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含参导数问题是导数学习中的常见题型,这类问题涉及函数、方程、不等式,渗透着换元、化归、数形结合等思想方法,综合性强、思维容量大,因此成为近年命题测试中的常见题型,下面借用一道高考题说明解决这类问题的三种常用策略.
题目(2013年高考江苏卷理20(2))设函数f (x)=lnx-ax,g(x)=ex-ax, 其中a为实数,若g(x)在(-1,+∞)上是单调增函数,试求f (x)的零点个数,并证明你的结论.
视角一不分离,先构造函数,再分类讨论
即对题设中的参数,不进行分离,先构造函数,再利用分类讨论加以解决.
解法1:由已知g′(x)=ex-a≥0,即a≤ex对x∈(-1,+∞)恒成立.
因为ex>e-1,所以a≤1e.
f ′(x)=1x-a=1-axx.
①当a≤0时,f ′(x)>0,f (x)在(0,+∞)上是单调增函数,又f (1)>0,limx→0f (x)=-∞,所以f (x)只有一个零点.
②当a>0时,令f ′(x)=1-axx=0,得x=1a.
图1当00;当x>1a时,f ′(x)<0,所以f (x)在(0,1a)单调递增,在(1a,+∞)上单调递减.
limx→0f (x)=-∞,limx→+∞f (x)=-∞,
f (1a)=-lna-1.如图1,当-lna-1>0,即0 综上,当a≤0或a=1e时,f (x)只有一个零点;当0 视角二半分离,先适当变形,再数形结合
即对题设的参数,进行部分分离,即将F(x,a)=0分离成
f (x,a)=g(x),通过构造双函数y1=f (x,a)与y2=g(x),运用数形结合,借助两个函数图象的位置关系,来确定参数a的取值范围.
解法2:由解法1得a≤1e.f (x)的零点个数等价于方程
f (x)=lnx-ax=0在(0,+∞)上的根的个数,等价于方程lnx=ax在(0,+∞)上的根的个数,等价于曲线y=lnx与直线y=ax的公共点个数.
图2如图2,在同一直角坐标系中作出y1=lnx与y2=ax的图象,当y=ax与y=lnx相切时,设切点为(x0,lnx0),则切线方程为y-lnx0=1x0(x-x0),
即y=1x0x+lnx0-1,所以lnx0-1=0,即x0=e,从而a=1e.
如图2,当a≤0或a=1e时,f (x)只有一个零点,当0 点评:该解法的关键是找出直线与曲线相切时的参数值a=1e.
视角三全分离,先分离参数,再构造函数
即对题设中的参数,进行分离,使等式一端只含有参数,不含变量,另一端只含有变量,不含参数,即将f (x,a)=0分离成a=g(x),再利用函数y=g(x)的图象求解.
解法3:由解法1得a≤1e,f (x)的零点个数等价于方程
f (x)=lnx-ax=0在(0,+∞)上的根的个数.分离参数得a=lnxx,x>0.令h(x)=lnxx,则h′(x)=1-lnxx2.
令h′(x)>0,得0 h(x)在(0,e)上单调递增.
图3令h′(x)<0,得x>e,
h(x)在(e,+∞)上单调递减.
limx→+∞h(x)=0,limx→0h(x)=-∞.在同一直角坐标系中作出y=h(x)与y=a的图象,如图3,当a≤0或a=1e时,f (x)只有一个零点;当0
题目(2013年高考江苏卷理20(2))设函数f (x)=lnx-ax,g(x)=ex-ax, 其中a为实数,若g(x)在(-1,+∞)上是单调增函数,试求f (x)的零点个数,并证明你的结论.
视角一不分离,先构造函数,再分类讨论
即对题设中的参数,不进行分离,先构造函数,再利用分类讨论加以解决.
解法1:由已知g′(x)=ex-a≥0,即a≤ex对x∈(-1,+∞)恒成立.
因为ex>e-1,所以a≤1e.
f ′(x)=1x-a=1-axx.
①当a≤0时,f ′(x)>0,f (x)在(0,+∞)上是单调增函数,又f (1)>0,limx→0f (x)=-∞,所以f (x)只有一个零点.
②当a>0时,令f ′(x)=1-axx=0,得x=1a.
图1当0
limx→0f (x)=-∞,limx→+∞f (x)=-∞,
f (1a)=-lna-1.如图1,当-lna-1>0,即0 综上,当a≤0或a=1e时,f (x)只有一个零点;当0 视角二半分离,先适当变形,再数形结合
即对题设的参数,进行部分分离,即将F(x,a)=0分离成
f (x,a)=g(x),通过构造双函数y1=f (x,a)与y2=g(x),运用数形结合,借助两个函数图象的位置关系,来确定参数a的取值范围.
解法2:由解法1得a≤1e.f (x)的零点个数等价于方程
f (x)=lnx-ax=0在(0,+∞)上的根的个数,等价于方程lnx=ax在(0,+∞)上的根的个数,等价于曲线y=lnx与直线y=ax的公共点个数.
图2如图2,在同一直角坐标系中作出y1=lnx与y2=ax的图象,当y=ax与y=lnx相切时,设切点为(x0,lnx0),则切线方程为y-lnx0=1x0(x-x0),
即y=1x0x+lnx0-1,所以lnx0-1=0,即x0=e,从而a=1e.
如图2,当a≤0或a=1e时,f (x)只有一个零点,当0 点评:该解法的关键是找出直线与曲线相切时的参数值a=1e.
视角三全分离,先分离参数,再构造函数
即对题设中的参数,进行分离,使等式一端只含有参数,不含变量,另一端只含有变量,不含参数,即将f (x,a)=0分离成a=g(x),再利用函数y=g(x)的图象求解.
解法3:由解法1得a≤1e,f (x)的零点个数等价于方程
f (x)=lnx-ax=0在(0,+∞)上的根的个数.分离参数得a=lnxx,x>0.令h(x)=lnxx,则h′(x)=1-lnxx2.
令h′(x)>0,得0
图3令h′(x)<0,得x>e,
h(x)在(e,+∞)上单调递减.
limx→+∞h(x)=0,limx→0h(x)=-∞.在同一直角坐标系中作出y=h(x)与y=a的图象,如图3,当a≤0或a=1e时,f (x)只有一个零点;当0