導數中的恆成立問題
一、常見基本題型:
(1)已知某個不等式恆成立,去求引數的取值範圍;
(2)讓你去證明某個不等式恆成立。
解此類問題的指導思想是:建構函式,或參變數分離後建構函式,轉化為求新函式的最值問題。
例1:已知函式, 當時,不等式恆成立, 求實數的取值範圍.
解:不等式可化為,
即.記,要使上式成立,
只須是增函式即可.
即在[1,)上恆成立,
即在上恆成立,故,
所以實數的取值範圍是(-,2] .
例2:已知,函式.
(1)若函式在處的切線與直線平行,求的值;
(2)在(1)的條件下,若對任意,恆成立,求實數的取值組成的集合.
解:(1),由已知,
即,,解得或,
又因為,所以.
(2)當時,,由(2)知該函式在上單調遞增, 因此在區間上的最小值只能在處取到.
又, 若要保證對任意,恆成立,應該有,
即,解得,
因此實數的取值組成的集合是.
例3. 函式,設,若,
求證:對任意,且,都有.
證明:因為,
所以,因為,所以(當且僅當時等號成立),
所以在區間上是增函式,
從而對任意,當時,,
即,所以。
二、針對性練習
1.已知函式在處取得極值,若對任意,不等式恆成立, 求實數的取值範圍.
解:函式的定義域為又
由題設在處取得極值,∴,即或。
不等式恆成立,
即恆成立
又∴,當且僅當時
故時,不等式恆成立。
2、設函式
(ⅰ)求函式的極值點;
(ⅱ)當p>0時,若對任意的x>0,恒有,求p的取值範圍;
解:(1),
當上無極值點
當p>0時,令的變化情況如下表:
從上表可以看出:當p>0 時,有唯一的極大值點
(ⅱ)當p>0時在處取得極大值,此極大值也是最大值,
要使恆成立,只需,
3.已知函式.
(ⅰ)求函式的單調區間;
(ⅱ)若函式的影象在點處的切線的傾斜角為,問:在什麼範圍取值時,對於任意的,函式在區間上總存在極值?
解:(ι)由知:
當時,函式的單調增區間是,單調減區間是;
當時,函式的單調增區間是,單調減區間是;
(ⅱ)由,∴,.
故, 函式在區間上總存在極值,
有兩個不等實根且至少有乙個在區間內
又∵函式是開口向上的二次函式,且,∴
由,∵在上單調遞減,
所以;∴,
由, 解得;
綜上得: 所以當在內取值時,對於任意的,函式在區間上總存在極值。
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