第3讲导数的综合应用1.(2018·全国Ⅱ卷,理21)已知函数f(x)=ex-ax2.(1)若a=1,证明:当x≥0时,f(x)≥1;(2)若f(x)在(0,+∞)只有一个零点,求a.(1)证明:当a=1时,f(x)≥1等价于(x2+1)e-x-1≤0.设函数g(x)=(x2+1)e-x-1,则g'(x)=-(x2-2x+1)·e-x=-(x-1)2e-x.当x≠1时,g'(x)<0,所以g(x)在(0,+∞)上单调递减.而g(0)=0,故当x≥0时,g(x)≤0,即f(x)≥1.(2)解:设函数h(x)=1-ax2e-x.f(x)在(0,+∞)上只有一个零点等价于h(x)在(0,+∞)上只有一个零点.(ⅰ)当a≤0时,h(x)>0,h(x)没有零点;(ⅱ)当a>0时,h'(x)=ax(x-2)e-x.当x∈(0,2)时,h'(x)<0;当x∈(2,+∞)时,h'(x)>0.所以h(x)在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增.故h(2)=1-是h(x)在(0,+∞)上的最小值.①若h(2)>0,即a<,h(x)在(0,+∞)上没有零点.②若h(2)=0,即a=,h(x)在(0,+∞)上只有一个零点.③若h(2)<0,即a>,因为h(0)=1,所以h(x)在(0,2)上有一个零点;由(1)知,当x>0时,ex>x2,所以h(4a)=1-=1->1-=1->0,故h(x)在(2,4a)上有一个零点.因此h(x)在(0,+∞)上有两个零点.综上,当f(x)在(0,+∞)上只有一个零点时,a=.2.(2017·全国Ⅲ卷,理21)已知函数f(x)=x-1-alnx.(1)若f(x)≥0,求a的值;(2)设m为整数,且对于任意正整数n,1+1+…1+0,由f'(x)=1-=知,当x∈(0,a)时,f'(x)<0;当x∈(a,+∞)时,f'(x)>0,所以f(x)在(0,a)上单调递减,在(a,+∞)上单调递增,故x=a是f(x)在(0,+∞)的最小值点.由于f(1)=0,所以当且仅当a=1时,f(x)≥0.故a=1.(2)由(1)知当x∈(1,+∞)时,x-1-lnx>0.令x=1+,得ln1+<.从而ln1++ln1++…+ln1+<++…+=1-<1.故1+1+…1+2,所以m的最小值为3.1.考查角度考查利用导数知识证明不等式、根据不等式恒成立确定参数范围,考查利用导数知识研究函数零点个数、根据函数零点个数确定参数取值范围、证明函数零点的性质等.2.题型及难易度解答题,属于难题或者较难题.(对应学生用书第16~18页)导数与不等式考向1导数方法证明不等式【例1】(2018·郑州二模)已知函数f(x)=ex-x2.(1)求曲线f(x)在x=1处的切线方程;(2)求证:当x>0时,≥lnx+1.(1)解:f'(x)=ex-2x,由题设得f'(1)=e-2,f(1)=e-1,所以f(x)在x=1处的切线方程为y=(e-2)x+1.(2)证明:设g(x)=f(x)-(e-2)x-1,x>0,则g'(x)=ex-2x-(e-2),g″(x)=ex-2,g'(x)在(0,ln2)上单调递减,在(ln2,+∞)上单调递增,又g'(0)=3-e>0,g'(1)=0,00;当x∈(x0,1)时,g'(x)<0,故g(x)在(0,x0)上单调递增,在(x0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增.又g(0)=g(1)=0,所以g(x)=ex-x2-(e-2)x-1≥0,当且仅当x=1时取等号,故≥x,x>0,又x≥lnx+1,即≥lnx+1,当x=1时,等号成立.导数方法证明不等式的基本途径有两条:(1)考虑单调性,利用函数在区间(a,b)上单调递增(减),则f(a)e+m(x-1)对任意x∈(1,+∞)恒成立,求实数m的取值范围.解:(1)已知f(x)=ex-alnx,则f'(x)=ex-,f'(1)=e-a,切点为(1,e),所求切线方程为y-e=(e-a)(x-1),即(e-a)x-y+a=0.(2)当a=-1时,原不等式即为ex+lnx-e-m(x-1)>0,记F(x)=ex+lnx-e-m(x-1),F(1)=0,依题意有F(x)>0对任意x∈(1,+∞)恒成立,求导得F'(x)=ex+-m,F'(1)=e+1-m,F″(x)=ex-,当x>1时,F″(x)>0,则F'(x)在(1,+∞)上单调递增,有F'(x)>F'(1)=e+1-m,若m≤e+1,则F'(x)>0,则F(x)在(1,+∞)上单调递增,且F(x)>F(1)=0,适合题意;若m>e+1,则F'(1)<0,又F'(lnm)=>0,故存在x1∈(1,lnm)使F'(x1)=0,当1
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