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  • 导数法求参数范围时注意问题

    前言

    例1【2019届凤翔中学高三理科单调性与最值课时作业第17题改编】已知(f(x)=cfrac{x}{x-a}(x eq a)),当(a>0)时,函数(f(x))在区间((1,+infty))上单调递减,求实数(a)的范围。

    【法1】图像法,(f(x)=1+cfrac{a}{x-a}),其对称中心为((a,1))

    用变换法做出其函数图像如下,

    由图像可得,要使得函数$f(x)$在区间$(1,+infty)$上单调递减,

    须满足(aleq 1),又由于(a>0)

    (ain (0,1])

    【法2】导数法,由于函数(f(x))在区间((1,+infty))上单调递减,

    (f'(x)leq 0)在区间((1,+infty))上恒成立,又(a>0)

    (f'(x)=cfrac{1cdot (x-a)-xcdot 1}{(x-a)^2})

    (=cfrac{-a}{(x-a)^2}leq 0) 恒成立,

    则得到(a>0)即可。

    这个结果是错误的,原因是确实有(f'(x)leq 0)恒成立,但是如果不限制(aleq 1)

    则若(a>1),比如(a=2)时,会出现函数在区间((1,a))上单调递减,

    在区间((a,+infty))上单调递减,就是不能在区间((1,+infty))上单调递减,

    原因是函数在(x=a)处是断开的。

    那么要使得函数$f(x)$在区间$(1,+infty)$上单调递减,

    则必须(aleq 1),又由于(a>0)

    (ain (0,1])

    解后反思:像这样的分式函数,其图像肯定在分母处是断开的,不连续的,故导数法要慎用。

    【法3】定义法,令(1<x_1<x_2)

    (f(x_2)-f(x_1)=cfrac{x_2}{x_2-a}-cfrac{x_1}{x_1-a})

    (=cfrac{x_2(x_1-a)-x_1(x_2-a)}{(x_2-a)(x_1-a)})

    (=cfrac{a(x_1-x_2)}{(x_2-a)(x_1-a)})

    由于题目已知(f(x))在区间((1,+infty))上单调递减,

    则必须满足(cfrac{a(x_1-x_2)}{(x_2-a)(x_1-a)}<0)恒成立,

    (a(x_1-x_2)<0)恒成立,则必须((x_2-a)(x_1-a)>0)恒成立,

    又由于定义域为((1,+infty)),则必须(x_2-a>0)(x_1-a>0)

    (a<x_1)(a<x_2)恒成立,(x_1,x_2in (1,+infty))

    (aleq 1),又由于(a>0)

    (ain (0,1])

    例2【2019届凤翔中学高三理科简易逻辑课时作业改编】已知命题(p)(f(x)=cfrac{1-2m}{x})在区间((0,+infty))上单调递减,求(m)的取值范围是________。

    【法1】:依托(y=cfrac{1}{x})的单调性,则(1-2m>0),解得(m<cfrac{1}{2})

    【法2】:导数法,但是导数法很容易出错。

    导数法:由(f(x)=cfrac{1-2m}{x})在区间((0,+infty))上单调递减,则有

    (f'(x)=-(1-2m)cfrac{1}{x^2}leq 0)在区间((0,+infty))上恒成立,

    (2m-1leq 0),即(mleq cfrac{1}{2}),这个结果是错误的,

    原因是缺少验证,当(m=cfrac{1}{2})时, 函数(f(x)=0)为常函数,

    不符合题意,故舍去,即(m<cfrac{1}{2})

    例3【2019高三理科数学资料用题】【2018荆州模拟改编】设函数(f(x)=cfrac{1}{3}x^3-cfrac{a}{2}x^2+1),函数(g(x)=f(x)+2x),且(g(x))在区间((-2,-1))内存在单调递减区间,求实数(a)的取值范围;

    分析:(g(x)=cfrac{1}{3}x^3-cfrac{a}{2}x^2+1+2x),则(g'(x)=x^2-ax+2)

    (g(x))在区间((-2,-1))内存在单调递减区间,得到,

    (g'(x)=x^2-ax+2<0)在区间((-2,-1))上能成立,

    分离参数得到,(a<x+cfrac{2}{x})在区间((-2,-1))上能成立,

    (left(x+cfrac{2}{x} ight)_{max}=-2sqrt{2}),当且仅当(x=cfrac{2}{x}),即(x=-sqrt{2})时取到等号,

    故实数(a)的取值范围为((-infty,-2sqrt{2}))

    注意:存在单调递减区间,应该得到(f'(x)<0)能成立,而不是(f'(x)leq 0)能成立。

    (a=-2sqrt{2}),由(g'(x)=x^2+2sqrt{2}x+2=(x+sqrt{2})^2ge 0)恒成立,

    则函数(g(x))只能有单调递增区间,不会存在单调递减区间。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/9766476.html
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