区间和极值;

(Ⅱ)证明:若)(x f 存在零点,则)(x f 在区间],1(e 上仅有一个零点.

解析: (Ⅰ)由函数0,ln 2)(2

>-=k x k x x f 知

x

k

x x k x x f -=-='2)(,令0)(='x f ,得x =

()f x 与()f x '在区间(0,)+∞上的情况如下:

所以,()f x 的单调递减区间是,单调递增区间是)+∞;

()f x 在x =(1ln )

2

k k f -=

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,()f x 在区间(0,)+∞上的最小值为(1ln )

2

k k f -=

, 因为()f x 存在零点,所以

(1ln )

02

k k -≤,从而k e ≥

当k e =时,()f x 在区间上单调递减,且0f =,

所以x =()f x 在区间上的唯一零点。

当k e >时,()f x 在区间上单调递减,且1(1)0,022

e k

f f -=>=<,

所以()f x 在区间上仅有一个零点。

综上可知,若()f x 存在零点,则()f x 在区间上仅有一个零点.

例2【2015年福建文科(22)】(本小题满分14分) 已知函数()

()2

1ln 2

x f x x -=-

(Ⅰ)求函数()f x 的单调递增区间; (Ⅱ)证明:当1x >时,()1f x x <-;

(Ⅲ)确定实数k 的所有可能取值,使得存在01x >,当()01,x x ∈时,恒有

()()1f x k x >-.

解析:(Ⅰ)211

()1,(0,)x x f x x x x x

-++'=-+=

∈+∞

由()0f x '>得2

0,

10

x x x >⎧⎨

-++>⎩解得102

x <<

故()f x 的单调递增区间是 (Ⅱ)令()()(1),(0,)F x f x x x =--∈+∞

则有2

1()x F x x

-'=

当(1,)x ∈+∞时,()0F x '<, 所以()F x 在[1,)+∞上单调递减,

故当1x >时,()(1)0F x F <=,即当1x >时,()1f x x <-

(Ⅲ)由(Ⅱ)知,当1k =时,不存在01x >满足题意

当1k >时,对于1x >,有()1(1)f x x k x <-<-,则()(1)f x k x <-, 从而不存在01x >满足题意

当1k <时,令()()(1),(0,)G x f x k x x =--∈+∞,

则有21(1)1

()1x k x G x x k x x

-+-+'=-+-=

由()0G x '=得,2

(1)10x k x -+-+=

解得120,1x x =

<=> 当2(1,)x x ∈时,()0G x '>,故()G x 在2[1,)x 内单调递增 从而当2(1,)x x ∈时,()(1)0G x G >=,即()(1)f x k x >- 综上,k 的取值范围是(,1)-∞

例3【2015年山东理科(21)】(本小题满分14分)

设函数2

()ln(1)()f x x a x x =++-,其中a R ∈。 (Ⅰ)讨论函数()f x 极值点的个数,并说明理由; (Ⅱ)若0,()0x f x ∀>≥成立,求a 的取值范围. 解析:(Ⅰ)由题意知,函数()f x 的定义域为(1,)-+∞,

2121

()(21)11

ax ax a f x a x x x +-+'=+-=++,

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