导数的工具性是每个“数学人”都十分清楚的,除了用它讨论函数的各种性质之外,它的另一重要应用就是证明不等式,看看近年高考试题,也许你会发现有多个省市都将与导数有关的不等式问题放在最后,作为压轴题或是拔高题出现,要想真正获得理想的分数,这个内容不上还真的不行,下面就用导数证明不等式的重要环节――函数的产生谈谈常见的五类情况,也许对你学习这块内容会有帮助.
一、移项即可产生
例1 当 时,求证: .
分析:这是一个特殊的不等式,用常规的方法无效,因此,我们试用导数来证.
证明:设 ,则
因为 ,得 ,于是 ,
即 时, 为增函数,
于是 时, ,而 ,于是 ,
即 ,故 .
点评:本题的函数在构造上较为简单,只需要将其移项就产生了.这是用导数证明不等式构造函数的重要方法之一,我们必须掌握.
二、变形之后产生
例2 已知 是正整数,且 ,证明: .
分析:由
解:设 = ,则
由 ,得 ,而 ,
所以 ,得 为单调递减函数;
因为 且 是正整数,所以 ,
那么,所以 ,
即 .
点评:本题初看与导数无关,也无法构造函数.但当我们对欲证不等式进行变形之后,让我们感觉到了函数 的存在,有了这个函数,一切都变得轻松、自然.
三、转化途中产生
例3 设数列 满足 , ,试证: .
分析:由已知得 , ,那么,原不等式即为 .
证明: 设 ( ),则 ,得 ,函数 在 上单调递减,
∴ ,即 在 恒成立,又 ,则有 ,
即 .
点评:本题证明的技巧性很强,在产生 之后,首先要说明 ,然后再结合 构造函数,最后还有函数的定义域由 决定.三处有一处上不去,就别想完成本题的求解.
四、挖掘隐含产生
例4 设函数 有两个极值点 ,且 ,求证:.
分析: 是什么?将 代入到 中去以后,又多出了字母 ,如何处理字母 呢?能不能用 表示出字母 ?我们知道 ,作出以下证明。
证明:由于 ,
令 ,其对称轴为 .
由题意知 是方程 的两个均大于 的不相等的实根,那么 , ,
显然,当 时, 在 单调递增;
点评:本题的难度很大,函数隐藏较深.也许有的学生能产生 的结果,也能顺利代换掉字母 ,由于 与想象中的函数不一致,最终前功尽弃.
五、借助已知函数产生
例5 已知函数 .
求证:若 ,则对任意x ,x ,xx ,有 .
分析:本题的式子很特别,从给出的式子中隐约感觉到要用导数进行证明,但如何构造函数呢?由于待证式子中既有 又有 ,是不是与 及 有关联的式子呢?
证明:设函数 ,
则 ,
由于 ,得 ,即 在(4,+∞)单调递增,
从而当 时,有 ,即 ,
故 ,
当 时,有
点评:本题的结构很简练,可以说“清脆透明”,一看就能理解题意,如何下手呢?从开始证明到结论产生,不过几行而已.但对大多数考生来说,这几行字的书写并非是一件易事.
通过上述几例可以看出:导数在证明不等式中的作用是非凡的,有些看似难以下手或结论十分特别的式子,通过利用导数都能顺利获解,因此,高考偏爱导数是正常的,将它放在压轴题的位置上也是应该的.当然,面对导数这块“硬骨头”,我们必须“啃”掉它.
责任编辑李婷婷