导数-双变量问题
1.构造函数利用单调性证明
2.任意性与存在性问题
3.整体换元—双变单
4.极值点偏移
5.赋值法
构造函数利用单调性证明
形式如：1212|()()|||f x f x m x x -≥-
方法：将相同变量移到一边，构造函数
1. 已知函数239()()(24
f x x x =++）对任意[]12,1,0x x ∈-，不等式12|()()|f x f x m -≤恒成立，试求m 的取值范围。
2.已知函数2()(1)ln 1f x a x ax =+++.设1a <-,如果对12,(0,)x x ?∈+∞,有1212|()()|4||f x f x x x -≥-,求实数a 的取值范围.
3.已知函数2)1ln()(x x a x f -+=区间)1,0(内任取两个实数q p ,，且q p ≠时，若不等式
1)1()1(>-+-+q
p q f p f 恒成立，求实数a 的取值范围。
4.已知函数21()2ln (2),2
f x x a x a x a R =-+-∈．是否存在实数a ，对任意的 ()12,0,x x ∈+∞，且21x x ≠，有
2121()()f x f x a x x ->-，恒成立，若存在求出a 的取值范围，若不存在，说明理由．
练习1：已知函数2
()ln =+f x a x x ,若0>a ,且对任意的12,[1,]∈x x e ，都有121211|()()||
|-<-f x f x x x ,求实数a 的取值范围．
练习2.设函数.若对任意恒成立， 求的取值范围.
()ln ,m f x x m R x =+∈()()0,1f b f a b a b a
->><-m
5.已知函数()21()1ln ,12
f x x ax a x a =-+-> （1）讨论函数的单调性
（2）证明：若5a <，则对任意的()12,0,x x ∈+∞，且21x x ≠，有2121
()()1f x f x x x ->--恒
成立
6.设函数()2mx f x e x mx =+-
（1）证明：()f x 在(),0-∞单调递减，在()0,+∞单调递增；
（2）若对于任意[]12,1,1x x ∈-，都有12|()()|e 1f x f x -≤-，求m 的取值范围。
任意与存在性问题
1. 已知函数()2
a f x x x
=+，()ln g x x x =+，其中0a >． （1）若函数()x f y =在[]e ,1上的图像恒在()x g y =的上方，求实数a 的取值范围．
（2）若对任意的[]12,1x x e ∈，（e 为自然对数的底数）都有()1f x ≥()2g x 成立，
求实数a 的取值范围．
2.已知函数321()313f x x x x =+-+，
2()2g x x x a =-++ （1）讨论方程()f x k =（k 为常数）的实根的个数。
（2）若对任意
[]0,2x ∈，恒有()f x a ≥成立，求a 的取值范围。 （3）若对任意
[]0,2x ∈，恒有()()f x g x ≥成立，求a 的取值范围。 （4）若对任意
[]10,2x ∈，存在[]20,2x ∈，恒有()12()f x g x ≥成立，求a 的取值范围。
整体换元——双变单
1. 已知函数2()ln .f x ax x =+
（Ⅰ）求()f x 的单调区间；
（Ⅱ）当0a =时，设斜率为k 的直线与函数()y f x =相交于两点1122(,)(,)A x y B x y 、 21()x x >，求证：121x x k <
<．
练习1. 已知函数为常数其中且a a a x x g x x x f a ),1,0(log )(,22
1)(2≠>=-=，如果 )()()(x g x f x h +=在其定义域上是增函数，
且存在零点（的导函数）． （I ）求的值；
（II ）设是函数()y g x =的图象上两点，
0()()()g n g m g x n m
-'=
-0(()()),:.g x g x m x n '<<为的导函数证明
()h x '()()h x h x '为a (,()),(,())()A m g m B n g n m n <
练习2. 已知函数21()ln 1,()2
a f x x ax g x x -=-+=，a R ∈； （1）已知2a <，()()()h x f x g x =+，求()h x 的单调区间；
（2）已知1a =，若1201x x <<<，211221()()()()f x f x f t x t x x x -'=
<<-，求证：122
x x t +<
练习3.已知函数(),x
f x e x R =∈，设a b <，比较()()2f a f b +与()()f b f a b a --的大小，并说明理由。
2. 已知函数()()x a x x f -+=ln 有且只有一个零点，其中a ＞0.
（Ⅰ）求a 的值；
（II ）设，对任意，证明：不等式
恒成立.
3.已知2()2ln f x x x ax =-+在(0,)+∞内有两个零点12,x x ，求证：'12(
)02
x x f +<。
练习.已知函数f (x )＝ln x －mx （m ∈R ），若函数f (x )有两个不同的零点x 1，x 2，求证：x 1x 2＞e 2．
()()x x f x h +=()()2121,1,x x x x ≠+∞-∈()()121212
121+++--x x x x x h x h x x ＞
4.已知函数()()2
()ln 0f x x ax a => （1）若()2'f x x ≤对任意的0x >恒成立，求a 的取值范围
（2）当1a =时，设函数()g()f x x x =
，若12121,,1,1x x x x e ??∈+< ???
，求证：()41212x x x x <+。
对称轴问题12x x +的证明
1.已知函数()x f x xe -=．
(1)求函数()f x 的单调区间和极值；
(2)已知函数()x g y =的图象与函数()y f x =的图象关于直线1x =对称．证明：当1x >时，()()f x g x >；
(3)如果21x x ≠，且()()12f x f x =，证明：122x x +>
2.已知函数()()
2ln 0,1x f x a x x a a a =+->≠
(1)求函数()f x 的单调区间； (2)1a >，证明:当()0,x ∈+∞时，()()f x f x >-
(3)若对任意21x x ≠，且当()()12f x f x =时，有120x x +<，求a 的取值范围.
练习. 已知函数()ln f x x x =．
(1)求函数()f x 的单调区间和极值；
(2) 如果21x x ≠，且()()12f x f x =，证明：122x x e
+>
赋值法
1. 已知函数()()()10r f x rx x r x =-+->，其中r 为有理数，且01r <<
（1）求()f x 的最小值；
（2）试用（1）的结果证明：若12120,0,,a a b b ≥≥为正有理数，若121b b +=，则12121122b b a a a b a b ≤+
（3）将（2）中的命题推广到一般形式，并用数学归纳法证明。
2. 已知函数()()()()ln ,ln 1ln ,0,1f x x g x x x λλλλ==+--∈；
（1）证明：()[1,),g 0x x ∈+∞≥恒成立
（2）若正数12,λλ满足121λλ+=，证明：对于任意正数12x x ≥，都有()()()11221122f x x f x f x λλλλ+≥+
（3）若正数123,,λλλ满足1231λλλ++=，试类比（2）的结论，写出一个正确的结论，并证明。
处理函数双变量问题的六种解题思想 吴享平（福建省厦门第一中学）361000 在解决函数综合题时，我们经常会遇到在某个范围内都可以任意变动的双变量问题，由 于两个变量都在变动，因此不知把那个变量当成自变量进行函数研究，从而无法展开思路， 造成无从下手的之感，正因为如此，这样的问题往往穿插在试卷压轴题的某些步骤之中，是 学生感到困惑的难点问题之一，本文笔者给出处理这类问题的六种解题思想，希望能给同学 们以帮助和启发。 一、改变“主变量”思想 例１.已知时在｜2|,1)(2≤≥-+=m m mx x x f 恒成立，求实数x 的取值范围. 分析：从题面上看，本题的函数式)(x f 是以x 为主变量，但由于该题中的“恒”字是 相对于变量m 而言的，所以该题应把m 当成主变量，而把变量x 看成系数，我们称这种思 想方法为改变“主变量”思想。 解： 01)1(122≥-+-?≥-+x x m m mx x 时在｜2|≤m 恒成立，即关于m 为自 变量的一次函数=)(m h 1)1(2-+-x m x 在]2,2[-∈m 时的函数值恒为非负值{0 )2(0 )2(≥-≥?h h 得{130 1203222≥-≤?≥+-≥-+x x x x x x 或。 对于题目所涉及的两个变元，已知其中一个变元在题设给定范围内任意变动，求另一个 变元的取值范围问题，这类问题我们称之为“假”双变元问题，这种“假”双变元问题，往 往会利用我们习以常的x 字母为变量的惯性“误区”来设计，其实无论怎样设计，只要我们 抓住“任意变动的量”为主变量，“所要求范围的量”为常数，便可找到问题所隐含的自变 量，而使问题快速获解。 二、指定“主变量”思想 例２.已知,0n m <≤试比较)1ln(++-m e m n 与)1ln(1++n 的大小，并给出证明. 分析：本题涉及到两个变量m,n ，这里不妨把m 当成常数，指定n 为主变量x ，解答如下 解：构造函数 ),[),1ln(1)1ln()(+∞∈+--++=-m x x m e x f m x ，0≥m ， 由0)1()1(1111)(>+-+=+-=+-='-m m x m x m x e x e e x x e e x e x f 在),[+∞∈m x 上恒成立，∴)(x f 在),[+∞m 上递增，∴0)()(min ==m f x f ，于是，当n m <≤0时， 0)1ln(1)1ln()(>+--++=-n m e n f m n 即)1ln(++-m e m n >)1ln(1++n 。 因此，有些问题虽然有两个变量，只要把其中一个当常数，另一个看成自变量，便可使 问题得以解决，我们称这种思想方法为：指定“主变量”思想。 三、化归为值域或最值思想 例３.已知函数)1(,ln )(2 >-+=a a x x a x f x ，对1|)()(|],1,1[,2121-≤--∈?e x f x f x x ，
导数-双变量问题 1.构造函数利用单调性证明 2.任意性与存在性问题 3.整体换元—双变单 4.极值点偏移 5.赋值法 构造函数利用单调性证明 形式如：1212|()()|||f x f x m x x -≥- 方法：将相同变量移到一边，构造函数 1.已知函数23 9()()(24 f x x x =++）对任意[]12,1,0x x ∈-，不等式12|()()|f x f x m -≤恒成立，试求m 的取值范围。 2.已知函数2 ()(1)ln 1f x a x ax =+++.设1a <-,如果对12,(0,)x x ?∈+∞,有 1212|()()|4||f x f x x x -≥-,求实数a 的取值范围. 3.已知函数2 )1ln()(x x a x f -+=区间)1,0(内任取两个实数q p ,，且q p ≠时，若不等式 1) 1()1(>-+-+q p q f p f 恒成立，求实数a 的取值范围。 4.已知函数2 1()2ln (2),2 f x x a x a x a R = -+-∈．是否存在实数a ，对任意的 ()12,0,x x ∈+∞，且21x x ≠，有 2121 ()() f x f x a x x ->-，恒成立，若存在求出a 的取值范围， 若不存在，说明理由． 练习1：已知函数2 ()ln =+f x a x x ,若0>a ,且对任意的12,[1,]∈x x e ，都有 1212 11 |()()|| |-<-f x f x x x ,求实数a 的取值范围． 练习2.设函数 ()ln ,m f x x m R x =+ ∈.若对任意()()0,1f b f a b a b a ->><-恒成立， 求m 的取值范围.
导数中双变量的函数构造 21．（12分）已知函数()ln e x f x x λ-=-（λ∈R ）． （1）若函数()f x 是单调函数，求λ的取值范围； （2）求证：当120x x <<时，都有21112 1 e e 1x x x x --->- ． 21．解：（1）函数()f x 的定义域为(0,)+∞，∵()ln e x f x x λ-=-，∵e ()e x x x f x x x λ λ--+'=+= ， ∵函数()f x 是单调函数，∵()0f x '≤或()0f x '≥在(0,)+∞上恒成立， ∵∵()0f x '≤，∵e 0x x x λ-+≤，即e 0x x λ-+≤，e e x x x x λ--=- ≤， 令()e x x x ?=- ，则1 ()e x x x ?-'=，当01x <<时，()0x ?'<；当1x >时，()0x ?'>． 则()x ?在(0,1)上递减，(1,)+∞上递增，∵min 1()(1)x e ??==-，∵1 e λ-≤； ∵∵()0f x '≥，∵e 0x x x λ-+≥，即e 0x x λ-+≥，e e x x x x λ--=-≥， 由∵得()e x x x ?=-在(0,1)上递减，(1,)+∞上递增，又(0)0?=，x →+∞时()0x ?<，∵0λ≥； 综上∵∵可知， 1e λ-≤或0λ≥； ...............................6分 （2）由（1）可知，当1e λ-=时，1()ln e e x f x x -=--在(0,)+∞上递减，∵120x x <<， ∵12()()f x f x >，即121211ln e ln e e e x x x x ---->--，∵211112e e ln ln x x x x --->-， 要证21112 1 e e 1x x x x --->- ，只需证2121ln ln 1x x x x ->-，即证1221ln 1x x x x >-， 令12x t x = ，(0,1)t ∈，则证1ln 1t t >-，令1()ln 1h t t t =+-，则21 ()0t h t t -'=<， ∵()h t 在(0,1)上递减，又(1)0h =，∵()0h t >，即1 ln 1t t >-，得证． ...............................12分 [典例] 已知函数f (x )＝ax 2＋x ln x (a ∈R)的图象在点(1，f (1))处的切线与直线x ＋3y ＝0垂直． (1)求实数a 的值； (2)求证：当n ＞m ＞0时，ln n －ln m ＞m n －n m ． [解] (1)因为f (x )＝ax 2＋x ln x ，
导数 1、设函数/(x) = (2-a)Inx + 2l/(x1)-/(x2)P?成立，求实数加的 取值范围. 2、已知二次函数g(x)对PxwR都满足g(x-l) + g(l-x)" - 2x-l且g(l) = j,设函数 19 = g(x + -) + m\nx + - ( m x>0 ) ? e R r 2o (I)求gd)的表达式;(II)若3xe/?+,使/W<0成立,求实数用的取值范围; (【II)设15", H(x) = f(x)-(m + l)x,求证:对于Vxp x2e[l,w],恒有I//(x1)-//(x2)l< 10
3、设x = 3是函数/(x) = (x2 + ax+e /?)的一个极值点. （1）求"与〃的关系式（用"表示方），并求的单调区间； 95 （2）设。＞0,曲）=oh扌若存在匚盒可0,4］,使得|/（切-&（幻＜1成立，求"的取 x q丿 值范围. 4、f （A） = （x2 + cix + b）e x（x 已R）. （1）若a = 2t b = -2f求函数/⑴的极值； （2）若x = l是函数/（x）的一个极值点，试求出“关于b的关系式（用。表示b ）,并确定/（兀）的单调区间； （3）在（2）的条件下，设。＞0,函数g（x） = （/ +⑷严.若存在衛仆［0,4］使得1/（2,）-/（22）1＜1成立,求"的取值范围.
5、已知函数f（^x） = ax i+bx2 -3x（a,beR）在点（1J⑴）处的切线方程为y + 2 = 0. ⑴求函数f（x）的解析式； ⑵若对于区间[-2,2]±任意两个自变量的值几花都有|/（州）-/（勺）|“，求实数c的最小值； ⑶若过点M（2冲）（〃?工2）可作曲线y = f（X）的三条切线，求实数山的取值范围. 6、设函数/（x） = x —丄一dlnx（dR）. x ⑴讨论函数/（劝的单调性； ⑵若/⑴有两个极值点州內，记过点心后）），BgJ（兀2））的直线斜率为问:是否存在"，使得k = 2-a若存在，求出"的值；若不存在，请说明理由.
双变量问题的几种处理策略 策略一：合的思想 问题1：已知函数x x f ln )(=的图象上任意不同的两点， ，线段的中点为 ，记直线的斜率为，试证明：． 解析：因为 ∴, ∴,又 不妨设 ， 要比较与的大小，即比较与的大小， 又∵，∴ 即比较与 的大小． 令,则, ∴在上位增函数． 又，∴， ∴，即 二：分的思想 问题2：若1 ln )(++=x a x x g ，且对任意的(]2,1,21∈x x ，， 都有， 求a 的取值范围． 解析∵ ，∴ 由题意得在区间(]2,1上是减函数． ∴ () 11,y x A () 22,y x B AB ),(00y x C AB k )(0x f k '>x x f ln )(=x x f 1)(='210021)(x x x x f +=='121212121212ln ln ln )()(x x x x x x x x x x x f x f k -= --=--=12x x >k )(0x f '1 212 ln x x x x -2 12 x x +12x x >12ln x x 1)1( 2) (21 2 1 2 2 112+-=+-x x x x x x x x )1(1) 1(2ln )(≥+--=x x x x x h 0) 1()1()1(41)(2 22≥+-=+-='x x x x x x h )(x h [)+∞,1112>x x 0)1()(12 =>h x x h 1)1( 2ln 1 2 1 2 1 2+->x x x x x x )(0x f k '>21x x ≠1 ) ()(1 212-<--x x x g x g 1)()(1 212-<--x x x g x g []0)()(121122<-+-+x x x x g x x g x x g x F +=)()(1)1(1)(2 ++-= 'x a x x F
第07讲：导数中的双变量存在性和任意性问题的处理 【知识要点】 在平时的数学学习和高考中，我们经常会遇到不等式的双变量的存在性和任意性问题，学生由于对于这类问题理解不清，很容易和不等式的恒成立问题混淆，面对这类问题总是感到很棘手，或在解题中出现知识性错误. 1、双存在性问题 “存在．．．),(1b a x ∈，存在．．),(2d c x ∈，使得)()(21x g x f <成立”．称为不等式的双存在性问题，存在．．),(1b a x ∈，存在．．),(2d c x ∈，使得)()(21x g x f <成立，即)(x f 在区间),(b a 内至少有一个值．．．．．．)(x f 比函数)(x g 在区间),(d c 内的一个函数值．．．．．小.，即max min )()(x g x f <.（见下图1） “存在．．),(1b a x ∈，存在．．),(2d c x ∈，使得)()(21x g x f >成立”，即在区间),(b a 内至少有．．．一个值．．．)(x f 比函数)(x g 在区间),(d c 内的一个函数值．．．．．大，即min max )()(x g x f >.（见下图2） 2、双任意性问题 “任意．．),(1b a x ∈，对任意．．的),(2d c x ∈，使得)()(21x g x f <成立” 称为不等式的双任意性问题. 任意．．),(1b a x ∈，对任意．．的),(2d c x ∈，使得)()(21x g x f <成立，即)(x f 在区间),(b a 任意一个值．．．．．)(x f 比函数)(x g 在区间),(d c 内的任意．． 一个函数值都要小，即max min ()()f x g x <. “任意．．),(1b a x ∈，对任意．．的),(2d c x ∈，使得)()(21x g x f >成立”，即)(x f 在区间),(b a 内任意一．．．
导数中的双变量任意、存在恒成立问题 解决方法：转化为最值问题处理 ●类型 一：若2211D x D x ∈?∈?，，)()(21x g x f >恒成立 ?max 2min 1)()(x g x f >. 基本思想是：函数)(x f 的任一函数值均大于)(x g 的任一函数值， 故只需max 2min 1)()(x g x f >即可. 几何解释如图一. 例1、已知x x x f ln )(=，3)(2++-=ax x x g ，若对)0(1∞+∈?，x ， ]1[2e x ，∈?使得)(21x f ≥)(2x g 成立，求实数a 的取值范围. 【变式训练1】已知函数14341ln )(-+-=x x x x f ，42)(2-+-=bx x x g ，若)20(1，∈?x ， ]21[2，∈?x ，不等式)(1x f ≥)(2x g 恒成立，求实数b 的取值范围. ●类型 二：若2211D x D x ∈?∈?，，)()(21x g x f >恒成立 ?min 2max 1)()(x g x f >. 基本思想是：函数)(x f 的某些函数值大于)(x g 的某些函数值， 只要求有这样的函数值，不要求所有的函数值. 故只需min 2max 1)()(x g x f >即可. 几何解释如图二. 例2、已知a ≤2，设函数x a x x x f ln 1)(--=，e x x x g 1ln )(--=， 若在]1 [e ，上存在21x x ，，使)(1x f ≥)(2x g 成立，求实数a 取值范围. 【变式训练2】已知函数x x x g ln )(=，ax x g x f -=)()(. （1）求函数)(x g 的单调区间； （2）若函数)(x f 在（1，∞+）上是减函数，求实数a 的最小值； （3）若存在][221e e x x ，，∈，使得)(1x f ≤a x f +')(2成立，求实数a 取值范围.
高中数学压轴题系列——导数专题——双变量问题（ 2） 1.（2010?辽宁）已知函数 f （x ） =（ a+1）lnx+ax 2 +1 （1）讨论函数 f （x ）的单调性； （2）设 a ＜﹣ 1．如果对任意 x 1，x 2∈（ 0，+∞），| f （ x 1）﹣ f （ x 2）| ≥ 4| x 1﹣ x 2 | ，求 a 的取值范围． 解：（Ⅰ ）f （x ）的定义域为（ 0，+∞） . ． 当 a ≥0 时， f ′（x ）＞ 0，故 f （ x ）在（ 0，+∞）单调递增； 当 a ≤﹣ 1 时， f ′（ x ）＜ 0，故 f （ x ）在（ 0， +∞）单调递减； 当﹣ 1＜ a ＜0 时，令 f ′（ x ） =0，解得 ． 则当 时， f'（ x ）＞ 0； 时， f' （ x ）＜ 0． 故 f （x ）在 单调递增，在 单调递减． （Ⅱ）不妨假设 x 1≥ 2，而 ＜﹣ ，由（ Ⅰ）知在（ 0， ∞）单调递减， x a 1 + 从而 ? x 1， 2∈（ ， ∞）， | f （ 1）﹣ （ 2） ≥ 4| x 1﹣ 2 | x 0 + x f x | x 等价于 ? x 1， 2∈（ ， ∞）， f （ 2 ） 2 ≥ （ 1 ） 1 ① x 0 + x +4x f x +4x 令 g （ x ）=f （ x ） +4x ，则 ①等价于 g （x ）在（ 0，+∞）单调递减，即 ． 从而 故 a 的取值范围为（﹣∞，﹣ 2] ．（ 12 分） 2．（ 2018?呼和浩特一模）已知函数 f （x ） =lnx ， g （ x ） = ﹣ bx （b 为常数）． （Ⅰ）当 b=4 时，讨论函数 h （x ）=f （x ）+g （x ）的单调性； （Ⅱ） b ≥2 时，如果对于 ? x 1，x 2∈（ 1， 2] ，且 x 1≠ x 2，都有 | f （x 1）﹣ f （ x 2）| ＜| g （x 1）﹣ g （x 2） | 成立，求实数 b 的取值范围． 解：（ 1）h （ x ）=lnx+ x 2﹣bx 的定义域为（ 0，+∞），当 b=4 时， h （ x ）=lnx+ x 2 ﹣4x ， h'（x ）= +x ﹣4= ， 令 h'（x ） =0，解得 x 1 ﹣ ， 2 ，当 ∈（ ﹣ ， 2+ ）时， ′（ ）＜ ， =2 x =2+ x2 h x 0 当 x ∈（ 0， 2﹣ ），或（ 2+ ，+∞）时， h ′（x ）＞ 0， 所以， h （x ）在∈（ 0， 2﹣ ），或（ 2+ ，+∞）单调递增；在（ 2﹣ ， 2+ ）单调递减； （Ⅱ）因为 f （ x ）=lnx 在区间（ 1，2] 上单调递增，
导数中双变量处理策略 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
导数-双变量问题处理策略 1.构造函数利用单调性证明 2.任意性与存在性问题 3.整体换元—双变单 4.极值点偏移 【构造函数利用单调性证明】 形式如：1212|()()|||f x f x m x x -≥- 例1、设函数． (1)讨论函数在定义域内的单调性； (2)当时，任意，恒成立，求实数的取值范围． 【任意与存在性问题】 例2、 已知函数()2 a f x x x =+，()ln g x x x =+，其中0a >． （1）若函数()x f y =在[]e ,1上的图像恒在()x g y =的上方，求实数a 的取值范围． （2）若对任意的[]12,1x x e ∈，（e 为自然对数的底数）都有()1f x ≥()2g x 成立， 求实数a 的取值范围． 【整体换元——双变单】 例3、已知函数的图象为曲线, 函数的图象为直线. (Ⅰ) 当时, 求的最大值; (Ⅱ) 设直线与曲线的交点的横坐标分别为, 且, 求证: . 【对称轴问题12x x +的证明】 例4、已知函数 ⑴求函数的单调区间和极值； ⑵已知函数对任意满足，证明：当时， ⑶如果，且，证明： 221()(2)ln (0)ax f x a x a x +=-+<()f x (3,2)a ∈--12,[1,3]x x ∈12(ln 3)2ln 3|()()|m a f x f x +->-m x x x f ln )(=C b ax x g +=2 1)(l 3,2-==b a )()()(x g x f x F -=l C 21,x x 21x x ≠2)()(2121>++x x g x x 1 1()(x x f x x e --=∈R).()f x ()y g x =x ()(4)g x f x =-2x >()();f x g x >12x x ≠12()()f x f x =12 4.x x +>
导数-双变量问题处理策略 1.构造函数利用单调性证明 2.任意性与存在性问题 3.整体换元—双变单 4.极值点偏移 【构造函数利用单调性证明】 形式如：1212|()()|||f x f x m x x -≥- 例1、设函数221()(2)ln (0)ax f x a x a x +=-+<． (1)讨论函数()f x 在定义域内的单调性； (2)当(3,2)a ∈--时，任意12,[1,3]x x ∈，12(ln 3)2ln 3|()()|m a f x f x +->-恒成立，求实数m 的取值范围．
【任意与存在性问题】 例2、 已知函数()2 a f x x x =+，()ln g x x x =+，其中0a >． （1）若函数()x f y =在[]e ,1上的图像恒在()x g y =的上方，求实数a 的取值范围． （2）若对任意的[]12,1x x e ∈，（e 为自然对数的底数）都有()1f x ≥()2g x 成立， 求实数a 的取值范围．
【整体换元——双变单】 例3、已知函数x x x f ln )(=的图象为曲线C , 函数b ax x g +=2 1)(的图象为直线l . (Ⅰ) 当3,2-==b a 时, 求)()()(x g x f x F -=的最大值; (Ⅱ) 设直线l 与曲线C 的交点的横坐标分别为21,x x , 且21x x ≠, 求证: 2)()(2121>++x x g x x . 【对称轴问题12x x +的证明】
例4、已知函数11()(x x f x x e --=∈R). ⑴求函数()f x 的单调区间和极值； ⑵已知函数()y g x =对任意x 满足()(4)g x f x =-，证明：当2x >时，()();f x g x > ⑶如果12x x ≠，且12()()f x f x =，证明：12 4.x x +>
导数-双变量问题 1.构造函数利用单调性证明 2.任意性与存在性问题 3.整体换元—双变单 4.极值点偏移 5.赋值法 构造函数利用单调性证明 形式如：1212|()()|||f x f x m x x -≥- 方法：将相同变量移到一边，构造函数 1. 已知函数23 9()()(24 f x x x =++）对任意[]12,1,0x x ∈-，不等式12|()()|f x f x m -≤恒成立，试求m 的取值范围。 * 2.已知函数2()(1)ln 1f x a x ax =+++.设1a <-,如果对12,(0,)x x ?∈+∞,有 1212|()()|4||f x f x x x -≥-,求实数a 的取值范围. ' 3.已知函数2)1ln()(x x a x f -+=区间)1,0(内任取两个实数q p ,，且q p ≠时，若不等式 1) 1()1(>-+-+q p q f p f 恒成立，求实数a 的取值范围。
4.已知函数2 1()2ln (2),2 f x x a x a x a R = -+-∈．是否存在实数a ，对任意的 ()12,0,x x ∈+∞，且21x x ≠，有 2121 ()() f x f x a x x ->-，恒成立，若存在求出a 的取值范围， 若不存在，说明理由． 练习1：已知函数2 ()ln =+f x a x x ,若0>a ,且对任意的12,[1,]∈x x e ，都有 1212 11 |()()|| |-<-f x f x x x ,求实数a 的取值范围． [ 练习2.设函数 ()ln ,m f x x m R x =+ ∈.若对任意()()0,1f b f a b a b a ->><-恒成立， 求m 的取值范围. ]
导数双变量问题分类整理 【例】(2018全国卷Ⅰ)已知函数1 ()ln f x x a x x = -+． (1)讨论()f x 的单调性； (2)若()f x 存在两个极值点12,x x ，证明： 1212 ()() 2-<--f x f x a x x ． 【解析】(1)()f x 的定义域为(0,)+∞，222 11 ()1a x ax f x x x x -+'=--+=-． （i ）若2≤a ，则()0'≤f x ，当且仅当2a =，1x =时()0f x '=，所以()f x 在(0,)+∞单调递减． （ii ）若2a >，令()0f x '= 得，2a x -= 或2a x +=． 当2()a a x +∈+∞ 时，()0f x '<； 当( 22 a a x -+∈ 时，()0f x '>． 所以()f x 在 )+∞单调递减，在单调递增． (2)由(1)知，()f x 存在两个极值点当且仅当2a >． 由于()f x 的两个极值点1x ，2x 满足210x ax -+=，所以121x x =，不妨设12x x <，则21x >．由于 121212212121212 22 ()()ln ln ln ln 2ln 1 1221f x f x x x x x x a a a x x x x x x x x x x ----=--+=-+=-+----， 所以 1212()()2f x f x a x x -<--等价于22212ln 0x x x -+<．设函数1 ()2ln g x x x x =-+，由(1)知，() g x 在(0,)+∞单调递减，又(1)0g =，从而当(1,)x ∈+∞时，()0g x <． 所以 2221 2ln 0x x x -+<，即1212 ()()2f x f x a x x -<--．
导数压轴题双变量问题题型 归纳总结 -标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
导数应用之双变量问题 （一）构造齐次式，换元 【例】已知函数()2 ln f x x ax b x =++，曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程为2y x =. （1）求实数,a b 的值； （2）设()()()()2 1212,,0F x f x x mx m R x x x x =-+∈<<分别是函数()F x 的两个零点，求证：0F ' <. 【解析】（1）1,1a b ==-； （2）()2 ln f x x x x =+-，()()1ln F x m x x =+-，()11F x m x '=+- ， 因为12,x x 分别是函数()F x 的两个零点，所以()()11 221ln 1ln m x x m x x +=???+=?? ， 两式相减，得1212ln ln 1x x m x x -+=-， 1212ln ln 1x x F m x x -' =+=- 0F '< ，只需证 12 12ln ln x x x x -< -. 思路一：因为120x x << ，只需证 1122ln ln ln 0 x x x x -> ?>. 令()0,1t = ，即证12ln 0t t t -+>. 令()()1 2ln 01h t t t t t =-+<<，则()()2 22 121 10t h t t t t -'=--=-<， 所以函数()h t 在()0,1上单调递减，()()10h t h >=，即证1 2ln 0t t t -+>. 由上述分析可知0F ' <. 【规律总结】这是极值点偏移问题，此类问题往往利用换元把12,x x 转化为t 的函数，常把12,x x 的关系变形 为齐次式，设12111222 ,ln ,,x x x x t t t x x t e x x -===-=等，构造函数来解决，可称之为构造比较函数法. 思路二：因为120x x << ，只需证12ln ln 0x x -， 设( ))22ln ln 0Q x x x x x =-<<，则 () 2 21 10Q x x x '= ==<， 所以函数()Q x 在()20,x 上单调递减，()()2 0Q x Q x >=，即证2ln ln x x -. 由上述分析可知0F ' <.
导数中双变量处理策略 Prepared on 24 November 2020
导数-双变量问题处理策略 1.构造函数利用单调性证明 2.任意性与存在性问题 3.整体换元—双变单 4.极值点偏移 【构造函数利用单调性证明】 形式如：1212|()()|||f x f x m x x -≥- 例1、设函数． (1)讨论函数在定义域内的单调性； (2)当时，任意，恒成立，求实数的取值范围． 【任意与存在性问题】 例2、 已知函数()2 a f x x x =+，()ln g x x x =+，其中0a >． （1）若函数()x f y =在[]e ,1上的图像恒在()x g y =的上方，求实数a 的取值范围． （2）若对任意的[]12,1x x e ∈，（e 为自然对数的底数）都有()1f x ≥()2g x 成立， 求实数a 的取值范围． 【整体换元——双变单】 例3、已知函数的图象为曲线, 函数的图象为直线. (Ⅰ) 当时, 求的最大值; (Ⅱ) 设直线与曲线的交点的横坐标分别为, 且, 求证: . 【对称轴问题12x x +的证明】 例4、已知函数 ⑴求函数的单调区间和极值； ⑵已知函数对任意满足，证明：当时， ⑶如果，且，证明： 221()(2)ln (0)ax f x a x a x +=-+<()f x (3,2)a ∈--12,[1,3]x x ∈12(ln 3)2ln 3|()()|m a f x f x +->-m x x x f ln )(=C b ax x g +=2 1)(l 3,2-==b a )()()(x g x f x F -=l C 21,x x 21x x ≠2)()(2121>++x x g x x 1 1()(x x f x x e --=∈R).()f x ()y g x =x ()(4)g x f x =-2x >()();f x g x >12x x ≠12()()f x f x =12 4.x x +>
双变量存在问题与恒成立探究 1.()(1),(0)ax f x x e a =+≠ ;()y f x =在1 x a =处有水平切线 (1)求a 的值 (2)设()()ln g x f x x x =+,证明对任意12,(0,1)x x ∈,有1212|()()|2g x g x e e ---<+ 思想强化:要求()g x 的范围,转化12()()()g x g x g x = +,可求1()m g x M <<, 2()n g x N <<,则12()()m n g x g x M N +<+<+ 2. 1 ()ln f x a x x =- -,a 为常数 1)若()0f x =恰有一解,求a 的值 2)若函数12()()()ln x p g x a f x p x x p -=- ---+,p 为常数,试判断()g x 的单调性 3)若()f x 恰有两个零点12,x x 且12x x <,,求证11231a x x e -+<- 思想强化:对(2)的函数的探究来解决(3)的问题;关注p 的特殊性; ()g x 在(0,),(,)p p +∞上的单调性及符号,继而构造 不等式得出结论. 3. ()ln f x x x =,2()2g x x ax =-+- (1) 求()y f x =在[,2]t t +,0t >上的最小值; (2)若()()y f x g x =+有两个不同的极值点12,x x 12()x x <,且21ln 2x x ->,求a 的范围. 思想强化:利用分类讨论思想进行求最小值;零点稳点转化为两个函数的交点问题,常分离常数法; 思考a 受2 1x x -的变化二变化的情况.利用临界状态来进行求a 的范围. 4. ()ln f x x mx =- (1)讨论函数()f x 的单调性区间 (2) 当m ≥ ,设2()2()g x f x x =+的两个极值点1212,()x x x x <,恰为2 ()ln h x x cx bx =--的零点,求12 12()( )2 x x y x x h +'=-的最小值. 思想强化:归一法研究函数的参数问题;利用换元法12 x t x = 研究函数的最小值; 结合m ≥ 特殊方法求t 的范围.
再次例谈导数压轴题中双变量问题的常用解法 长沙市明达中学吴祥云 今日在“玩转高中数学交流群”中，由河南的贾老师提供一常规题，很多老师作出了不同的解答，我在这里把它们总结起来，供大家交流学习。题目虽然简单，但是方法的讲述由浅入深，学生会更容易接受一些。闲话少说，先上题： 已知函数f(x)=x e x ,f(x1)=f(x2),x1≠x2,求证：x1+x2>2. 解析：f′(x)=1?x e x ,易得 f(x)在(?∞,1)递增，(1,+∞)递减，其图像如图，为了更好的看图，横纵轴单位长度取得不同，不妨设0
高中数学压轴题系列——导数专题——双变量问题（1） 1．（2018?重庆模拟）已知函数f（x）=x2﹣2ax+2（a+1）ln x． （1）若函数f（x）有两个极值点，求a的取值范围； （2）证明：若﹣1＜a＜3，则对于任意的x1，x2∈（0，+∞），x1≠x2，有＞2． 解：（1）由题意知，f′（x）=2?（x＞0），因为函数f（x）有两个极值点， 所以=0有两个不等的正根，即x2﹣ax+a+1=0有两个不等的正根， 所以，解得a＞2+2，所以a的取值范围是（2+2，+∞）．（6分） （2）证明：构造函数g（x）=f（x）﹣2x=x2﹣2ax+2（a+1）ln x﹣2x， 则g′（x）=2x﹣2（a+1）+2?≥4﹣2（a+1）=4﹣2（a+1）=2（2﹣）． 由于﹣1＜a＜3，0＜＜2，故g′（x）＞0，即g（x）在（0，+∞）上单调递增， 从而当0＜x2＜x1时，有g（x1）﹣g（x2）＞0，即f（x1）﹣f（x2）﹣2x1+2x2＞0，故；当0＜x1＜x2时，同理可证． 综上，对于任意的x1，x2∈（0，+∞），x1≠x2，有…（12分） 2．（2018?长安区二模）已知函数f（x）=ax+x2+lnx． （Ⅰ）当a=﹣3时，求f（x）的单调区间； （Ⅱ）如果对任意的x1＞x2＞0，总有≥2恒成立，求实数a的取值范围． 解：（Ⅰ）当a=﹣3时，f（x）=﹣3x+x2+lnx，x＞0，f′（x）=﹣3+2x+=， 令f′（x）＞0，解得：x＞1或0＜x＜，令f′（x）＜0，解得：＜x＜1， 故f（x）在（0，），（1，+∞）递增，在（，1）递减； （Ⅱ）由已知对任意的x1＞x2＞0，总有≥2恒成立， 即f（x1）﹣f（x2）≥2x1﹣2x2恒成立，即对任意x1＞x2＞0，f（x1）﹣2x1≥f（x2）﹣2x2恒成立，
1、设函数 f(x) (2 a)lnx __ (a x (1)讨论函数f (x)在定义域内的单调性； ⑵ 当 a ( 3, 2)时，任意 X i ,X 2 [1,3] , (m In 3)a 2l n3 | f(xj f(x 2)| 恒成立，求实数 m 的取值范围. 2、已知二次函数g(x)对x R 都满足 g(x 1) g(1 x) x 2 2x 1 且 g(1) 1，设函数 1 9 f (x) g(x ) ml nx ( m R , x 0). (I)求g(x)的表达式；(H)若 x R ，使f(x) 0成立，求实数m 的取值范围； (皿)设1 m e ,H(x) f(x) (m 1)x ，求证：对于 x b x ? [1,m]，恒有 | H (xj H(X 2)| 1 . 3、 设x 3是函数f x x 2 ax b e 3 x , x R 的一个极值点. (1) 求a 与b 的关系式(用a 表示b )，并求f x 的单调区间； 25 (2) 设 a o, g x a — e ，若存在 1 , 2 0,4，使得 f 1 g 2 1 成立，求a 的 取值范围. 4、 f (x) (x 2 ax b)e x (x R). (1)若a 2,b 2，求函数f(x)的极值； (2) 若 x 1 是函数f(x) 的一个极值点，试求出a 关于b 的关系式(用a 表示b ), 并确定 f(x)的单调区间； (3) 在(2)的条件下，设a 0，函数g(x) (a 2 14)e x 4 .若存在1, 2 [0,4]使得 | f( 1) f( 2)l 1成立，求a 的取值范围. 5、已知函数f x ax 3 bx 2 3x a,b R 在点1, f 1处的切线方程为y 2 0 . ⑴求函数f x 的解析式; 导 数 0) ?
导数应用之双变量问题 （一）构造齐次式，换元 【例】（2020年河南高三期末）已知函数()2 ln f x x ax b x =++，曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程 为2y x =. （1）求实数,a b 的值； （2）设()()()()2 1212,,0F x f x x mx m R x x x x =-+∈<<分别是函数()F x 的两个零点，求证：0F ' <. 【解析】（1）1,1a b ==-； （2）()2 ln f x x x x =+-，()()1ln F x m x x =+-，()11F x m x '=+- ， 因为12,x x 分别是函数()F x 的两个零点，所以()()11 221ln 1ln m x x m x x +=???+=?? ， 两式相减，得1212ln ln 1x x m x x -+=-， 1212ln ln 1x x F m x x -' =+=- 0F '< ，只需证 12 12ln ln x x x x -< -. 思路一：因为120x x << ，只需证 1122ln ln ln 0 x x x x -?->. 令()0,1t ，即证12ln 0t t t -+>. 令()()12ln 01h t t t t t =-+<<，则()()2 22 12110t h t t t t -'=--=-<， 所以函数()h t 在()0,1上单调递减，()()10h t h >=，即证1 2ln 0t t t -+>. 由上述分析可知0F ' <. 【规律总结】这是极值点偏移问题，此类问题往往利用换元把12,x x 转化为t 的函数，常把12,x x 的关系变形为齐次式，设12111222 ,ln ,,x x x x t t t x x t e x x -= ==-=等，构造函数来解决，可称之为构造比较函数法. 思路二：因为120x x << ，只需证12ln ln 0x x ->， 设( ))22ln ln 0Q x x x x x =-<<，则 () 2110Q x x x '= ==<， 所以函数()Q x 在()20,x 上单调递减，()() 20Q x Q x >=，即证2ln ln x x -. 由上述分析可知0F ' <.
1 1 1.已知函数323()1(),2 f x ax x x R =- +∈其中0a >,若在区间11[,]22-上，()0f x >恒成立，求a 的取值范围. 2. 已知函数()(0)x e f x a x a =<-其中常数,存在实数(,0]x a ∈，使得不等式1()2 f x ≤成立，求a 的取值范围。 3. 已知函数()1ln ()f x x a x a R =--∈. （1）求证：()0f x ≥恒成立的充要条件是1a =； （2）若0a <，且对任意12,(0,1]x x ∈，都有121211|()()|4||f x f x x x -≤-，求实数a 的取值范围. 4. 已知函数21()ln ()2 f x x a x x R =-∈ （1）若函数()f x 在(1,)+∞为增函数，求a 的取值范围； （2）讨论方程()0f x =解的个数，并说明理由。 5. 已知函数211()ln()22 f x ax x ax =++-（a 为常数，0a >）.
2 2 （1）若12 x =是函数()f x 的一个极值点，求a 的值； （2）求证：当02a <≤时，()f x 在1[,)2 +∞上是增函数； （3）若对任意．．的(1,2)a ∈，总存在．．01[,1]2x ∈，使不等式20()(1)f x m a >-成立，求实数m 的取范围. 6.已知在函数21()(3)ln 2 f x x a x x =+-+的图像上是否存在不同的两点1122(,),(,),A x y B x y 线段AB 的中点的横坐标为0x ，使得'12012()y y f x x x -= -成立，若存在，请求出0x 的值；若不存在，请说明理由。 7. 已知函数)0)(11()(>+=x nx x x f 。 （1）求函数)(x f 的最小值； （2）设()F x =),)(('2R a x f ax ∈+讨论函数()F x 的单调性； （3）若斜率为k 的直线与曲线y =)('x f 交于))(,(),(212211x x y x B y x A <、两点，求证：211x k x <<。