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一道入手點隱蔽又很綜合的導數(shù)題目

 huyanluanyuya 2021-10-22

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從難度上說,光是a的取值范圍,就超出了大部分地區(qū)高考壓軸的難度,因此這個題目對于基礎(chǔ)不那么好的學生要慢慢消化。

首先第一步自然要求導,

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之所以要進行一步變型,就是因為高中階段我們無法借助極限工具來解決問題,實際上顯然f'(x)是單調(diào)遞增函數(shù),x趨近零時,f'(x)趨近負無窮大,x趨近正無窮大時,f'(x)趨近正無窮大,因此只要a是正實數(shù),極值點總是存在的,但高中階段為了拿全分不得不借助輔助函數(shù)分析:

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到這里可以確定,f(x)存在極值點這個條件,對正實數(shù)a的范圍沒有影響,現(xiàn)在分析下一個已知條件:f(x)有兩個零點:

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到這里不少同學很可能就卡住了,得到極值點與a的關(guān)系后,好像無法推進下去,借助原函數(shù)也沒有什么用,因為1/2a在(0,x0)區(qū)間內(nèi),所以f(1/2a)可以是正的,也可以是負的,這里要想到借助f'(x),由于f'(x)是單調(diào)遞增的,所以f'(1/2a)<f'(x0)=0,利用這個關(guān)系,就可以得到a的范圍:

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寫到這里結(jié)束了嗎?嚴格上說沒有,我們沒有證明當f(x)滿足f(x0)<0時f(x)總是存在兩個零點的,所以要補全這部分說明過程才是完整的:

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注意上述過程利用了一個基本放縮e^x≥ex,此處限于篇幅沒有證明,讀者可自行補全。

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接下來這個不等式證明比較難想,當然我還不知道標準答案是從哪個角度切入的,我試著從對稱化構(gòu)造和一般的放縮角度想了一下,沒有得到什么進展,因此轉(zhuǎn)而利用特值和均值不等式來證明了。注意到f(a^2)>0,并且由a的范圍以及x0的范圍可以得知0<a^2<1/2a<x0,而f(x)在(0,x0)上單調(diào)遞減,且f(a^2)>f(x1)=0,因此x1>a^2,接下來利用均值不等式即可證出結(jié)論:

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