导密-14恒成立问题

恒成立问题

已知 $e^{x} \geq k x + 1$恒成立,求 k的取值范围。

解法一 直接分类讨论法

  • 求导
  • 对参数分类讨论

解法二 必要性探路

  • 求导
  • 极值点、端点讨论
  • 证明充分性

解法三 放缩法

  • 正向 :$左\ge sth \ge右$
  • 反向:$左\le sth \le 右$或者反例(反例是一个超越不等式,需要用缩放来求反例的范围)
  • 放缩法对难题有好的效果,因为其他方法不容易做

解法四 分离参数法

  • 分离参数 k。。。
  • 法一:洛必达法则求出k的临界值,然后分情况求导讨论
  • 法二:直接求k后面的最值,如$k\le sth,求sth的最小值即可,反之求最大值$

题目变形

注1: 2012年湖南高考试卷中导数解答题第(1)问(改编):已知函数$f(x) = e^{ax} - x - 1$,其中$a \neq 0$,若对一切$x \in \mathbb{R}$,$f(x) \geq 0$恒成立,求$a$的取值集合。

注2: 通过改变定义域,我们可以命制题目:已知$e^x \geq kx + 1$在区间$[0,+\infty)$上恒成立,求$k$的取值范围。

  • 一阶泰勒近似,参数分析时,求一次导数就行
    注3: 通过改变定义域,我们可以命制题目:已知$e^x \geq kx + 1$在区间$[1,+\infty)$上恒成立,求$k$的取值范围。

注4: 通过积分可以设置题目:已知$e^x \geq kx^2 + x + 1$在区间$[0,+\infty)$上恒成立,求$k$的取值范围。

  • 二阶泰勒近似,参数分析时,求二次导数

注5: 通过积分可以设置题目:已知$e^x \geq kx^3 + \frac{1}{2}x^2 + x + 1$在区间$[0,+\infty)$上恒成立,求$k$的取值范围。

  • 三阶泰勒近似,参数分析时,求三次导数

注6: 通过改变量 5 中参数的位置,我们可以设置题目:已知$e^x \geq x^2 + kx + 1$在区间$[0,+\infty)$上恒成立,求$k$的取值范围。

  • 分离参数 k。。。
  • 法一:洛必达法则求出k的临界值,然后分情况求导讨论(原函数求导难算极值点,不行)
  • 法二:直接求k后面的最值,如$k\le sth,求sth的最小值即可,反之求最大值$(sth容易求导算极值点,可行)

例题

例题24 已知 $a > 0$ 且

$$ f(x) = a x + \frac{a - 2}{x} + 2 - 2a, $$

若 $f(x) \geq 2 \ln x$在区间$[1, +\infty)$ 上恒成立,求实数 $a$的取值范围。

  • 多种方法可以做
  • 放缩法正向容易,求反例难
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