(上海专用)新高考数学一轮复习讲练测专题11 导数及其应用难点突破3-利用导数解决双变量问题(解析版).doc
专题11导数及其应用难点突破3-利用导数解决双变量问题
题型一转化为同源函数解决
例1已知函数f(x)=lnx-ax+1,其中a为实常数.对于函数图象上任意不同的两点A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2)),直线AB的斜率为k,若x1+x2+k>0恒成立,求a的取值范围.
解由题意,k=eq\f(f(x1)-f(x2),x1-x2),则原不等式化为x1+x2+eq\f(f(x1)-f(x2),x1-x2)>0,不妨设x1>x2>0,则(x1+x2)(x1-x2)+f(x1)-f(x2)>0,即xeq\o\al(2,1)-xeq\o\al(2,2)+f(x1)-f(x2)>0,
即f(x1)+xeq\o\al(2,1)>f(x2)+xeq\o\al(2,2).
设g(x)=f(x)+x2=lnx+x2-ax+1,
则g′(x)=eq\f(1,x)+2x-a=eq\f(2x2-ax+1,x),
由已知,当x1>x2>0时,不等式g(x1)>g(x2)恒成立,则g(x)在(0,+∞)上是增函数.
所以当x>0时,g′(x)≥0,即2x2-ax+1≥0,
即a≤eq\f(2x2+1,x)=2x+eq\f(1,x)恒成立,
因为2x+eq\f(1,x)≥2eq\r(2),当且仅当2x=eq\f(1,x),
即x=eq\f(\r(2),2)时取等号,
所以eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(1,x)))eq\s\do7(min)=2eq\r(2).
故a的取值范围是(-∞,2eq\r(2)].
感悟提升此类问题一般是给出含有x1,x2,f(x1),f(x2)的不等式,若能通过变形,把不等式两边转化为结构形式相同的代数式,即转化为同源函数,可利用该函数单调性求解.
训练1已知函数f(x)=alnx+eq\f(1,2)x2,在其图象上任取两个不同的点P(x1,y1),Q(x2,y2)(x1>x2),总能使得eq\f(f(x1)-f(x2),x1-x2)>2,则实数a的取值范围为()
A.(1,+∞) B.[1,+∞)
C.(1,2) D.[1,2]
答案B
解析由eq\f(f(x1)-f(x2),x1-x2)>2,x1>x2>0,
∴f(x1)-f(x2)>2x1-2x2,
∴f(x1)-2x1>f(x2)-2x2,
构造函数g(x)=f(x)-2x=alnx+eq\f(1,2)x2-2x,
则g(x1)>g(x2),
∴函数g(x)在(0,+∞)上为增函数,
由于g′(x)=eq\f(a,x)+x-2,则g′(x)≥0对任意的x∈(0,+∞)恒成立,
由g′(x)=eq\f(a,x)+x-2≥0,
可得a≥-x2+2x,
当x>0时,则y=-x2+2x=-(x-1)2+1≤1,当且仅当x=1时,等号成立,
∴a≥1,因此实数a的取值范围为[1,+∞).
题型二整体代换
例2设函数f(x)=x2-(a+2)x+alnx,g(x)=2alnx-4x+b,其中a>0,b∈R.已知a>2,且方程f(x)=g(x)在(1,+∞)上有两个不相等的实数根x1,x2,求证:f′eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x1+x2,2)))>0.
证明方程f(x)=g(x),即x2-(a-2)x-alnx=b,
在(1,+∞)上有两个不等实根x1和x2,不妨设1<x1<x2,
则xeq\o\al(2,1)-(a-2)x1-alnx1=b①,
xeq\o\al(2,2)-(a-2)x2-alnx2=b②,
①-②得a=eq\f(xeq\o\al(2,1)+2x1-xeq\o\al(2,2)-2x2,x1+lnx1-x2-lnx2),
∵a>2,f′(x)=2x-(a+2)+eq\f(a,x)=eq\f(2x2-(a+2)x+a,x)=eq\f(2(x-1)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(a,2))),x),x>0,
则f(x)在eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,\f(a,2)))上单调递减,eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,2),+∞))上单调递增,
∴当x∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,\f(a,2)))时,f′(x)<0,
当x∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,2),+∞))时,f′(x)>0,
若证f′eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x1+x2,2)))>0,只需证e