利用洛必达法则来处理高考中的恒成立问题
导数结合洛必达法则巧解高考压轴题
法则1 若函数f(x) 和g(x)满足下列条件:(1) 及;(2)在点a的去心邻域内,f(x) 与g(x) 可导且g'(x)≠0; (3),那么 =。
法则2 若函数f(x) 和g(x)满足下列条件:(1) 及; (2),f(x) 和g(x)在与上可导,且g'(x)≠0; (3),那么 =。
法则3 若函数f(x) 和g(x)满足下列条件:(1) 及; (2)在点a的去心邻域内,f(x) 与g(x) 可导且g'(x)≠0; (3),那么 =。
利用洛必达法则求未定式的极限是微分学中的重点之一,在解题中应注意: 1.将上面公式中的x→a,x→∞换成x→+∞,x→-∞,,洛必达法则也成立。
2.洛必达法则可处理,,,,,,型。
3.在着手求极限以前,首先要检查是否满足,,,,,,型定式,否则滥用洛必达法则会出错。当不满足三个前提条件时,就不能用洛必达法则,这时称洛必达法则不适用,应从另外途径求极限。 4.若条件符合,洛必达法则可连续多次使用,直到求出极限为止。
二.高考题处理
1.(2010年全国新课标理)设函数。(1)若,求的单调区间;(2)若当时,求的取值范围
解:(II)当时,,对任意实数a,均在;当时,等价于令(x>0),则,令,则,,
知在上为增函数,;知在上为增函数,;,g(x)在上为增函数。由洛必达法则知,,故综上,知a的取值范围为。
2.(2011年全国新课标理)已知函数,曲线在点处的切线方程为。(Ⅰ)求、的值;(Ⅱ)如果当,且时,,求的取值范围。
解:(II)由题设可得,当时,k<恒成立。
令g (x)= (),则,
再令(),则,,易知在上为增函数,且;故当时,,当x(1,+)时,;
在上为减函数,在上为增函数;故>=0
在上为增函数=0当时,,当x(1,+)时,当时,,当x(1,+)时,
在上为减函数,在上为增函数
洛必达法则知
,即k的取值范围为(-,0]
3.已知函数f(x)=x-(1+a)lnx在x=1时,存在极值。(1)求实数a的值;(2)若x>1,mlnx>成立,求正实数m的取值范围
解:=g(x)
=令h(x)= 令则,令M(x)=r(x),
<0,则,r(x)为减,且r(1)=0,则h(x)为减,且h(1)=0,则g(x)为减,这样,g(x)
0),分子r(x)=,(x[0, ),扩展定义域],求导0,可知,r(x)为定义域内增函数,而r(x)r(0)=0.所以》0.为增函数。则ah(0)----不存在,罗比达法则可得为1
练习
1. 2006年全国2理
设函数f(x)=(x+1)ln(x+1),若对所有的x≥0,都有f(x)≥ax成立,求实数a的取值范围.
2. 2006全国1理
已知函数.(Ⅰ)设,讨论的单调性;
(Ⅱ)若对任意恒有,求的取值范围.
1. 2007全国1理
2. 设函数.(Ⅰ)证明:的导数;
(Ⅱ)若对所有都有,求的取值范围.
3. 2008全国2理
设函数.(Ⅰ)求的单调区间;
(Ⅱ)如果对任何,都有,求的取值范围.
解:(Ⅰ).
当()时,,即;
当()时,,即.
因此在每一个区间()是增函数,在每一个区间()是减函数
解:(Ⅰ)略
(Ⅱ)应用洛必达法则和导数
若,则;
若,则等价于,即
则.
记,
而.
另一方面,当时,,因此
1. 2008辽宁理
设函数.
⑴求的单调区间和极值;
⑵是否存在实数,使得关于的不等式的解集为?若存在,求的取值范围;若不存在,试说明理由.
7. 2010新课标理
设函数=.(Ⅰ)若,求的单调区间;
(Ⅱ)若当x≥0时≥0,求a的取值范围.
8 .2010新课标文
已知函数.
(Ⅰ)若在时有极值,求函数的解析式;
(Ⅱ)当时,,求的取值范围.
解:(Ⅰ)略
(Ⅱ)应用洛必达法则和导数
当时,,即.
①当时,;
②当时,等价于,也即.
记,,则.
记,,则,因此在上单调递增,且,所以,从而在上单调递增.
由洛必达法则有
,即当时,
所以,即有.综上所述,当,时,成立.
9. 2010全国大纲理
设函数.
(Ⅰ)证明:当时,;
(Ⅱ)设当时,,求的取值范围.
解:(Ⅰ)略
(Ⅱ)应用洛必达法则和导数
由题设,此时.
①当时,若,则,不成立;
②当时,当时,,即;
若,则;
若,则等价于,即.
记,则.
记,则,.
因此,在上单调递增,且,所以,
即在上单调递增,且,所以.
因此,所以在上单调递增.
由洛必达法则有
,即当时,
,即有,所以.综上所述,的取值范围是.
10. 2011新课标理
已知函数,曲线在点处的切线方程为.
(Ⅰ)求、的值;
(Ⅱ)如果当,且时,,求的取值范围.
押题 若不等式对于恒成立,求的取值范围.
解:应用洛必达法则和导数
当时,原不等式等价于.
记,则.
记,则.
因为,
,所以在上单调递减,且,
所以在上单调递减,且.因此在上单调递减,
且,故,因此在上单调递减.
由洛必达法则有
,
即当时,,即有.
故时,不等式对于恒成立.
通过以上例题的分析,我们不难发现应用洛必达法则解决的试题应满足:
① 可以分离变量;
②用导数可以确定分离变量后一端新函数的单调性;
② 现“”型式子.
第三部分:新课标高考命题趋势及方法
1. 高考命题趋势
近年来的高考数学试题逐步做到科学化、规范化,坚持了稳中求改、稳中创新的原则,充分发挥数学作为基础学科的作用,既重视考查中学数学基础知识的掌握程度,又注重考查进入高校继续学习的潜能。为此,高考数学试题常与大学数学知识有机接轨,以高等数学为背景的命题形式成为了热点.
2.分类讨论和假设反证
许多省市的高考试卷的压轴题都是导数应用问题,其中求参数的取值范围就是一类重点考查的题型.这类题目容易让学生想到用分离参数的方法,一部分题用这种方法很凑效,另一部分题在高中范围内用分离参数的方法却不能顺利解决,高中阶段解决它只有华山一条路——分类讨论和假设反证的方法.
3.洛必达法则
虽然这些压轴题可以用分类讨论和假设反证的方法求解,但这种方法往往讨论多样、过于繁杂,学生掌握起来非常困难.研究发现利用分离参数的方法不能解决这部分问题的原因是出现了”型的式子,而这就是大学数学中的不定式问题,解决这类问题的有效方法就是洛必达法则.