茂名“二模”的填空壓軸題很有意思,用“切線放縮”易解,用“構造大法”亦可,但都不外乎“參數分離”的基本思想,這兩種方法的詳解過程均在答案中,不過多說明了。
下面,我重點來說一下“分而治之”的函數思想解題方法!
對于某些函數,其圖形是有凹、凸之分的,凹函數有極小值、凸函數有極大值,如果這個極小值不小于那個極大值,就有好戲看啦。
簡而言之,有兩個函數,一上一下,一凹一凸,上面的為凹函數(簡稱“上函數”),有極小值,下面的為凸函數(即“下函數”),有極大值,需要分别求出極值來再作比較,即為“凹凸反轉,分而治之”法!
對于凹函數和凸函數的選取,也是有一定講究的,即極值點存在且易求。
常用作凹函數模型的有:e^x/x,x/lnx,x-lnx,xlnx等及其同構函數,它們有極小值;常用作凸函數模型的有:lnx/x,x/e^x,sinx/x,sinx/e^x等及其同構函數,它們有極大值。
用“凹凸反轉,分而治之”來解導數題,就要設法向凹凸函數方面轉化,尤其是凹函數(即上函數)的選取往往在解題中起着關鍵的作用。
我們來看第16題的解析——
解法3.“凹凸反轉,分而治之”法:
由于f(x)≥g(x),即x²+e^x≥(m²+1)x+lnx,因x>0,故有x+e^x/x≥m²+1+lnx/x。
(思路方向:e^x/x為凹函數,lnx/x為凸函數,可凹凸反轉,分而治之矣。)
即得,e^x/x≥m²+1+lnx/x-x。
(注意:lnx/x-x的凹凸性與lnx/x的相一緻,将lnx/x-x的圖象向上平移m²+1個單位就能得到m²+1+lnx/x-x的圖象。)
可令h(x)=e^x/x,p(x)=lnx/x-x,則有:
①h'(x)=e^x(x-1)/x²,顯然,h'(1)=0。
當x∈(0,1)時,h'(x)<0,即此時h(x)單調遞減;當x∈(1, ∞)時,h'(x)>0,有h(x)單調遞增。
則,當x=1時,h(x)有最小值,即h(x)min=h(1)=e。
②p'(x)=(1-lnx-x²)/x²,顯然,p'(1)=0。
當x∈(0,1)時,因lnx<x-1,有1-lnx-x²>1-(x-1)-x²=x-x²=x(1-x)>0,即p'(x)>0,則p(x)單調遞增;當x∈(1,+∞)時,有p'(x)<0,則p'(x)單調遞減。
則,當x=1時,p(x)有最大值,即p(x)max=p(1)=-1。
因此,由凹函數h(x)和凸函數p(x)的簡單示意圖可知,要使f(x)≥g(x),即h(x)≥m²+1+p(x),則p(x)的圖象向上平移時的最大值為e+1,即m²+1≤e+1,從而可得-√e≤m≤√e,即m∈[-√e,√e]。
反饋:“凹凸反轉,分而治之”是解決函數問題的一種法寶,上函數的選取尤其重要,常見的凹、凸函數要熟悉!
附:分而治之的原理——
數學如此有趣,方法同等重要!
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