3.8极值点、拐点偏移问题(精讲)-【题型·技巧培优系列】备战2023年高考数学大一轮复习精讲精练(新高考地区)(原卷版)
3.8 极值点、拐点偏移问题
【题型解读】
【知识储备】
一、极值点偏移的含义
函数 f(x)满足内任意自变量 x都有 f(x)=f(2m-x),则函数 f(x)关于直线 x=m对称.可以理解为函数 f(x)在对
称轴两侧,函数值变化快慢相同,且若 f(x)为单峰函数,则 x=m必为 f(x)的极值点 x0,如图(1)所示,函数
f(x)图象的顶点的横坐标就是极值点 x0,若 f(x)=c的两根的中点则刚好满足=x0,则极值点在两根的正中间,
也就是极值点没有偏移.
图(1) 图(2) 图(3)
若≠x0,则极值点偏移.若单峰函数 f(x)的极值点为 x0,且函数 f(x)满足定义域内 x=m左侧的任意自变量 x
都有 f(x)>f(2m-x)或f(x)<f(2m-x),则函数 f(x)极值点 x0左右侧变化快慢不同.如图(2)(3)所示.故单峰函数
f(x)定义域内任意不同的实数 x1,x2,满足 f(x1)=f(x2),则与极值点 x0必有确定的大小关系:若 x0<,则称为
极值点左偏;若 x0>,则称为极值点右偏.
二、极值点偏移问题的一般题设形式
(1)若函数 f(x)存在两个零点 x1,x2且x1≠x2,求证:x1+x2>2x0(x0为函数 f(x)的极值点);
(2)若函数 f(x)定义域中存在 x1,x2且x1≠x2,满足 f(x1)=f(x2),求证:x1+x2>2x0(x0为函数 f(x)的极值点);
(3)若函数 f(x)存在两个零点 x1,x2且x1≠x2,令 x0=,求证:f(x0)>0;
(4)若函数 f(x)定义域中存在 x1,x2且x1≠x2,满足 f(x1)=f(x2),令 x0=,求证:f(x0)>0.
三、极值点偏移问题的一般解法
1.对称化构造法
主要用来解决与两个极值点之和,积相关的不等式的证明问题.其解题要点如下:
(1)定函数(极值点为 x0),即利用导函数符号的变化判断函数的单调性,进而确定函数的极值点 x0.
(2)构造函数,即对结论 x1+x2>2x0型,构造函数 F(x)=f(x)-f(2x0-x)或F(x)=f(x0+x)-f(x0-x);对结论
x1x2>x型,构造函数 F(x)=f(x)-f,通过研究 F(x)的单调性获得不等式.
(3)判断单调性,即利用导数讨论 F(x)的单调性.
(4)比较大小,即判断函数 F(x)在某段区间上的正负,并得出 f(x)与f(2x0-x)的大小关系.
(5)转化,即利用函数 f(x)的单调性,将 f(x)与f(2x0-x)的大小关系转化为 x与2x0-x之间的关系,进而得到
所证或所求.
若要证明 f′的符号问题,还需进一步讨论与 x0的大小,得出所在的单调区间,从而得出该处导数值的正负.
2.比(差)值代换法
比(差)值换元的目的也是消参、减元,就是根据已知条件首先建立极值点之间的关系,然后利用两个极值
点之比(差)作为变量,从而实现消参、减元的目的.设法用比值或差值(一般用 t表示)表示两个极值点,即
t=,化为单变量的函数不等式,继而将所求解问题转化为关于 t的函数问题求解.
3.对数均值不等式法
两个正数 和 的对数平均定义:
对数平均与算术平均、几何平均的大小关系: (此式记为对数平均不等式)
取等条件:当且仅当 时,等号成立.
只证:当 时, .不失一般性,可设 .证明如下:
(1)先证: ①
不等式①
构造函数 ,则 .
因为 时, ,所以函数 在 上单调递减,
故 ,从而不等式①成立;
(2)再证: ②
不等式②
构造函数 ,则 .
因为 时, ,所以函数 在 上单调递增,
故 ,从而不等式②成立;
综合(1)(2)知,对 ,都有对数平均不等式 成立,当且仅当 时,等号成
立.
【题型精讲】
【题型一 极值点偏移解法赏析】
例1 (2022·山东济南历城二中高三月考)已知函数 f(x)=xe-x(x∈R).
(1)求函数 f(x)的单调区间和极值;
(2)若x1≠x2,且 f(x1)=f(x2),求证:x1+x2>2.
【题型精练】
1.(2022·天津·崇化中学期末)已知函数 f(x)=lnx-ax2+(2-a)x.
(1)讨论 f(x)的单调性;
(2)设f(x)的两个零点是 x1,x2,求证:f′<0.
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