压轴导数题没有一条脱离条件的万能大招。它们反复出现的,是几个可验证的结构:参数与变量能否分离、两个变量能否降为一个比值或一个函数值、零点数量能否由单调与极值控制、以及比较对象能否用同一条切线或同一函数串起来。
压轴导数题没有一条脱离条件的万能大招。它们反复出现的,是几个可验证的结构:参数与变量能否分离、两个变量能否降为一个比值或一个函数值、零点数量能否由单调与极值控制、以及比较对象能否用同一条切线或同一函数串起来。
每次选择构造前,请先回答:构造后的函数值、导数符号或零点,是否与原命题等价?若只“看起来更简单”而失去等价性,就不能继续。
若目标是对 $x\in I$ 有
则参数条件是 $a\ge\max_{x\in I}\varphi(x)$;若目标是 $a\le\varphi(x)$,则为 $a\le\min_{x\in I}\varphi(x)$。这一句的前提是移项、除法和乘法没有改变不等号方向,尤其要先确定除数的符号。
求 $a$ 的范围,使 $x+\frac a x\ge2$ 对任意 $x>0$ 成立。
移项得 $a\ge2x-x^2$。因此需要
令 $\varphi(x)=2x-x^2$,则 $\varphi'(x)=2-2x$,在 $x=1$ 处取最大值 $1$。故 $a\ge1$。
检验:当 $a=1$,原式左边减 $2$ 为 $x+\frac1x-2=\frac{(x-1)^2}{x}\ge0$。边界可取。
若 $x_1,x_2$ 是方程 $F(x)=0$ 的两个根,题目比较 $x_1,x_2$ 或某个含它们的式子,优先考虑:
不要未经证明地使用韦达。只有当方程已确认为多项式且根的集合适合韦达关系时才可用;含指数、对数的方程通常不能这样处理。
讨论方程 $x+\frac1x=m$ 在 $x>0$ 内的正根个数。
令 $g(x)=x+\frac1x$,$x>0$。则
故 $g$ 在 $(0,1)$ 递减、在 $(1,+\infty)$ 递增,且最小值 $g(1)=2$。又 $g(x)\to+\infty$ 分别当 $x\to0^+$ 与 $x\to+\infty$。
因此:$m<2$ 时无正根;$m=2$ 时一个正根 $x=1$;$m>2$ 时两个正根,且一个在 $(0,1)$、另一个在 $(1,+\infty)$。图像只是总结,根数来自单调区间和端行为。
题目若给出“极大值点为 $x_1$、极小值点为 $x_2$”并要求比较 $x_1+x_2$、$x_2-x_1$ 或对称关系,先把导数方程写清。例如三次函数
的两个临界点之和由二次方程韦达得到 $x_1+x_2=-\frac{2p}{3}$。这是导数作为二次式的结构结论;但要另查判别式大于零,才有两个不同临界点。
设 $f(x)=x^3-3x^2-9x+1$,求其极大、极小值点横坐标之和。
临界点为 $-1,3$。由导数符号可知在 $-1$ 处由正变负,在 $3$ 处由负变正,二者分别为极大、极小值点。因此横坐标之和为 $2$。
若直接把“导数方程的根”称为极值点,仍少了符号变化的检验;本题恰好需要这一步确认。
对复杂 $F$,先找 $F'$ 的零点,将定义域分段。每一段严格单调,至多有一个零点;再用端点值、极值值、无穷远端行为决定该段是否真有根。这比一上来试图显式解出根更稳健。
求方程 $x^3-3x=1$ 的实根个数。
令 $F(x)=x^3-3x-1$。$F'(x)=3(x-1)(x+1)$,所以 $F$ 在 $(-\infty,-1)$ 递增、$(-1,1)$ 递减、$(1,+\infty)$ 递增。
又 $F(x)\to-\infty$ 当 $x\to-\infty$,$F(x)\to+\infty$ 当 $x\to+\infty$。三段中每段都发生一次异号变化,故每段各有一个零点,总共有三个实根。
本页与两份本地“导数大招题型梳理”对应,但把每个所谓技巧还原为以上可审查的逻辑结构。