2013年高考遼寧卷理科數(shù)學(xué)第21題是一道難度很大的導(dǎo)數(shù)題目,我們可以根據(jù)“先充分后必要”的思路給出其自然解法。推而廣之,本文采用這種方法還給出了幾道類似題目的解法。
題1(2013年高考遼寧卷理科數(shù)學(xué)第21題)已知函數(shù)f(x)=(1+x)e-2x,g(x)=。當(dāng)x∈[0,1]時:
(2)若f(x)≥g(x)恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍。
解:(1)可得1-x≤f(x)?(1+x)e-x-(1-x)ex≥0,接下來,用導(dǎo)數(shù)可證得1-x≤f(x)。
(2)由(1)的結(jié)論1-x≤f(x)(0≤x≤1)可知,當(dāng)g(x)≤1-x(0≤x≤1)即g(x)≤1-x(0<x≤1)也即x-1≥a(0<x≤1)恒成立時,題設(shè)f(x)≥g(x)恒成立。
u'(x)=2sinx-x(0≤x≤1);
得u'(x)是增函數(shù),u'(x)≥u'(0)=0(0≤x≤1),u(x)也是增函數(shù),所以u(x)≥u(0)=--2cosx-1=-3(0≤x≤1)。
由此可知,當(dāng)a>-3時,?x0∈[0,1],使得g(x0)>。再由(1)的結(jié)論f(x)(0≤x≤1)可知,當(dāng)a>-3時,?x0∈[0,1],使得g(x0)>f(x0),即當(dāng)a>-3時,不滿足題設(shè)。
綜上所述,可得所求答案是(-∞,-3]。
點(diǎn)評:題1的解法是“先充分后必要”,這種解法甚是巧妙!
下面再用這種解法,解答幾道求取值范圍的導(dǎo)數(shù)問題。
題2(1)當(dāng)x>0時,求證:x+1<ex<xex+1;
(2)若當(dāng)x>0時,ax+1<ex,求實(shí)數(shù)a的取值范圍。
解:(1)(過程略)用導(dǎo)數(shù)可證。
(2)由(1)的結(jié)論x+1<ex(x>0)可得,當(dāng)a≤1時ax+1<ex(x>0)。
當(dāng)a>1時,lna>0,所以?x0∈(0,lna),使得ex0<elna=a,x0ex0+1<ax0+1。再由(1)的結(jié)論ex<xex+1(x>0)可得,ex0<ax0+1,說明此時不滿足題設(shè)。
綜上所述,可得所求答案是(-∞,1]。
題3(1)當(dāng)x≥0時,求證:x2≤exx-1≤x2ex;
(2)(2010年高考全國新課標(biāo)卷理科數(shù)學(xué)21(2))若當(dāng)x>0時,ex-1-x-ax2≥0,求a的取值范圍。
解:(1)(過程略)用導(dǎo)數(shù)可證。
題4已知函數(shù)f(x)=(1-x)e2x,g(x)=x2-ax-2xsinx+1。當(dāng)x∈[-1,0]時:
(2)若f(x)≥g(x)恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍。
解:(1)可得1+x≤f(x)?(1+x)e-x-(1-x)ex≤0,接下來,用導(dǎo)數(shù)可證得1+x≤f(x)。
(2)由(1)的結(jié)論1+x≤f(x)(-1≤x≤0)可知,當(dāng)g(x)≤1+x(-1≤x≤0)即g(x)≤1+x(-1≤x<0)也即x-2sinx-1≥a(-1≤x<0)恒成立時,題設(shè)f(x)≥g(x)恒成立。
設(shè)u(x)=x-2sinx-1(-1≤x≤0),可得:
u'(x)=1-2cos(-x)≤1-2cos1<1-2cos=0(-1≤x≤0)。
得u(x)是減函數(shù),u(x)≥u(0)=-1(-1≤x≤0)。
因而,x-2sinx-1≥a(-1≤x<0)恒成立即a≤-1。說明當(dāng)a≤-1時,滿足題設(shè)。
由此可知,當(dāng)a>-1時,?x0∈[-1,0],使得g(x0)>。再由(1)的結(jié)論f(x)≤(-1≤x≤0)可知,當(dāng)a>-1時,?x0∈[-1,0],使得g(x0)>f(x0),即當(dāng)a>-1時,不滿足題設(shè)。
綜上所述,可得所求答案是(-∞,-1]。
題5(2013年高考遼寧卷文科第21題)(1)證明:當(dāng)x∈[0,1]時x≤sinx≤x;
(2)若不等式ax+x2++2(x+2)·cosx≤4對x∈[0,1]恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍。
解:(1)(過程略)用導(dǎo)數(shù)易證。
所以可得當(dāng)a≤-2時滿足題設(shè)。
當(dāng)x∈(0,1]時,由(1)的結(jié)論可得sinx<x,可得cosx=1-2sin2。所以當(dāng)a>-2時,可得:
綜上所述,可得所求答案是(-∞,-2]。