1. (06全国Ⅱ)设函数f(x)=(x+1)?ln?(x+1),若对所有的x≥0,都有f(x)≥ax成立,求实数a的取值范围. 解法1:令g(x)=(x+1)?ln?(x+1)-ax,
对函数g(x)求导数:g′(x)=?ln?(x+1)+1-a
令g′(x)=0,解得x=e??a-1?-1,……5分
(?) 当a≤1时,对所有x>0,g′(x)>0,所以g(x)在[0,+∞)上是增函数,
又g(0)=0,所以对x≥0,都有g(x)≥g(0),
即当a≤1时,对于所有x≥0,都有f(x)≥ax.……9分
(?) 当a>1时,对于0<x<e??a-1?-1,g′(x)<0,所以g(x)在(0,e??a-1?-1)是减函数,
又g(0)=0,所以对0<x<e??a-1?-1,都有g(x)<g(0),
即当a>1时,不是对所有的x≥0,都有f(x)≥ax成立.
综上,a的取值范围是(-∞,1].……12分
解法2:令g(x)=(x+1)?ln?(x+1)-ax,
于是不等式f(x)≥ax成立即为g(x)≥g(0)成立.……3分
对函数g(x)求导数:g′(x)=?ln?(x+1)+1-a
令g′(x)=0,解得x=e??a-1?-1,……6分
当x>e??a-1?-1时,g′(x)>0,g(x)为增函数,
当-1<x<e??a-1?-1,g′(x)<0,g(x)为减函数,……9分
所以要对所有x≥0都有g(x)≥g(0)充要条件为e??a-1?-1≤0.
由此得a≤1,即a的取值范围是(-∞,1].……12分
反思:函数g(x)过定点(0,0),g(x)与特殊值0作比较,依题意,g(x)≥0恒成立.数形结合理解,x∈(0,x?0)时,g(x)不能递减.
解法3(自解):x=0时,f(x)≥ax总成立
x>0时,设g(x)=f(x)x=(x+1)?ln?(x+1)x
则g′(x)=x-?ln?(x+1)x?2
设h(x)=x-?ln?(x+1),则h′(x)=1-1x+1<0
所以h(x)>h(0)=0,即g′(x)>0
??lim??x→0g(x)=??lim??x→0f′(x)x′=??lim??x→0[?ln?(x+1)+1]=100型,用洛比达法则
x>0时,g(x)=f(x)x≥a恒成立,即a≤1.
反思:解法1、2,构造新函数无分母,求导简单,但是新函数含参数a,解题要分类;解法3,分离出常数a,构造的新函数不含参数a,不需分类,但含分母,求导稍复杂,且要利用高中没学过的极限法则.
2. (07全1)设函数f(x)=e?x-e??-x?.
(Ⅰ) 证明:f(x)的导数f′(x)≥2;
(Ⅱ) 若对所有x≥0都有f(x)≥ax,求a的取值范围.
解:(Ⅰ) f(x)的导数f′(x)=e?x+e??-x?.
由于e?x+e??-x?≥2e?x•e??-x?=2,故f′(x)≥2.
(当且仅当x=0时,等号成立).
(Ⅱ) 令g(x)=f(x)-ax,则
g′(x)=f′(x)-a=e?x+e??-x?-a,
(?) 若a≤2,当x>0时,g′(x)=e?x+e??-x?-a>2-a≥0,
故g(x)在(0,+∞)上为增函数,
所以,x≥0时,g(x)≥g(0),即f(x)≥ax.
(?) 若a>2,方程g′(x)=0的正根为x?1=?ln?a+a?2-42,
此时,若x∈(0,x?1),则g′(x)<0,故g(x)在该区间为减函数.
所以,x∈(0,x?1)时,g(x)<g(0)=0,即f(x)<ax,与题设f(x)≥ax相矛盾.
综上,满足条件的a的取值范围是(-∞,2].
反思:函数g(x)过定点(0,0),g(x)与特殊值0作比较,依题意,g(x)≥0恒成立.数形结合理解,x∈(0,x?0)时,g(x)不能递减.当a>2时,若利用常规思路g(x)???min??≥0求参数a的取值范围,则给此题增加了不必要的麻繁.
3. (自编)设函数f(x)=2x?3-5x+3,x∈R,当x>1时,f(x)≥k(x-1)恒成立,求实数k的取值范围.
解:设g(x)=2x?3-5x+3-k(x-1),g(1)=0,
g′(x)=6x?2-5-k,g′(1)=1-k,g′(x)在(1,+∞)上单调递增,
(1) 当g′(1)=1-k≥0时,即k≤1时,g′(x)≥0,g(x)在(1,+∞)上单调递增,所以g(x)>g(1)=0,即x>1时,f(x)≥k(x-1)恒成立.
(2) 当g′(1)=1-k<0,即k>1时,则存在x?0∈(1,+∞),使g′(x?0)=0,
所以当x∈(1,x?0),则g′(x)<0,
故g(x)在该区间为减函数,g(x?0)<g(1)=0,不符题意.
综上,k≤1.
反思:函数g(x)过定点(1,0),g(x)与特殊值0作比较,g(x)≥0,数形结合理解,x∈(1,x?0)时,g(x)不能递减.
4. (06全1)已知函数f(x)=1+x1-xe??-ax?.
(Ⅰ) 设a>0,讨论y=f(x)的单调性;
(Ⅱ) 若对任意x∈(0,1)恒有f(x)>1,求a的取值范围.
解:(Ⅰ) f(x)的定义域为(-∞,1)∪(1,+∞).对f(x)求导数得f′(x)=ax?2+2-a(1-x)?2e??-ax?.
(?) 当a=2时,f′(x)=2x?2(1-x)?2e??-2x?,f′(x)在(-∞,0),(0,1)和(1,+∞)均大于0,所以f(x)在(-∞,1),(1,+∞).为增函数.
(?) 当00,f(x)在(-∞,1),(1,+∞)为增函数.
(?) 当a>2时,0 当x变化时,f′(x)和f(x)的变化情况如下表:
x(-∞,?-a-2a)(-a-2a,?
a-2a)a-2a,1(1,+∞)
f′(x)+-++
f(x)????
f(x)在-∞,-a-2a,a-2a,1,(1,?+∞)?为增函数,f(x)在-a-2a,a-2a为减函数.
(Ⅱ) (?) 当0f(0)=1,符合题意.
(?) 当a>2时,取x?0=12a-2a∈(0,1),则由(Ⅰ)知f(x?0)1且e??-ax?≥1,得
f(x)=1+x1-xe??-ax?≥1+x1-x>1.
方法2:a≤0时,x∈(0,1),ax?2+2-a>0,所以f′(x)>0,
f(x)在(0,1)上单调递增,所以f(x)>1.
综上当且仅当a∈(-∞,2]时,对任意x∈(0,1)恒有f(x)>1.
反思:函数f(x)过定点(0,1),f(x)与特殊值1作比较,f(x)>1,数形结合,x∈(0,x?0)时,f(x)不能递减.
5. 已知函数f(x)=a?ln?x+x?2,若存在x∈[1,e],使得f(x)≤(a+2)x成立,求实数a的取值范围.
解:设g(x)=a?ln?x+x?2-(a+2)x,则g(1)=-1-a.
(1) 当-1-a≤0,即a≥-1时,满足条件.
(2) 当-1-a>0,即a<-1时,
g′(x)=2x?2-(a+2)x+ax
设h(x)=2x?2-(a+2)x+a
对称轴为x=a+24<14,所以h(x)在[1,e]上单调递增,
h(x)≥h(1)=0,g′(x)≥0,
则g(x)≥g(1)=-1-a>0,不符条件,
综上,a≥-1.
反思:函数g(x)的关键点是(1,-1-a),利用该点的函数值分成两类讨论.再利用h(x)经过特殊点(1,0)判断导函数g′(x)的符号,数形结合理解此题是关键.
6. (08全2)设函数f(x)=?sin?x2+?cos?x.
(Ⅰ) 求f(x)的单调区间;
(Ⅱ) 如果对任何x≥0,都有f(x)≤ax,求a的取值范围.
解:(Ⅰ) f′(x)=(2+?cos?x)?cos?x-?sin?x(-?sin?x)(2+?cos?x)?2=2?cos?x+1(2+?cos?x)?2……2分
当2k?π?-2?π?3<x<2k?π?+2?π?3(k∈Z)时,?cos?x>?-12,?即f′(x)>0;
当2k?π?+2?π?3<x<2k?π?+4?π?3(k∈Z)时,?cos?x>?-12,?即f′(x)<0.
因此f(x)在每一个区间2k?π?-2?π?3,2k?π?+2?π?3(k∈Z)是增函数,
f(x)在每一个区间2k?π?+2?π?3,2k?π?+4?π?3(k∈Z)是减函数.……6分
(Ⅱ) 解法1(自解):令g(x)=f(x)-ax,则
g′(x)=2?cos?x+1(2+?cos?x)?2-a
设?cos?x=t,t∈[-1,1]
h(t)=2t+1(2+t)?2,t∈[-1,1]
∵h′(t)=-2(t+2)(t-1)(2+t)?2≥0
∴h(t)在[-1,1]上单调递增,-1≤h(t)≤13,
又∵t=?cos?x在x∈[0,?π?]上单调递减,
所以由t=?cos?x,h(t)复合的函数g′(x)在[0,?π?]上单调递减,且-1-a≤g′(x)≤13-a.
(下转49)