函数同构问题
关于同构式下的“亲戚函数”
同构式下两条主线
1.顺反同构:顺即为平移拉伸后的同构函数,反即为乘除导致的凹凸反转同构函数.
2.同位同构:
①加减同构是指在同构的过程中“加减配凑”,从而完成同构;
②局部同构是指在同构过程中,我们可以将函数的某两个或者多个部分构造出同构式,再构造同构体系中的亲戚函数即可;
③差一同构是指指对跨阶以及指数幂和对数真数差1,我们往往可考虑用同构秒杀之.
关于的亲戚函数
如图1:根据求导后可知:在区间,在区间,.
图1 图2 图3 图4
考点1 平移和拉伸得到的同构函数
如图2:,即将向右平移1个单位,再将纵坐标扩大为原来的倍,故可得在区间,在区间,当时,.
如图3:,即将向右平移2个单位,再将纵坐标扩大为原来的倍,故可得在区间,在区间,当时,.
如图4:,即将向左平移1个单位,再将纵坐标缩小为原来的倍,故可得在区间,在区间,当时,.
考点2 乘除导致凹凸反转同构函数
图5 图6 图7 图8
如图5:,即将关于原点对称后得到,故可得在区间,在区间,当时,.
如图6:,即将关于原点对称后,向右移一个单位,再将纵坐标缩小倍,得到,故可得在区间,在区间,当时,.
如图7:,属于分式函数,将关于原点对称后得到,故可得在区间,在区间,当时,.
如图8:,属于分式函数,将关于原点对称后,左移一个单位,再将纵坐标缩小倍,故可得在区间,在区间,当时,.
考点3 顺反同构函数
图9 图10 图11 图12
如图9:,当,即,当,即,.
如图10:,实现了凹凸反转,原来最小值反转后变成了最大值,当,即,当,即,.
如图11:,当,即,当,即,.
如图12:,当,即,当,即,.
通过以下例题来感受其中奥妙吧
1.对于任意的不等式
恒成立,则的取值范围是 .解:由题意知,,, ,
故只需,即,∴.
2.设,若存在正实数,使得不等式.≥0恒成立,
则的最大值为 .
解: ≥0 => => => ,即.
3.设实数,若对任意的,不等式恒成立,则的取值范围是 .
解:,=,
4.设实数,若对任意的,不等式恒成立,则的最小值为 .
解:,,.
5.设实数,若对任意的,若不等式恒成立,则的最大值为 .
解:,解得
6.对任意的,不等式恒成立,求实数的最大值 .
解:由题意得,即,.
7.已知函数,若不等式在上恒成立,则实数的取值范围是 .
解:由题意得:,右边凑1,
得,得.(说明:定义域大于零,所以,成立).
8.对,不等式恒成立,则实数的最小值为 .
解:由题意得,,,∴.
9.已知,不等式对任意的实数恒成立,则实数的最小值是 .
解:,∴,∴,≥-e.
10.已知函数,若关于的不等式恒成立,则实数的取值范围为 .
解:由题意可知:,∴,∴只需,∴.
11.已知是方程的实根,则关于实数的判断正确的是 .
A. B. C. D.
解:,∴,∴.
12.对任意的,恒有,求实数的最小值 .
解:由题意得:,即,
得.
13.若关于的方程只有一个实数解,则的取值范围是 .
解:由题意得,令,则由图像易得或,所以或.
14. 已知函数,
求函数的单调区间;
若对恒成立,求实数的取值范围.
解:第一问略.
(2)由题意得:,右边式子凑1得,
即,因为,当且仅当等号成立,所以满足即可,当且仅当,即等号成立,所以.
15. 设函数,曲线在点处的切线方程为.
(1)求,; (2)证明:.
解:略.
由知,,要证,即证,得,
,构造函数,即证,显然,当仅当时等号成立,因为时,;时,,取等条件明显不一致,所以显然不存在,故,即.
16.已知函数.
(1)设是的极值点,求,并求的单调区间;
(2)证明:当时,.
解:函数.,,是的极值点,,解得,,,当时,,当时,,在单调递减,在单调递增.
(2)证明:当时,,即只需要证明,,构造,则对恒成立,故只需证恒成立,当时,.
17. 已知函数.
(1)求的单调区间;
(2)设,其中,若恒成立,求的取值范围.
解:略.
由题意得:,因为,当且仅当时等号成立,所以等价于证:,所以.
18.已知函数,为的导函数.
(1)令,试讨论函数的单调区间;
(2)证明:.
解:(1)略;
(2)由题意得:,因为(当且仅当时等号成立),等价于证明,构造,则,易知
19.已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)若方程有两个实数根,求实数的取值范围.
解:(1)略;
(2)由题意得:有两解,得,构造,易得,所以,当且仅当时等号成立,要使方程有两个实根,则需满足,得.
20. 已知.
(1)若,求的单调区间;
(2)若的最小值为,求证.
解:(1)略;
(2)构造,则,则,,,
,,接下来分类讨论:1,当,则,成立;
2,当,则,得,成立;3,当,则,得;综上得证.
21.已知函数,其中.
(1)若,证明:是定义域上的增函数;
(2)是否存在,使得在处取得极小值?说明理由.
解(1)略;
(2)构造,则,当且仅当时等号成立,
即,因为在处取得最小值,所以,这里需说明以及矛盾(方法同上题衡水金卷).
22. 已知函数.(为常数)
(1)当时,讨论函数在区间上的单调性;
(2)若,若对任意的,恒成立,求实数的取值范围.
解:(1)略;
(2)由题意得:,即,
右边凑1,得,
构造,则,即,当且仅当时取等号,所以只需满足.
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