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3.1 恒成立问题

导数在函数零点与不等式中的应用 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
先会这个
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 含参不等式对定义域内任意实数恒成立,求参数取值范围的问题。

从哪来 基于 5.4 导数与不等式 和 5.2 含参数的导数问题,利用函数最值性质解决。

为什么 不等式 $f(x) \ge 0$ 恒成立等价于 $f(x)_{min} \ge 0$。求最值需分析单调性,而单调性由导数符号决定。含参时,导数符号随参数变化,故需分类讨论确定最值点。

“分离参数法”
将参数 $a$ 与变量 $x$ 分离,转化为求新函数 $g(x)$ 的最值。
适合:逻辑清晰、擅长代数变形、计算能力强的学生。
“端点效应/特殊值法”
先代入 $x=0$ 或端点确定参数范围,再验证充分性。
适合:直觉敏锐、喜欢从特殊到一般、快速解题的学生。
“图像动态分析法”
画出 $y=a$ 与 $y=g(x)$ 的图像,通过上下位置关系确定范围。
适合:空间想象力强、偏好数形结合、对抽象代数感到困难的学生。
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练一道
变式
$e^x \ge ax$ 对 $x>0$ 恒成立,求 $a$ 范围。 解:分离参数 $a \le \frac{e^x}{x}$。 令 $g(x)=\frac{e^x}{x}$,$g'(x)=\frac{e^x(x-1)}{x^2}$。 $x \in (0,1)$ 减,$(1,+\infty)$ 增。 $g(x)_{min}=g(1)=e$。 故 $a \le e$。
试试手自己判
检测题
若 $x \ln x \ge ax - 1$ 对 $x \in (0, +\infty)$ 恒成立,求 $a$ 最大值。
看答案和判分标准
答案:$e$。
判对标准:
得出 $a \le e$ 且取等条件为 $x=1$ 时成立,过程完整。
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