对数不等式在极值点偏移问题中的应用

发表时间:2021/4/27   来源:《中国教师》2021年3期   作者:杨加智 徐财昌
[导读] 极值点偏移问题是高考的热门问题
 
        杨加智  徐财昌
        云南省保山曙光学校(678000)
        摘要:极值点偏移问题是高考的热门问题,也是难点问题.函数的极值点是导数的零点,所以也可以算作零点问题。对于极值点偏移问题在以往的证明过程中一般采用整体代换的思想,构造函数,讨论单调性来证明,证明过程相当繁杂.本文重点介绍对数不等式在零点证明问题中的应用,其思想简单,便于理解.
        
        关键词:导数;零点;极值点;对数不等式
        
        
        1. 引言
        导数作为高考必考内容,总分值为12分或17分,在高考中占比较大.导数一般以一大一小形式出现,其难度较大,大题一般作为压轴题,学生在考试时往往无法解决.本文主要围绕导数的应用中零点证明问题展开自己的看法,对于对数不等式在零点证明问题中的应用进行了阐述,并给予例题进行说明,然后进行一些分析总结.
        
        2.对数不等式
        下面我们引入对数不等式:
        对于
           
        3.对数不等式在零点问题证明中的应用
        例1  已知函数有两个不同的零点.证明:.
        (2019云南曲靖一中1月月考,21)
传统构造函数解法:
        证明  由题意知
两式相减得,即.要证,即证,即证.不妨设令,则,只需证即可.设,则
     
应用对数不等式证明:
       
        可以看出通过构造函数来证明这类问题不仅思想难度高,要构造出适当的函数,而且烦杂,学生往往无法处理.但用对数不等式思想难度低,只需找到形式的式子,然后用对数不等式来证明.可以比较出对数不等式在证明零点问题时是行之有效的.
        下面我们给出对于一般形式的式子的应用:
        对形如的函数在零点问题中的应用.若为的两个不同零点.
       
        例2  已知函数有两个不同的零点.且为的中间,证明:.
        我们直接应用对数不等式证明:
        证明  因为,
        本题应用对数不等式找到一个关于的不等式,将思想难度降低,通过化简运算得到证明.由对数不等式我们还可以证明得.
        例3  已知函数,的导函数.若存在,且时,,证明.
        (2019.9月武汉新起点理科数学,22)
        证明  由已知得:假设,则
        
所以所,由对数不等式得:,即得证.
        例4 已知函数有两个零点,证明:.
        证明  由已知得:,对两式分别取对数得:
        
两式相减得:,应用对数不等式得:
,所以得证.
        对于形如的函数在零点问题中的应用.
若的两个零点分别为.(这里可以)
则,对两式分别取对数得:
        
两式相减得:,应用对数不等式得:,
所以可以得到.
        由上可以得到对于的式子我们可以尝试用对数不等式来证明.这类问题是复杂的,但采用对数不等式是行之有效的.
        
        5.对数不等式在极值点问题证明中的应用
        我们知道若为的两个极值点,则有,那么问题可以等价为零点问题,同样可以应用对数不等式来证明.
        例5  已知函数.
        (1)讨论的单调性.
        (2)若存在两个极值点,证明:

(2018.全国Ⅰ卷理)
        解  (1)可以得到:当时,在上单调递减,在上单调递增.当时,在上单调递减.
         (2)由是的两个极值点,设.所以

化简得:.由(1)知,且是的两实数根.所以.由对数不等式得:

得证.
        对于极值点问题,我们往往通过求导令,可以得到一个一元二次方程,我们可以通过韦达定理找到来证明.

        6.小结
   在高考导数大题经常会设计到零点的证明问题,即或者别的形式的式子,它实质上属于极值点偏移问题,通过应用对数不等式来解决这类问题不仅思想简单,而且简便快捷.总之,应用对数不等式证明零点、极值点问题是行之有效的.
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