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
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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:
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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.
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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
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因为,
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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
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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:
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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:
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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:
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(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:
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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.