高一二次函数综合题不等式综合题 急!

高一的数学问题,函数并不等式
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解读函数与不等式综合题
  在高考数学中,函数与不等式的综合题是函数、方程、不等式、数列等内容的有机结合. 证明不等式的方法很多,但在处理函数与不等式的综合题时,运用常规办法往往难以奏效或过程繁琐,需另辟蹊径. 本文结合实例,通过充分利用函数性质来探求这类题型的解题策略. 中国论文网 /9/view-6937894.htm  等价转化后作差构造函数证明不等式   例1 设函数[f(x),g(x)]的定义域为[R],且[f(x)]是奇函数,[g(x)]是偶函数,[f(x)+g(x)=ex],其中[e]为自然对数的底数.   (1)求[f(x),g(x)]的解析式,并证明:当[x>0]时,[f(x)>0],[g(x)≥1];   (2)设[a≤0,b≥1],证明:当[x>0]时,[ag(x)+(1-a)<f(x)x][<bg(x)+(1-b)].   分析 根据函数性质,不难得出(1)中[f(x)=ex-e-x2>0,g(x)=ex+e-x2>1]. 如果直接将[f(x)],[g(x)]的解析式代入(2)中的不等式,再化简变形进行证明的话,就会非常繁琐. 我们注意到[x>0],(2)所证不等式等价于[axg(x)+(1-a)x<f(x)<bxg(x)+(1-b)x,]又注意到[f(x)],[g(x)]满足[f(x)=g(x)],[g(x)=f(x)],故可以直接作差构造函数来加以证明.   解 (1)略   (2)①要证[f(x)x>ag(x)+(1-a),]   即证[f(x)>axg(x)+(1-a)x],   构造函数[h(x)=f(x)-axg(x)-(1-a)x],   又[f(x)=g(x),g(x)=f(x)],   [∴h(x)=f(x)-[ag(x)+ax?g(x)]-(1-a)]   [=g(x)-[ag(x)+a?x?f(x)]-(1-a)]   [=(1-a)[g(x)-1]-axf(x)].   [∵a≤0,g(x)≥1,f(x)>0,∴h(x)>0.]   故[h(x)]在[[0,+∞)]上为增函数,从而[h(x)>h(0)=0],即[f(x)x>ag(x)+(1-a)].   ②要证[f(x)x<bg(x)+(1-b)],即证[f(x)<bxg(x)+(1-b)x.]   构造函数[φ(x)=f(x)-bxg(x)-(1-b)x],   [∴φ(x)=(1-b)[g(x)-1]-bxf(x)].   又[∵b≥1,g(x)≥1,f(x)>0],   [∴φ(x)<0],即[φ(x)]在[[0,+∞)]上为减函数.   从而[φ(x)<φ(0)=0],即[f(x)x<bg(x)+(1-b)].   故不等式得证.   解读 本题第(1)问通过函数的奇偶性来构造方程组,从而得出函数解析式及其相关性质. 第(2)问通过结合条件等价变形,并巧妙地结合第(1)问中[f(x),g(x)]之间的关系,直接作差构造函数达到证明不等式的目的.   利用函数的最值证明不等式   例2 已知数列[an]的各项均为正数,[bn=n(1+1n)nan(n∈N*)],[e]为自然对数的底数. 求函数[f(x)=1+x-ex]的单调区间,并比较[(1+1n)n]与[e]的大小.   分析 通过取[n]的特值,猜想[(1+1n)n<e],而要证此不等式,则需证[1+1n<e1n],故将[1n]换元成[x],只需证[1+x<ex],也就是证[f(x)<0],即证[f(x)max<0].   解 通过求导知,[f(x)=1-ex],当[x0;]当[x>0]时,[f(x)<0],   所以[f(x)]在[(-∞,0)]上增函数,在[(0,+∞)]上为减函数,[f(x)max=f(0)=0],   故当[x>0]时,[f(x)<f(0)=0],即[1+x<ex].   令[x=1n]得,[1+1n<e1n],即[(1+1n)n<e].   解读 本题直接由函数的最大值得出函数不等式,再经过换元就得到数列不等式的大小.   例3 已知函数[f(x)=ex-ln(x+m)].   (1)设[x=0]是[f(x)]的极值点,求[m],并讨论[f(x)]的单调性;   (2)当[m≤2]时,证明:[f(x)>0].   分析 对于第(2)问,如果直接转化为[f(x)min>0],就必须探求[f(x)]的最小值,从而转化为对任意[m≤2]讨论[f(x)]的单调性,比较繁琐,不易采用此种思路.我们注意到,当[m≤2,x∈(-m,+∞)]时,[ln(x+m)≤ln(x+2)],通过放缩,有[f(x)=ex-ln(x+m)≥ex-ln(x+2)],所以只需证[ex-ln(x+2)>0]即可,而证明上述不等式,必须寻求当[m=2]时[f(x)]的最小值.   解 (1)略   (2)当[m≤2],[x∈(-m,+∞)]时,[ln(x+m)≤ln(x+2)],   故只需证明当[m=2]时,[f(x)>0].   当[m=2]时,函数[f(x)=ex-1x+2]在[(-2,+∞)]上单调递增.   又[f(-1)0,]故[f(x)=0]在[(-2,+∞)]上有惟一实根[x0],且[x0∈(-1,0)].   当[-2<x<x0]时,[f(x)x0]时,[f(x)>0].   [∴f(x)]在[x=x0]处取得最小值.   [∴f(x)≥f(x0)=ex0-ln(x0+2)]
  又[f(x0)=ex0-2x0+2=0],即[ln(x0+2)=-x0].   [∴f(x)≥f(x0)=1x0+2+x0=(x0+1)2x0+2>0].   综上,当[m≤2]时,[f(x)>0].   解读 本题通过适当的放缩,转化为寻求当[m=2]时[f(x)]的最小值,利用最小值大于零从而达到证明不等式的目的. 与例2的区别在于,本题无法求出具体的最值点,而是首先验证极值点的存在性和惟一性,再说明此时极值点就是所求的最小值点,并充分利用极值点满足的方程来验证最小值大于零.   利用函数单调性证明不等式   例4 已知常数[a≥0],函数[f(x)=ln(1+x)+a2x2-x,][x≥0,]   (1)讨论函数[f(x)]的单调性;   (2)设[n∈N*],求证:[ln(n+1)<k=1n1k<ln(n+1)+2n-12n.]   分析 要证明(2)中[ln(n+1)<k=1n1k],可先探求不等边左边的通项,转化为证[ln(1+x)-x<0],此不等式恰好可以利用当[a=0]时函数[f(x)]的单调性加以证明. 要证明(2)问中的[k=1n1kx-x22(x>0)],即证[ln(1+x)>][x22-x>0],此不等式恰好可以利用当[a≥1]时函数[f(x)]的单调性加以证明.   解 (1)通过分类讨论知,   当[a=0]时,[f(x)]在[[0,+∞)]上单调递减.   当[0  当[a≥1]时,[f(x)]在[[0,+∞)]上单调递增.   (2)由(1)知,[a=0]时,[f(x)]在[[0,+∞)]上减函数.   又[f(0)=0],   [∴f(x)=ln(1+x)-x<f(0)=0],即[ln(1+x)0)].   令[x=1n,]则[ln(1+1n)<1n(n∈N*)].   [即ln(1+1)<1,ln(1+12)<12,ln(1+13)<13,…,ln(1+1n)<1n,]   相加得,[ln(n+1)<k=1n1k].   由(1)知,[a=1]时,[f(x)]在[[0,+∞)]上为增函数.   又[f(0)=0],   [∴f(x)=ln(1+x)+x22-x>f(0)=0 (x>0)],   即[ln(1+x)>x-x22(x>0).]   令[x=1n],则[ln(1+1n)>1n-12n2(n∈N*).]   [∴ln(1+1)>1-12×112],[ln(1+12)>12-12×122],   [ln(1+13)>13-12×132,…,ln(1+1n)>1n-12×1n2]   相加得,[ln(n+1)>k=1n1k-12(1+122+132+…+1n2)].   [∴k=1n1k<ln(n+1)+12(1+122+132+…+1n2)]   [<ln(n+1)+12[1+11×2+12×3+…+1(n-1)n]]   [=ln(n+1)+12[1+(1-12)+(12-13)+…+(1n-1-1n)]]   [=ln(n+1)+2n-12n].   解读 本题第(2)问通过寻求数列不等式的通项,换元转化为函数不等式,再结合第(1)问函数的单调性的结论,从而达到证明不等式的目的.   在解题时遇到类似的问题,我们就可以尝试以上三种策略. 先根据题设条件和欲证结论选定变量(或者换元设置新的变量,利用欲证结论与题目所涉及的函数之间的联系来选取适当的函数,或者根据欲证结论构造新的函数),然后运用导数工具,充分利用函数的最值、单调性、有界性等性质达到证明不等式的目的.
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函数与不等式的综合题
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