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1. 导数与不等式

函数的性质、导数及其应用 · 高三
先确认一下:这一关能不能学
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 利用导数判断函数单调性,进而证明或求解含参不等式恒成立问题的方法。

从哪来 建立在“集合的概念与表示”之上,将不等式解集视为集合,通过研究函数值域(集合)与常数集合的关系来判定不等式是否恒成立。

为什么 不等式 $f(x) \ge a$ 在区间 $D$ 上恒成立,等价于 $f(x)$ 的最小值 $m$ 满足 $m \ge a$。求最值的核心工具是导数:$f'(x)>0$ 则 $f(x)$ 递增,$f'(x)<0$ 则 $f(x)$ 递减。通过导数符号确定单调区间,从而定位最值点,将“无限个不等式”转化为“有限个最值比较”。

代数转化法
适合逻辑严密、偏好代数推导的学生。 强调“恒成立 $\Leftrightarrow$ 最值”的逻辑链条。 1. 明确目标:求 $f(x)$ 在定义域上的最值。 2. 求导:计算 $f'(x)$。 3. 定号:分析 $f'(x)$ 的正负(注意参数对符号的影响)。 4. 定最值:根据单调性写出 $f(x)_{min}$ 或 $f(x)_{max}$。 5. 解不等式:令最值 $\ge$ 常数,解出参数范围。 *核心口诀:恒成立看最值,最值靠导数,导数看符号。*
图像动态法
适合直观思维强、空间感好的学生。 1. 画出 $y=f(x)$ 的大致草图(根据导数判断凹凸和趋势)。 2. 画出水平直线 $y=a$。 3. 观察:要使 $f(x) \ge a$ 恒成立,直线 $y=a$ 必须位于曲线 $y=f(x)$ 的“下方”或“相切于最低点”。 4. 临界状态:当直线恰好经过曲线的最低点时,$a$ 取到边界值。 *核心观点:不等式恒成立就是“曲线永远压在直线上面”。*
分离参数法
适合计算能力强、喜欢分类讨论的学生。 1. 变形:将不等式变形为 $g(x) \ge m$ 或 $g(x) \le m$ 的形式,其中 $m$ 是待求参数,$g(x)$ 只含 $x$。 2. 求最值:对 $g(x)$ 求导,求出其最大值或最小值。 3. 直接得解:$m \le g(x)_{min}$ 或 $m \ge g(x)_{max}$。 *优势:避免了讨论参数对 $f'(x)$ 符号的影响,将复杂的多参数问题简化为单变量函数最值问题。*
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练一道
基础题
已知函数 $f(x) = x^2 - 2x + 3$,若不等式 $f(x) \ge a$ 对任意 $x \in \mathbb{R}$ 恒成立,求实数 $a$ 的取值范围。
变式
已知函数 $f(x) = e^x - ax$,若不等式 $f(x) \ge 0$ 对任意 $x \in \mathbb{R}$ 恒成立,求实数 $a$ 的取值范围。
试试手自己判
检测题
若不等式 $x^2 - 2x + 3 \ge a$ 对任意 $x \in [0, 2]$ 恒成立,求实数 $a$ 的取值范围。
看答案和判分标准
答案:$a \le 2$
判对标准:
1. 正确求出 $f(x) = x^2 - 2x + 3$ 的导数 $f'(x) = 2x - 2$。
2. 正确判断出对称轴 $x=1$ 在区间 $[0, 2]$ 内,且 $x=1$ 为极小值点(也是区间最小值点)。
3. 正确计算最小值 $f(1) = 2$。
4. 正确得出 $a \le f(x)_{min}$,即 $a \le 2$。
*若学生写出 $a \le 3$(端点值)或 $a \le 1$(计算错误),均判错。
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