lnxxn4、f(x)?x?lnx, f(x)?, f(x)?n
xlnxn
例2. (2013全国2理科21)已知函数f(x)?ex?ln(x?m).
(1)设x?0是f(x)的极值点,求m,并讨论f(x)的单调性; (2)当m?2时,证明f(x)?0. 解:(1)f′(x)=ex-
1
x+m由x=0是f(x)的极值点得f′(0)=0,所以m=1. 于是f(x)=ex-ln(x+1),定义域为(-1,+∞),
f′(x)=ex-.
x+1
函数
1
f′(x)=ex-
1
x+1
在(-1,+∞)单调递增,
且f′(0)=0,因此当x∈(-1,0)时,f′(x)<0;
当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0.
所以f(x)在(-1,0)单调递减,在(0,+∞)单调递增.
(2)证明:
方法一:
当m≤2,x∈(-m,+∞)时,ln(x+m)≤ln(x+2), 故只需证明当m=2时,f(x)>0. 当m=2时,函数
f′(x)=ex-
1
x+2
在(-2,+∞)单调递增.
又f′(-1)<0,f′(0)>0,
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故f′(x)=0在(-2,+∞)有唯一实根x0,且x0∈(-1,0). 当x∈(-2,x0)时,f′(x)<0;当x∈(x0,+∞)时,f′(x)>0, 从而当x=x0时,f(x)取得最小值. 由f′(x0)=0得ex0=
1
1
,ln(x0+2)=-x0,
x0+2
(x0+1)2故f(x)≥f(x0)=+x0=>0.
x0+2x0+2综上,当m≤2时,f(x)>0.
方法二:∵x??1时,
x?ln(1?x)?x. 1?x ∴x+1?ln(x+2), 当且仅当x??1取等号. 又∵m?2
∴ln(x+2)?ln(x?m)
又∵ex?x+1,当且仅当x?0取等号. ∴ex?x+1?ln(x+2)?ln(x?m) 不等式中前两个等号不可能同时取得. ∴ex?ln(x?m). 即ex?ln(x?m)?0成立.
(上式中,x??1时,ln(x+1)?x,
x?R时,ex?x+1,均可以用导数知识证明)
总结一:常规方法遇阻碍,分而治之显神奇——泰勒公式藏天机! 总结二:分离分类寻零点,对数平均爱偏移——数形结合显神通!
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1. 降龙十八掌——分类讨论,不重不漏! 例题3.已知函数f(x)?x3?ax?1, g(x)??lnx. 4(Ⅰ)当a为何值时,x轴为曲线y?f(x) 的切线; (Ⅱ)用min{m,n}表示m,n中的最小值,设函数
h(x)?min{f(x),g(x)}(x?0) ,讨论h(x)零点的个数.
分析:(Ⅰ)先利用导数的几何意义列出关于切点的方程组,解出
切点坐标与对应的a值;(Ⅱ)根据对数函数的图像与性质将x分为x?1,x?1,0?x?1研究h(x)的零点个数, 若零点不容易求解,则对a再分类讨论.
解:(Ⅰ)设曲线y?f(x)与x轴相切于点(x0,0),则f(x0)?0,
1?3?x0?ax0??04, f?(x0)?0,即??3x2?a?0?0解得x0?13,a??. 243时,x轴是曲线y?f(x)的切线. 4因此,当a??(Ⅱ)当x?(1,??)时,g(x)??lnx?0,从而
h(x)?min{f(x),g(x)}?g(x)?0,
∴h(x)在(1,+∞)无零点. 当x=1时,若a??55,则f(1)?a??0,44h(1)?min{f(1),g(1)}?g(1)?0,
故x=1是h(x)的零点;
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若a??55,则f(1)?a??0,44h(1)?min{f(1),g(1)}?f(1)?0,
故x=1不是h(x)的零点.
当x?(0,1)时,g(x)??lnx?0, 所以只需考虑f(x)在(0,1)的零点个数.
(ⅰ)若a??3或a?0,则f?(x)?3x2? a在(0,1)无零点,故f(x)在(0,1)单调,而f(0)?15,f(1)?a?, 44所以当a??3时,f(x)在(0,1)有一个零点; 当a?0时,f(x)在(0,1)无零点. (ⅱ)若?3?a?0,则f(x)在(0,?a)单调递减, 3在(?a,1)单调递增, 3a时,f(x)取的最小值, 3故当x=?最小值为f(?2aa1a??. )=3343①若f(?3a)>0,即?<a<0,
43f(x)在(0,1)无零点.
②若f(?)=0,即a??a33, 4则f(x)在(0,1)有唯一零点; ③若f(?)<0,即?3?a??14
a33,由于45315f(0)?,f(1)?a?,所以当??a??时,
4444f(x)在(0,1)有两个零点;
当?3?a??5时,f(x)在(0,1)有一个零点 435或a??时,h(x)由一个零点; 4435或a??时,h(x)有两个零点; 44综上,当a??当a??当?53?a??时,h(x)有三个零点. 44考点:利用导数研究曲线的切线;对新概念的理解;分段函数的零点;分类整合思想.
上面是我们在各种途径中可以看到的答案!但是同学们,通过阅读答案可能还是一头雾水,如何分类讨论,如何准确的找到分类讨论点,才能做到不重不漏,轻松应对呢?
研究函数f(x)?ax3?bx2?cx?d,a?0的图像. 可以详细研究函数f(x)的单调性,极值情况,方程f(x)?0的根的情况!
因为f'(x)?3ax2?2bx?c,
所以这里??4b2?12ac?4(b2?3ac),
2(1) 当b?3ac?0,方程f'(x)?0有两个不同的实数根
x1,x2,不妨设x1?x2,
单调性:在(??,x1),(x2,??)上单调递增,
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