從一道高考題的解答管窺函數(shù)的極值

王玉琴

甘肅省臨澤一中 (734200)

從一道高考題的解答管窺函數(shù)的極值

王玉琴

甘肅省臨澤一中 (734200)

題目(2016年山東高考數(shù)學(xué)文科題)設(shè)函數(shù)f(x)=xlnx-ax2+(2a-1)x，a∈R.

(1)令g(x)=f′(x)，求g(x)的單調(diào)區(qū)間；

(2)已知f(x)在x=1處取極大值，求實(shí)數(shù)a的取值范圍.

(2)①當(dāng)a≤0時(shí)，由(1)知f′(x)單調(diào)遞增，所以當(dāng)x∈(0,1)時(shí)，f′(x)<0，f(x)單調(diào)遞減；當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí)，f′(x)>0，f(x)單調(diào)遞增.因此f(x)在x=1處取極小值，不合題意.

1.解法探究

1．1 利用零點(diǎn)存在性定理

(2)當(dāng)0<2a<1時(shí)，f(x)有兩個(gè)不同極值點(diǎn)x1與1，且x1>1，由于f′(2a)=ln2a-4a2+2a<2a-1-4a2+2a=-(2a-1)2<0，故f(x)在x=1處取極小值，不合題意.

(3)當(dāng)2a=0時(shí)，f′(x)=lnx，f(x)僅有一個(gè)極值點(diǎn)1，只因f′(2)>0，故f(x)在x=1處取極小值，不合題意.

(4)當(dāng)2a=1時(shí)，f′(x)=lnx-x+1≤0，f(x)僅有一個(gè)極值點(diǎn)1，只因f′(2)>0，故f(x)在x=1處取極小值，不合題意.

1．2 利用導(dǎo)函數(shù)在極值點(diǎn)兩側(cè)的符號(hào)規(guī)律

由此可得極值的如下性質(zhì).

2 性質(zhì)

性質(zhì)1 函數(shù)f(x)在定義域D內(nèi)有極值?存在a,b∈D，使f′(a)·f′(b)<0.

性質(zhì)5 函數(shù)f(x)在定義域D內(nèi)有唯一極值?y=f′(x)在定義域D內(nèi)單調(diào)，且存在a,b∈D(a

(性質(zhì)的證明非常容易，本文不再贅述)

3 應(yīng)用

3．1 判定極值的存在性

因此函數(shù)F(x)有且僅有兩個(gè)極值點(diǎn).

3．2 判定極值的唯一性

例2 求證：函數(shù)f(x)=ex-lnx有且只有一個(gè)極值點(diǎn).

故依函數(shù)極值的性質(zhì)f(x)在(0,+∞)上有且只有一個(gè)極值點(diǎn)，且為極小值點(diǎn).

3．3 求極值

當(dāng)m>0時(shí)，f′(e2)>0，f′(2)<0，此時(shí)，f(x)僅有極小值f(e)=me，無極大值;

當(dāng)m<0時(shí)，f′(e2)<0，f′(2)>0，此時(shí)，f(x)僅有極大值f(e)=me，無極小值.

3．4 比較大小

可知h(x)max=h(0)=2,從而b-2<2,即

3．5 證明不等式

分析:令h(x)=ag(x)-2f(x)=axex-

3．6 求解不等式恒成立

例6 已知不等式ex-ln(x+m)>0恒成立，求實(shí)數(shù)m的取值范圍.

依函數(shù)極值的性質(zhì)g(x)存在極小值點(diǎn)x0∈(-m,+∞),使g(x0)=(x0+m)ex0-1=0.則當(dāng)x∈(-m,x0)時(shí)，g(x)<0，此時(shí)f′(x)<0，f(x)單調(diào)遞減.當(dāng)x∈(x0,+∞)時(shí)，g(x)>0，此時(shí)，f′(x)>0，f(x)單調(diào)遞增.

可見，在判定函數(shù)極值存在性、唯一性、極值的大小，求極值，求與極值有關(guān)的參數(shù)取值范圍及證明不等式的相關(guān)問題時(shí)，若能巧妙的利用函數(shù)極值的性質(zhì)，定可優(yōu)化思維，簡化運(yùn)算，巧妙解決問題.