(完整版)导数中双变量的函数构造(2)

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导数中双变量问题的四种策略

导数中双变量问题的四种策略双变量问题的几种处理策略策略一：合并思想已知函数$f(x)=\ln x$的图像上任意不同的两点的中点为$A(x_1,y_1)$。

$B(x_2,y_2)$，线段$AB$的中点为$C(x,y)$，记直线$AB$的斜率为$k$，试证明：$k>f'(x)$。

解析：因为$f(x)=\ln x$，所以$f'(x)=\frac{1}{x}$。

又因为k=\frac{f(x_2)-f(x_1)}{x_2-x_1}=\frac{\ln x_2-\lnx_1}{x_2-x_1}=\frac{\ln\frac{x_2}{x_1}}{x_2-x_1}$$不妨设$x_2>x_1$，要比较$k$与$f(x)$的大小，即比较frac{\ln\frac{x_2}{x_1}}{x_2-x_1}\text{和}\frac{1}{x_1}$$的大小，即比较ln\left(\frac{x_2}{x_1}\right)^{\frac{1}{x_2-x_1}}\text{和}e^{\frac{1}{x_2-x_1}}$$的大小。

又因为$x_2>x_1$，所以frac{x_2-x_1}{x_2+1}<\ln\left(\frac{x_2}{x_1}\right)^{\frac{1}{x_2-x_1}}<\frac{x_2-x_1}{x_1}$$因此frac{x_2-x_1}{x_2+1}<k<\frac{x_2-x_1}{x_1}$$又因为$x_2>x_1$，所以$\frac{x_2-x_1}{x_2+1}>\frac{1}{2}$，因此$k>f'(x)$。

策略二：分离思想问题2：若$g(x)=\ln x+\frac{1}{x}$，求$a$的取值范围，使得对任意的$x_1,x_2\in(1,2)$，都有$g(x_2)-g(x_1)<-1$。

导数中双变量问题的四种策略

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1ln )(++=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 )(=xx 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 '1212lnx x x x -212x x +12x x >12lnx x 1)1(2)(212122112+-=+-x x x x x x x x )1(1)1(2ln )(≥+--=x x x x x h 0)1()1()1(41)(222≥+-=+-='x x x x x x h )(x h [)+∞,1112>x x 0)1()(12=>h x x h 1)1(2ln 121212+->x x x x x x )(0x f k '>21x x ≠1)()(1212-<--x x x g x g 1)()(1212-<--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 ax x F由在恒成立．设，，则 ∴在上为增函数，∴.策略3：变得思想设函数x x x f ln )(=，若，求证解析：, ,所以在上是增函数，上是减函数.因为，所以即,同理. 所以又因为当且仅当“”时，取等号. 又，, 所以,所以，所以：.问题4：已知函数()21ln ,2f x x x mx x m R =--∈，若函数()f x 有两个极值点12,x x ,求证: 212x x e >解析：欲证212x x e >,需证: 12ln ln 2x x +>,若()f x 有两个极值点12,x x ,即函数()'f x 有两个零点,又()'ln f x x mx =-, 所以12,x x 是方程()'0f x =的两个不同实根313)1()1(0)(222+++=+++≥⇒≤'xx x x x x a x F []2,1∈x =)(x m 3132+++x x x []2,1∈x 0312)(2>+-='xx x m )(x m []2,1227)2(=≥m a 1),1,1(,2121<+∈x x e x x 42121)(x x x x +<x x xx f x g ln )()(==e x x x g 1,0ln 1)(==+=),1(+∞e )(x g )1,0(e11211<+<<x x x e111212121ln )()ln()()(x x x g x x x x x x g =>++=+)ln(ln 211211x x x x x x ++<)ln(ln 212212x x x x x x ++<)ln()2()ln()(ln ln 2112212112122121x x x xx x x x x x x x x x x x +++=++++<+,421221≥++x x x x 21x x =1),1,1(,2121<+∈x x ex x 0)ln(21<+x x )ln(4)ln()2(21211221x x x x x x x x +≤+++)ln(4ln ln 2121x x x x +<+42121)(x x x x +<于是,有1122ln 0{ln 0x mx x mx -=-=,解得1212ln ln x x m x x +=+,另一方面,由1122ln 0{ln 0x mx x mx -=-=,得()2121ln ln x x m x x -=-,从而可得21122112ln ln ln ln x x x x x x x x -+=-+,于是()()222121111222111lnln ln ln ln 1x x x x x x x x x x x x x x ⎛⎫+ ⎪-+⎝⎭+==--.又120x x <<, 设21x t x =,则1t >.因此, ()121ln ln ln ,1t t x x t ++=-1t >. 要证12ln ln 2x x +>,即证:()1ln 2,11t t t t +>>-.即当1t >时,有()21ln 1t t t ->+. 设函数()()21ln ,11t h t t t t -=-≥+,则()()()()()()222212111011t t t h t t t t t +---'=-=≥++, 所以, ()h t 为()1,+∞上的增函数.注意到, ()10h =,因此, ()()10h t h ≥=.于是,当1t >时,有()21ln 1t t t ->+. 所以,有12ln ln 2x x +>成立, 212x x e >.问题5：x m x x x f x --=221ln )(已知函数，若()x f 有两个极值点x 1，x 2，（x 1<x 2),且x x x x x a 12112ln 2ln ->-恒成立，求整数a 的最大值。

再谈导数中的双变量问题

2020年第5期(上)中学数学研究33再谈导数中的双变量问题湖南省怀化市铁路第一中学(418000)高用在近几年各地高考及模拟试题中,导函数压轴题频繁出现双变量的问题,此类题型因含有两个变量,思维量大,解题方法灵活,对学生的数学抽象、数学运算等核心素养提出了很高要求.为此,本文通过具体例题的求解谈谈求解导数中双变量问题的解题思想和几种有效方法,希望能对广大教师同行的教学有益.1.等量消元,去二为一二元变量问题难的主要原因就在于所含两个变量同时变化难以控制,所以将双变量转化为单变量势在必行.消元,通常是利用变量所满足的等量关系进行代换,消去其中一个变量,留下唯一变量,即去二为一,使之成为一元变量问题求解.例1(2018年高考全国Ⅰ卷理科第21题)已知函数f(x)=1x−x+a ln x.(1)讨论函数f(x)的单调性;(2)若函数f(x)存在两个极值点x1,x2,证明:f(x1)−f(x2) x1−x2<a−2.分析x1,x2为函数f(x)的极值点,即x1,x2是方程f′(x)=0的根,则方程的根与系数满足等量关系,于是可以试着通过这一条件寻找x1与x2的等量关系,进而利用此等量消元,即而转化为一元变量问题求解.解析(1)f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=−1x2−1+a x =−x2−ax+1x2.记∆=a2−4.(i)若a 2,则f′(x) 0,所以f(x)在(0,+∞)单调递减.(ii)若a>2,令f′(x)<0得,0<x<a−√∆2或x>a+√∆2.所以f(x)在(0,a−√∆2),(a+√∆2,+∞)单调递减,在(a−√∆2,a+√∆2)单调递增.(2)由(1)知,当且仅当a>2时,f(x)存在两个极值点.由于f(x)的两个极值点x1,x2满足x2−ax+1=0,所以x1+x2=a,x1x2=1,不妨设x1<x2,则x2>1.f(x1)−f(x2)x1−x2<a−2即(1x1−x1+a ln x1)−(1x2−x2+a ln x2)x1−x2<a−2,整理得−1x1x2−1+a(ln x1−ln x2)x1−x2<a−2,于是ln x1−ln x2x1−x2<1,消去x1,得1x2−x2+2ln x2<0.所以f(x1)−f(x2)x1−x2<a−2等价于1x2−x2+2ln x2<0.设函数g(x)=1x−x+2ln x,x>1,由(1)知,g(x)在(1,+∞)单调递减,又g(1)=0,从而当x∈(1,+∞)时,g(x)<0.所以1x2−x2+2ln x2<0,故原不等式得证.评注一般题目明确给出或者隐含关于两个变量的等量关系,则可以通过这个等量关系,实现两变量的相互代换,是能够消元处理这种问题的明显信号,而像例1一样给出根与系数的关系的题目是利用消元求解的常见题型.在解决问题的过程中我们不难发现,方程思想是求解此题的核心思想,无论是第一小问基本量的求解,还是第二小问中相切时的方程联立,到最后转换面积条件时弦长的求解,都体现了方程思想对问题求解的指导性作用.解析几何的区分度主要源自于计算的要求,以思想方法为指导,明确计算的方向往往起到优化计算,化繁为简的效果.三、结束语新的课程改革明确了高中的数学教学不能再去搞题海战术,和进行无止尽的解题技巧总结,而应该着力培养学生的核心素养.函数和方程思想方法历来是高中数学的重难点,教师在日常的教学过程中应当从基本概念和思想方法出发,以多种形式的问题为载体,与其它思想方法一起循序渐进的,螺旋式的渗透给学生.重视基本知识和基本思想方法才是真的关键所在,故教师不妨留一些空间让学生自己去思考和总结,效果可能会更好.参考文献[1]普通高中数学课程标准(2017年版)[S].北京:人民教育出版社,2017.[2]蔡玉凤.高中数学中函数与方程思想应用的研究[D].苏州:苏州大学,2014.[3]黄德华.函数与方程思想的培养[J].数学学习与研究,2019,(9),134-13534中学数学研究2020年第5期(上) 2.整体换元,合二为一如果两个变量间不存在等量关系,但可以通过适当地代数变形将两个变量化为某种结构的整体,常见的如x1 x2,x1−x2,就可以利用换元实现双变量合二为一的目的,这也是把双变量转化为单变量的一种有效手段.例2已知函数f(x)=ln x,g(x)=ax−a,a∈R.(1)若直线y=g(x)是曲线y=f(x)的一条切线,求a 的值;(2)若P(x1,y1),Q(x2,y2)是曲线y=h(x)=f(x)−g(x)上的两个不同的点,证明:h′(x1+x22)<y1−y2x1−x2.分析此题条件没有给出x1,x2的等量关系,则无法直接消元,可以先尝试将要证的不等式进行等价变形,不难发现两个变量x1,x2能够化为x1x2的整体形式,从而实现整体换元,转化为一元问题求解.解(1)a=1.(2)的证法1h(x)=f(x)−g(x)=ln x−ax+a,则h′(x)=1x−a.y1−y2x1−x2=ln x1−ln x2+a(x2−x1)x1−x2=ln x1−ln x2 x1−x2−a,h′(x1+x22)=2x1+x2−a,所以h′(x1+x22)−y1−y2x1−x2=2x1+x2−ln x1−ln x2x1−x2=1x1−x2[2(x1−x2)x1+x2−ln x1x2]=1x1−x22(x1x2−1)x1x2+1−ln x1x2.不妨设0<x2<x1,则1x1−x2>0,令t=x1x2,则t>1,2(x1x2−1)x1x2+1−ln x1x2=2(t−1)t+1−ln t.令m(t)=2(t−1)t+1−ln t,t>1,则m′(t)=−(t−1)2t(1+t)2<0,所以m(t)在(1,+∞)上单调递减,故m(t)<m(1)=0,所以1x1−x2[2(x1x2−1)x1x2+1−ln x1x2]<0,即h′(x1+x22)<y1−y2x1−x2.评注判断是否能够把两个变量化为x1x2的形式进行整体换元,代数式中出现ln x是一个标志.另外,除ln x之外的部分要能够整理成关于x1,x2的齐次分式,如例2中,2x1+x2−ln x1−ln x2x1−x2通过提公因式得1x1−x2[2(x1−x2)x1+x2−ln x1x2],从而变形得到关于x1,x2的二次齐次分式2(x1−x2) x1+x2.如果将两个变量化为x1x2的形式比较困难,也可以采用待定系数法,设x1=tx2,然后逐步将消去x1,x2即可,这种方法往往行之有效.(2)的证法2不妨设0<x2<x1,令x1x2=t,则x1=tx2,t>1,所以h′(x1+x22)−y1−y2x1−x2=2x1+x2−ln x1−ln x2x1−x2 =2(t+1)x2−ln t(t−1)x2=1x2(2t+1−ln tt−1),原不等式等价于2t+1−ln tt−1<0,等价于2(t−1)t+1−ln t< 0,其中t>1.之后的证明同证明1.例3已知函数f(x)=e x,x∈R.设a<b,比较f(a)+f(b)2与f(b)−f(a)b−a的大小,并说明理由.分析作差比较两式的大小,由于题目没给两变量a,b 的等量关系的条件,于是尝试整体换元.因为式子中出现了e x,作差之后不能像例2一样出现两变量的商ab,但可以通过提公因式,使得指数出现两变量的差b−a,所以试图将两个变量整理成b−a的形式实现整体换元.解法1设f(a)+f(b)2−f(b)−f(a)b−a=(b−a+2)·f(a)+(b−a−2)·f(b)2·(b−a)=(b−a+2)·e a+(b−a−2)·e b2·(b−a)=(b−a+2)+(b−a−2)·e b−a2·(b−a)·e a.设x=b−a,并令g(x)=x+2+(x−2)·e x,x>0,则g′(x)=1+(x−1)·e x.因为g′′(x)=(1+x−1)·e x=x·e x>0,所以g′(x)在(0,+∞)上单调递增,又g′(0)=0,因此g′(x)>0,所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,而g(0)=0,所以在(0,+∞)上g(x)>0,即g(x)=x+2+(x−2)·e x>0.所以(b−a+2)+(b−a−2)·e b−a2·(b−a)·e a>0,故当a<b时, f(a)+f(b)2>f(b)−f(a)b−a.事实上,此题也可以将不等式等价代数变形,化为对数形式,于是就可以把两变量整理成商的形式实现整体换元了.解法2要证明f(a)+f(b)2>f(b)−f(a)b−a,亦即证明e a+e b2>e b−e ab−a.令x=e b,y=e a(x>y>0),不等式等价于x+y2> x−yln x−ln y(x>y>0),变形得:ln x−ln y>2(x−y)x+y,即lnxy>(2(xy−1))/(xy+1).令t=xy(t>1),则只需证明ln t>2(t−1)t+1(t>1)成立即可.2020年第5期(上)中学数学研究35令h (t )=ln t −2(t −1)t +1(t >1),由h ′(t )=1t−4(t +1)2=(t −1)2t (t +1)2>0,则函数h (t )在(1,+∞)为增函数,从而h (t )>h (1)=0,所以ln t >2(t −1)t +1,故f (a )+f (b )2>f (b )−f (a )b −a.评注整体换元求解双变量问题时,一般地,若代数式中出现ln x ,则将两个变量化为商的形式整体换元,如果出现的是e x ,就将两个变量化为差的形式整体换元.当然,通过适当的代数变形可以实现指数与对数的互换.3.对称分离,化二为一例4已知f (x )=12x 2−ax +(a −1)ln x ,a >1.证明:若a <5,则对任意x 1,x 2∈(0,+∞),x 1=x 2,有f (x 1)−f (x 2)x 1−x 2>−1.分析不难发现要证的不等式中两个变量x 1,x 2在结构上是对称的,而且容易分离,于是将两个变量分离之后便可以得到g (x 1)>g (x 2)的形式,结合题意,对任意x 1,x 2∈(0,+∞),g (x 1)>g (x 2)成立,从而转化为g (x )的单调性来求解.解析不妨设x 1>x 2>0,原不等式等价变形为f (x 1)−f (x 2)>−(x 1−x 2),即f (x 1)+x 1>f (x 2)+x 2.设g (x )=f (x )+x ,则g (x )=12x 2−(a −1)x +(a −1)ln x .由题意,要证对任意x 1,x 2∈(0,+∞),且x 1>x 2,恒成立,即要证明g (x )在(0,+∞)上单调递增.g ′(x )=x −(a −1)+a −1x =x 2−(a −1)x +a −1x,当1<a <5时,方程x 2−(a −1)x +a −1=0的判别式∆ 0,则x 2−(a −1)x +a −1 0在(0,+∞)上恒成立,所以g ′(x ) 0在(0,+∞)上恒成立,所以g (x )在(0,+∞)上单调递增,于是原命题得证.评注例3是一种特定题型,同时也很常见.当不等式中的两个变量对称并且能够分离,不等式又是对两个变量在某区间恒成立,则可以利用函数单调性的定义将问题转化为单调性进行处理,从而将双变量x 1,x 2转化为单变量x ,然后利用导数工具求解即可.从最终效果来说,对称分离,转化为函数单调性,实现了将两个变量化二为一.4.指定主元,分二为一例5已知函数f (x )=ae x +b 在(0,f (0))处的切线为x −y +1=0.(1)求f (x )的解析式;(2)设A (m,f (m )),B (n,f (n )),m <n ,k 表示直线AB的斜率.求证:f ′(m )<k <f ′(n ).分析虽然要证的不等式中两个变量是对称的,但是不能分离,也不能化为商或差的形式整体换元,此题可以尝试指定其中一个变量为主变量,另一个为参数,把问题当成一个变量来处理.解析(1)因为(0,f (0))在切线x −y +1=0上,则f (0)=1,即切点为(0,1),而切点又在函数f (x )=ae x +b 的曲线上,则b =1.于是f (x )=ae x +1,f ′(x )=ae x ,由题意f ′(0)=1,即a =1,所以f (x )=e x +1.(2)f ′(m )<k <f ′(n )即e m<e n −e m n −m<e n ,变形得(n −m )e m <e n −e m <(n −m )e n.令g (n )=(n −m )e m −e n +e m =ne m −e n −me m +e m ,n >m ,则g ′(n )=e m −e n <0,所以g (n )在(m,+∞)上单调递减,故g (n )<g (m )=0,所以(n −m )e m <e n −e m .令h (n )=e n −e m −(n −m )e n =(1−n +m )e n −e m ,n >m ,则h ′(n )=(m −n )e n <0,所以h (n )在(m,+∞)上单调递减,故h (n )<h (m )=0,所以e n −e m <(n −m )e n .综上,(n −m )e m <e n −e m <(n −m )e n ,于是e m<e n −e m n −m<e n 得证.评注指定主元,利用这个变量构造函数处理完后,若还剩下另一个变量,则只需把剩下的这个变量作为函数变量进一步处理即可,如例5中得g (n )<g (m ),若g (m )不是0而是关于m 的式子,则把m 作为变量继续证明这个关于m 的式子小于0.可以看出,指定主元这种处理方法的根本出发点就是将两个变量分成主次,依次逐个击破,分而化解,在分开逐个处理的每一个过程中就都成了单变量问题,即谓之分二为一.结束语综上所述,求解二元变量问题的核心是转化成一元变量,这是数学中多元化一元的基本思想.上述的利用等量关系消元、整体换元(比值、差值)、对称分离变量,转化为单调性、指定主元,分开处理等求解方法,就是在这一思想的指导下,利用题目的特有条件将二元变量问题转化为一元变量问题的不同手段.不管题目如何变化,万变不离其宗,本质就是如何将二元转化为一元的问题!参考文献[1]高用.例谈几种二元变量问题的求解策略[J].中学数学研究(华南师范大学版),2014(7,上半月):38-39.。

专题01 函数与导数之构造函数(解析版)

专题01 构造函数一、考情分析函数与导数是高考必考的知识点，考试形式有选择题也有填空题，并且都以压轴题为主。

题目难度都偏大，对学生的思维能力考查都要求比较高。

构造函数，是我们高中数学处理和研究函数与导数的一种有效方法，通过分离变量和参数，构造新的函数去研究其新函数的单调性，极值点，从而使问题得到解决。

二、经验分享（常见函数构造类型）（1）.常见函数的变形1. 对于不等式()k x f >'()0≠k ，构造函数()()b kx x f x g +-=.2. 对于不等式()()0'>+x f x xf ，构造函数()()x xf x g =3. 对于不等式()()0'>-x f x xf ，构造函数()()xx f x g =()0≠x 4. 对于不等式()()0'>+x nf x xf ，构造函数())(x f x x g n=5. 对于不等式()()0'>-x nf x xf ，构造函数()n x x f x g )(=6. 对于不等式()()0'>-x f x f ，构造函数()x e)(x f x g =7. 对于不等式()()0'>+x f x f ，构造函数())(x f e x g x=8. 对于不等式()()0'>+x kf x f ，构造函数())(x f e x g kx = （2）.双变量函数的变形1.形如()b a f f ab ⎛⎫⎪⎝⎭或的函数，构造函数，令b a t t a b ==或者，求(t)f ； 2.对于(x)f ,形如1212(x )(x )f f x x --的函数，要结合图像构造函数的切线方程，求斜率；3.形如(x)g(x)f >或(x)g(x)f <的函数不等式，（1）.可以构造函数)(-)(x g x f x F =）（，然后求）（x F 的最大值和最小值；（2）.如果(x)0g >，我们也可以构造函数()(x)(x)f G xg =，求()G x 的最值 .三、题型分析(一) 与圆锥曲线（双参数）有关的构造函数例1.【四川省成都市2019届高三第一次诊断性考试，理科，12】设椭圆()012222>>=+b a by a x C ：的左右顶点为A,B.P 是椭圆上不同于A,B 的一点，设直线AP,BP 的斜率分别为m,n ，则当()||ln ||ln 32323n m mnmn b a +++⎪⎭⎫ ⎝⎛-取得最小值时，椭圆C 的离心率为（） A.51 B.22 C.54D.23【答案】D【解析】设()()(),,,0,,0,00y x P a B a A -，点P 在双曲线上，得()01220220>>=+b a bya x C ：，220222)(a x a b y -=，所以a x y m +=00，a x y m -=00，化简,22a b mn -= 原式⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=b a b a b a b a a b a b a b b a ln 63232ln 62323232222 所以设1>=b a t ，构造函数t t t t t f ln 63232)(23++-=，求导可以得到： 2t = 时，函数取得最小值=)2(f ，2=ba，23=e 。

高中数学知识点灵活运用130讲之9-导数双变量问题函数构造

双变量问题之函数构造核心知识点：形如，构造新的函数★如果题目中没有的大小关系，要在步骤中假设经典例题：1.已知函数，，设，若对任意两个不相等的正数，都有恒成立，求实数的取值范围. 解题思路：假设，，；设，此时说明是单调递增函数；设，，2.若对任意的恒成立，则的最小值为？解题思路：，，两边同时除以，得到；设，此时说明在上是单调递减；，，设在单调递减，，()()m x x x f x f >--2121()()()212211x x mx x f mx x f >->-21,x x 21x x >()221x x f =()x a x g ln =()()()x g x f x h +=21,x x ()()22121>--x x x h x h a 21x x >()()()21212x x x h x h ->-∴()()221122x x h x x h ->-∴()()x x a x x x h x g 2ln 2122-+=-=()x g ()0222'≥+-=-+=∴xax x x a x x g ()022≥+-=a x x x ϕx x a 22+-≥∴1≥∴a [)a x x e x e x x x x x x x <--<-∈2112212121,,0,2,a 21x x < ()211221x x a ex e x x x->-∴21x x ⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛->-∴12211121x x a x e x e x x 22111121x a x e x a x e x x +>+∴()xax e x g x +=()x g [)0,2-∈x ()02'≤--=∴xae xe x g x x ()x e x a 1-≥()()x e x x 1-=ϕ[)0,2-()()2max 32e x -=-=∴ϕϕ23e a -≥∴双变量问题之与替换核心知识点：题目中和有等式关系，可以用表示，或者用表示；如果和无法互相表示，则引入第三变量，用分别表示，☆找出变量范围小题篇经典例题：1.（2019·江西高三月考（文））设函数，若函数存在两个零点，(<)，则的取值范围为（） A ．B ．C ．D ．解题思路：核心要知道：，，此时；设，恒成立，在上单调递增；，所以选择2.（2019·河南高三月考（文））已知函数若成立，则的最小值为（） A ． B ．C ．D ．解题思路：1x 2x 1x 2x 1x 2x 2x 1x 1x 2x t t 1x 2x [)[),0,1()1,1,x e x f x x x ⎧∈⎪=⎨-∈+∞⎪⎩()y f x k =-1x 2x 1x 2x 211()()x x f x -⋅)22,e⎡⎣)21,e⎡⎣)2,e e⎡⎣21,e ⎡⎤⎣⎦121-=x ex 112+=∴x e x [)1,01∈x ()()()1111121x xe x e xf x x ⋅-+=⋅-()()xxe x e x g ⋅-+=1()()02'>⋅-=xxe x e x g ()x g ∴[)1,0∈x ()()()()2max min 1,20e g x g g x g ====∴A 21()ln ,(),22x x f x g x e -=+=()()g m f n =n m -1ln 2-ln2323e -由题意可知，，即，（互相表示非常困难，所以引入第三变量）设，，设，在单调递减，单调递增，所以选择练习题：1.（2019·黑龙江高三月考（文））设函数，若互不相等的实数满足，则的取值范围是（）A ．B ．C ．D ．解题思路：核心要知道：，此时()()n f m g =212ln2+=-n em t n em =+=-212ln 2212,2ln -=+=∴t e n t m 2ln 221--=-∴-t em n t ()2ln 221--=-t et h t ()tet h t 1221'-=-()t h ∴⎪⎭⎫ ⎝⎛210，⎪⎭⎫⎝⎛∞+，21()2ln 21ln 21min =-=⎪⎭⎫⎝⎛=∴h t h B()21,25,2xx f x x x ⎧-⎪=⎨-+>⎪⎩…,,a b c ()()()f a f b f c ==222a b c ++()16,32()18,34()17,35()6,711221+-=-=-c ba()5,4∈c ()34,1822222∈+=++c c b a2.已如函数f （x ）={1+lnx ，x ≥112x +12，x ＜1，若x 1≠x 2，且f （x 1）+f （x 2）＝2，则x 1+x 2的取值范围是（　）A ．[2，+∞）B ．[e ﹣1，+∞）C ．[3﹣2ln 2，+∞）D ．[3﹣2ln 3，+∞）解题思路：假设时，，，，此时设，，在上单调递减，上单调递增，所以选择3.已如函数f （x ）={1+lnx ，x ≥13x−2，x ＜1，若x 1≠x 2，且f （x 1）+f （x 2）＝2，则x 1+x 2的取值范围是（　）A ．[2，+∞）B ．（﹣∞，2]C ．（2，+∞）D ．（﹣∞，2）解题思路：假设时，，，，此时设，，在上单调递增，所以选择大题篇：核心知识点：题目中和有等式关系，用分别表示和，或者用分别表示和21x x >()()221=+x f x f 22121ln 121=+++∴x x 1ln 212+-=∴x x ()∞+∈，11x 1ln 21121+-=+∴x x x x ()1ln 2+-=x x x g ()xx g 21'-=∴()x g ∴()2,1()+∞,2()()2ln 32min -==∴g x g C21x x >()()221=+x f x f 223ln 121=-++∴x x 3ln 13ln 3112x x x -=-=∴()∞+∈，11x 1ln 311121+-=+∴x x x x ()1ln 31+-=x x x g ()x x g 311'-=∴()x g ∴()+∞,1()()21min =>∴g x g C1x 2x 1x 2x a 2x 1x a经典例题：1.已知函数A f (x = )ln x +x 2−ax (a ∈R )⑴求函数的单调区间；⑵设存在两个极值点，且，若，求证解题思路：由题意可知，设当，即时，恒成立，所以在是单调递增；当，即或时，当时，，在，上单调递增，上单调递减当时，，在上单调递增⑵由题意可得，是的两个根，则（用分别表示出和），整理，得，此时设，求导得恒成立，()x f ()x f 21,x x 21x x <2101<<x ()()2ln 4321->-x f x f ()xax x a x x x f 12212'+-=-+=()122+-=ax x x ϕ082≤-=∆a 2222≤≤-x ()0≥x ϕ()x f ()+∞,0082>-=∆a 22-<a 22>a ()10=ϕ22>a ()10=ϕ()x f ∴()10x ，()+∞,2x ()21,x x 22-<a ()10=ϕ()x f ∴()+∞,021,x x ()0122=+-=ax x x ϕ21,22121==+x x a x x 111212,21x x a x x +==∴1x 2x a ()()()2222121121ln ln ax x x ax x x x f x f -+--+=-∴()()2121121412ln ln 2x x x x f x f -++=-∴⎪⎭⎫ ⎝⎛∈21,01x ()22412ln ln 2x xx x h -++=()()01214422123223243'<--=-+-=--=x x x x x x x x x h在上单调递减，2.已知对数函数过定点（其中…）函数（其中为的导函数，为常数）.（1）讨论的单调性（2）若对有恒成立，且在，处的导数相等，求证：. 解题思路：由题意可知，则求导，得，当时，恒成立，在上单调递减；当时，在上单调递增，上单调递减⑵由题意，即，即，设，则，由（1）可知，时，又，，求导得，，由题意可知，即设，由利用均值不等式，可得设，，在上为单调递增，()x h ∴⎪⎭⎫⎝⎛21,0()2ln 4321-=⎪⎭⎫ ⎝⎛>∴h x h ()fx 12P ⎫⎪⎭2.71828e ≈()()()g x n mf x f x '=--()f x '()f x ,n m ()g x (0,)x ∀∈+∞()m n x g -≤()()2h x g x x n =+-1x x =()212x x x ≠()()1272ln 2h x h x +>-()x x f ln =()x xmn x g ln --=()22'1xx m x x m x g -=-=0≤m ()0'<x g ()x g ∴()+∞,00>m ()x g ∴()m ,0()∞+，m ()m n x g -≤m n x x m n -≤--ln 0ln ≤--x xmm ()x x m m x ln --=ϕ()xx m x 1'2-=ϕ0>m ()()0ln 1max ≤--==m m m x ϕϕm m ln 1≥- 0ln 1=--∴m m 1=∴m ()x x x x h ln 12--=∴()xx x h 1122'-+=()()2'1'x h x h =11121=+∴x x 2121x x x x ⋅=+()()()()()()2121212122211121ln 12ln 12ln 12ln 12x x x x x x x x x x x x x x x h x h --=--+=--+--=+∴21x x t =2121x x x x ⋅=+4>t ∴()t t t ln 12--=ρ()tt 12'-=ρ()t ρ∴()+∞,4()()2ln 274-=>∴ρρt。

导数压轴-双变量问题的探讨

引言导数中有一类问题涉及到两个变量，例如m 和n 、a 和b 、1x 和2x 。

显然涉及两个变量的问题我们是不会处理的，如何把两个变量转化为一个变量就成了我们问题解决的关键。

方法点睛方法一：也是最核心、最常见的方法。

就是进行式子齐次化，进行了齐次化后可以将12x x 或者12x x -作为单元，这样就达到了减元的目的。

方法二：一般可以通过联立12,x x 的等式，通过对两式进行相加（相减）等操作，对所求式等进行化简。

方法三：对于等价双变量不等式问题，我们先令如12x x >，再通过适当的变形，使得等式两边均只含有一个变量，且形式相同，这样我们可以令这个相同的形式为()g x ，问题也许就转化成了()g x 的单调性问题。

还有其他的一些方法技巧性较强，我们在后面的题目中进行详细剖析。

例题讲解【例题1】已知函数(1)()ln 1a x f x x x -=-+. （Ⅰ）若函数()f x 在(0,)+∞上为单调增函数，求a 的取值范围（Ⅱ）设m ，n +∈R ，且m n ≠，求证：ln ln 2m n m nm n -+<- 对话与解答：（Ⅰ）2a ≤（Ⅱ）不妨设m n >，证明原不等式成立等价于证明()2ln m n mm n n-<+成立，也就是证明第六课：关于导数中双变量问题的探讨21ln 1m m n m n n⎛⎫- ⎪⎝⎭<+成立。

令,1m t t n =>，即证()()21ln 01t g t t t -=->+。

运用（Ⅰ）的结论，()g t 在()0+∞，上单调递增，故()()10g t g >=，不等式得证。

本题我们用到方法一。

看到解答，你可能会觉得将()2m n m n -+处理成211m n m n⎛⎫- ⎪⎝⎭+真是神来之笔，也是解决整个问题的关键。

那么这个处理究竟有没有思路可循呢？当然是有的，不难发现()2ln m n mm n n-<+的右边已经出现了m n 的形式，同时右边分子分母都死其次式，如果一开始就有“转化成一个变量”的思想，就会迅速锁定mn整体换元。

导数双参数处理方法汇总

导数双参数处理方法汇总
导数中双参数的处理是高中数学中的一个难点，以下是几种常用的处理方法：
1. 分离参数法：首先尝试将双参数分离，使问题简化为单参数问题。

这需要观察参数在函数表达式中的影响，并尝试通过代数手段将其分离。

2. 参数分类讨论法：当双参数不能直接分离时，可以考虑对参数进行分类讨论。

根据参数的不同取值范围，对问题进行分段处理，从而简化问题。

3. 构造函数法：如果双参数的问题难以直接处理，可以尝试构造函数。

通过构造一个新函数，将双参数问题转化为对新函数的性质进行分析的问题。

4. 参数消去法：在一些情况下，可以通过适当的变换或代数操作，消去问题中的某些参数，从而使问题简化为单参数问题。

5. 参数代入法：对于一些含有难以分离的双参数的复杂问题，可以考虑使用代入法。

通过代入一些特定的值或表达式，将问题简化为更易于处理的形式。

以上方法不是孤立的，可以根据问题的具体情况选择合适的方法，有时可能需要结合多种方法进行处理。

同时，处理双参数问题也需要一定的练习和经验积累，以提高解题的效率和准确性。

导数压轴题双变量问题题型归纳总结

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()2ln 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()()()()21212,,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）()2ln 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()()11221ln 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1212ln ln x x x x -<-. 思路一：因为120x x <<，只需证1122ln ln ln 0x x x x ->⇔>.令()0,1t =，即证12ln 0t t t -+>. 令()()12ln 01h t t t t t=-+<<，则()()22212110t h t t t t -'=--=-<，所以函数()h t 在()0,1上单调递减，()()10h t h >=，即证12ln 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 xt 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 ()22110Q x xx '===<，所以函数()Q x 在()20,x 上单调递减，()()20Q x Q x >=，即证2ln ln xx -. 由上述分析可知0F '<.【规律总结】极值点偏移问题中，由于两个变量的地位相同，将待证不等式进行变形，可以构造关于1x （或2x ）的一元函数来处理．应用导数研究其单调性，并借助于单调性，达到待证不等式的证明．此乃主元法.【变式训练】已知函数()()21f x x axlnx ax 2a R 2=-++∈有两个不同的极值点x 1，x 2，且x 1＜x 2．（1）求实数a 的取值范围；（2）求证：x 1x 2＜a 2．【分析】（1）先求导数，再根据导函数有两个不同的零点，确定实数a 所需满足的条件，解得结果，（2）先根据极值点解得a ，再代入化简不等式x 1x 2＜a 2，设21x x t =，构造一元函数，利用导数研究函数单调性，最后构造单调性证明不等式.【解析】（1）略（2）f′（x ）=x-a lnx ，g （x ）=x-a lnx ，由x 1，x 2是g （x ）=x-a lnx=0的两个根，则2211lnx x lnx x a a =⎧⎨=⎩，两式相减，得a （lnx 2-lnx 1）=x 2-x 1），即a =2121x x lnx lnx --，即证x 1x 2＜221221(x x )x (ln )x -，即证22221121x (x x )(ln )x x x -<=2112x x 2x x -+，由x 1＜x 2，得21x x =t ＞1，只需证ln 2t-t-120t +<，设g （t ）=ln 2t-t-12t+，则g′（t ）=221lnt 1t t -+=112lnt t t t ⎛⎫-+ ⎪⎝⎭，令h （t ）=2lnt-t+t1，∴h′（t ）=2211t t --=-（11t -）2＜0，∴h（t ）在（1，+∞）上单调递减，∴h（t ）＜h （1）=0，∴g′（t ）＜0，即g （t ）在（1，+∞）上是减函数，∴g（t ）＜g （1）=0，即ln 2t ＜t-2+t1在（1，+∞）上恒成立，∴x 1x 2＜a 2．【变式训练】已知函数()12ln f x x a x x=-+⋅. （1）讨论()f x 的单调性；（2）设()2ln g x x bx cx =--，若函数()f x 的两个极值点()1212,x x x x <恰为函数()g x 的两个零点，且()12122x x y x x g +⎛⎫'=-⋅⎪⎝⎭的范围是2ln 2,3⎡⎫-+∞⎪⎢⎣⎭，求实数a 的取值范围. 【解析】（1）()f x 的定义域为()0,∞+，()22212211a x ax f x x x x--+'=-+=-. （i ）若1a ≤，则()0f x '≤，当且仅当1a =，1x =时，()0f x '= （ii ）若1a >，令()0f x '=得12x a x a ==+当(()20,x a a a ∈++∞时，()0fx '<；当(x a a ∈时，()0f x '>，所以，当1a ≤时，()f x 单调递减区间为()0,∞+，无单调递增区间；当1a >时，()f x 单调递减区间为(()0,,aa+∞；单调递增区间为(a a .（2）由（1）知：1a >且12122,1x x a x x +==.又()12g x b cx x'=--， ∴()12121222x x g b c x x x x +⎛⎫'=--+⎪+⎝⎭，由()()120g x g x ==得()()22112122lnx b x x c x x x =-+-， ()()()()1222121212121222-+⎛⎫'=-=---- ⎪+⎝⎭x x x x y x x g b x x c x x x x .()121112212122212ln ln 1⎛⎫- ⎪-⎝⎭=-=-++x x x x x x x x x x x x ，令12(0,1)x t x =∈，∴2(1)ln 1t y t t -=-+， ∴22(1)0(1)t y t t --'=<+，所以y 在()0,1上单调递减. 由y 的取值范围是2ln 2,3⎡⎫-+∞⎪⎢⎣⎭，得t 的取值范围是10,2⎛⎤⎥⎝⎦，∵122x x a +=，∴()222222211221212112212212(2)242x x x x x xa x x x x x x a x x x x ++=+=++===++，∴2122119422,2x x a t x x t ⎡⎫=++=++∈+∞⎪⎢⎣⎭，又∵1a >，故a的取值范围是4⎡⎫+∞⎪⎢⎪⎣⎭.(二)各自构造一元函数【例】已知函数f （x ）＝lnx ﹣ax +1（a ∈R ）．（1）求f （x ）的单调区间；（2）设g （x ）＝lnx 344x x-+，若对任意的x 1∈（0，+∞），存在x 2∈（1，+∞），使得f （x 1）＜g （x 2）成立，求实数a 的取值范围．【分析】（1）函数求导得()11'ax f x a x x-=-=，然后分a ≤0和a ＞0两种情况分类求解. （2）根据对任意的x 1∈（0，+∞），存在x 2∈（1，+∞），使得f （x 1）＜g （x 2）成立，等价于f （x ）max ＜g （x ）max ，然后分别求最大值求解即可. 【详解】（1）略（2）()()()222213113143'4444x x x x g x x x x x -+--+-=--⨯==，在区间（1，3）上，g ′（x ）＞0，g （x ）单调递增，在区间（3，+∞）上，g ′（x ）＜0，g （x ）单调递减，所以g （x ）max ＝g （3）＝ln 312-，因为对任意的x 1∈（0，+∞），存在x 2∈（1，+∞），使得f （x 1）＜g （x 2）成立，等价于f （x ）max ＜g （x ）max ，由（1）知当a ≤0时，f （x ）无最值，当a ＞0时，f （x ）max ＝f （1a ）＝﹣lna ，所以﹣lna ＜ln 312-，所以3lna ＞ln ，解得a 【变式训练】【广东省2020届高三期末】设函数2()()e ()x f x x ax a a -=+-⋅∈R .（1）当0a =时，求曲线()y f x =在点(1,(1))f --处的切线方程；（2）设2()1g x x x =--，若对任意的[0,2]t ∈，存在[0,2]s ∈使得()()f s g t ≥成立，求a 的取值范围.【解析】 (1)当0a =时，因为()2xf x x e -=⋅，所以()()()2'2,'13xf x x x e f e -=-+⋅-=-，又因为()1f e -=，所以曲线()y f x =在点()()1,1f --处的切线方程为()31y e e x -=-+，即320ex y e ++=.(2)“对任意的[]0,2t ∈，存在[]0,2s ∈使得()()f s g t ≥成立”等价于“在区间[]0,2上，()f x 的最大值大于或等于()g x 的最大值”.因为()2215124g x x x x ⎛⎫=--=-- ⎪⎝⎭，所以()g x 在[]0,2上的最大值为()21g =. ()()()2'2x x f x x a e x ax a e --=+⋅-+-⋅ ()222x e x a x a -⎡⎤=-+--⎣⎦()()2x e x x a -=--+,令()'0f x =，得2x =或x a =-.①当0a -≤，即0a ≥时，()'0f x ≥在[]0,2上恒成立，()f x 在[]0,2上为单调递增函数，()f x 的最大值大为()()2124f a e =+⋅，由()2141a e+⋅≥，得24a e ≥-； ②当02a <-<，即20a -<<时，当()0,x a ∈-时，()()'0,f x f x <为单调递减函数，当(),2x a ∈-时，()()'0,f x f x >为单调递增函数，所以()f x 的最大值大为()0f a =-或()()2124f a e =+⋅.由1a -≥，得1a ≤-；由()2141a e+⋅≥，得24a e ≥-，又因为20a -<<，所以21a -<≤-； ③当2a -≥，即2a ≤-时，()'0f x ≤在[]0,2上恒成立，()f x 在[]0,2上为单调递减函数，所以()f x 的最大值大为()0f a =-，由1a -≥，得1a ≤-，又因为2a ≤-，所以2a ≤-，综上所述，实数a 的取值范围是1a ≤-或24a e ≥-. (三)消元构造一元函数【例】已知函数f(x)={e−x+1,x ≤0,2√x, x >0.函数y =f(f(x)+1)−m(m ∈R)恰有两个零点x 1和x 2．（1）求函数f(x)的值域和实数m 的最小值；（2）若x 1<x 2，且ax 1+x 2≥1恒成立，求实数a 的取值范围．【解析】（1）当x ≤0时，f(x)=e −x +1≥2.当x >0时，f(x)=2√x >0.∴ f(x)的值域为(0,+∞)．令f(f(x)+1)=m ，∵ f(x)+1>1，∴ f(f(x)+1)>2，∴ m >2. 又f(x)的单调减区间为(−∞,0]，增区间为(0,+∞).设f(x)+1=t 1，f(x)+1=t 2，且t 1<0，t 2>1．∴ f(x)=t 1−1无解.从而f(x)=t2−1要有两个不同的根，应满足t2−1≥2，∴t2≥3.∴f(t2)=f(f(x)+1)≥2√3.即m≥2√3．∴m的最小值为2√3.(2) y=f(f(x)+1)−m有两个零点x1、x2且x1<x2，设f(x)=t，t∈[2,+∞)，∴e−x1+1=t，∴x1=−ln(t−1).2√x2=t，∴x2=t24.∴−aln(t−1)+t24≥1对t∈[2,+∞)恒成立设ℎ(t)=−aln(t−1)+t24−1，ℎ′(t)=−at−1+t2=t2−t−2a2(t−1).∵t∈[2,+∞)，∴t2−t∈[2,+∞)恒成立.∴当2a≤2，即a≤1时，ℎ′(t)≥0，∴ℎ(t)在[2,+∞)上单调递增.∴ℎ(t)≥ℎ(2)=−aln1+1−1=0成立.当a>1时，设g(t)=t2−t−2a.由g(2)=4−2−2a=2−2a<0.∴∃t0∈(2,+∞)，使得g(t0)=0.且当t∈(2,t0)时，g(t)<0，t∈(t0,+∞)时，g(t)>0.∴当t∈(2,t0)时，ℎ(t)单调递减，此时ℎ(t)<ℎ(2)=0不符合题意.综上，a≤1.【变式训练】f(x)=x2+ax−alnx.（1）若函数f(x)在[2,5]上单调递增，求实数a的取值范围；（2）当a=2时，若方程f(x)=x2+2m有两个不等实数根x1，x2，求实数m的取值范围，并证明x1x2<1.【解析】（1）f′(x)=2x+a−ax，∵函数f(x)在[2,5]上单调递增，∴f′(x)≥0在x∈[2,5]恒成立，即2x+a−ax≥0对x∈[2,5]恒成立，∴a≥−2x2x−1对x∈[2,5]恒成立，即a≥(−2x2x−1)max，x∈[2,5]，令g(x)=−2x2x−1(x∈[2,5])，则g′(x)=−2x2+4x(x−1)2≤0(x∈[2,5])，∴g(x)在[2,5]上单调递减，∴g(x)在[2,5]上的最大值为g(2)=−8.∴a的取值范围是[−8,+∞).（2）∵当a=2时，方程f(x)=x2+2m⇔x−lnx−m=0，令ℎ(x)=x−lnx−m(x>0)，则ℎ′(x)=1−1x，当x∈(0,1)时，ℎ′(x)<0，故ℎ(x)单调递减，当x∈(1,+∞)时，ℎ′(x)>0，故ℎ(x)单调递增，∴ℎ(x)min=ℎ(1)=1−m.若方程f(x)=x2+2m有两个不等实根，则有ℎ(x)min<0，即m>1，当m >1时，0<e −m <1<e m ，ℎ(e −m )=e −m >0，ℎ(e m )=e m −2m ，令g(x)=e x −2x(x >1)，则g′(x)=e x −2>0，g(x)单调递增，g(x)>g(1)=e −2>0， ∴ℎ(e m )>0，∴原方程有两个不等实根，∴实数m 的取值范围是(1,+∞).不妨设x 1<x 2，则0<x 1<1<x 2，0<1x 2<1，∴x 1x 2<1⇔x 1<1x 2⇔ℎ(x 1)>ℎ(1x 2)，∵ℎ(x 1)=ℎ(x 2)=0，∴ℎ(x 1)−ℎ(1x 2)=ℎ(x 2)−ℎ(1x 2)=(x 2−lnx 2−m )−(1x 2−ln 1x 2−m),=x 2−1x 2−2lnx 2.令φ(x)=x −1x−2lnx(x >1)，则φ′(x)=1+1x 2−2x=(1x −1)2>0，∴φ(x)在(1,+∞)上单调递增，∴当x >1时，φ(x)>φ(1)=0，即x 2−1x 2−2lnx 2>0，∴ℎ(x 1)>ℎ(1x 2)，∴x 1x 2<1.(四)独立双变量，化为两边同函数形式【例】已知函数()()1ln f x kx x =-，其中k 为非零实数. （1）求()f x 的极值；（2）当4k =时，在函数()()22g x f x x x =++的图象上任取两个不同的点()11,M x y 、()22,N x y .若当120x x t <<<时，总有不等式()()()12124g x g x x x -≥-成立，求正实数t 的取值范围：【详解】（1）略；（2）当4k =时，()4ln f x x =-'，()224ln g x x x x =+-，当120x x t <<<时，总有不等式()()()12124g x g x x x -≥-成立，即()()112244g x x g x x -≥-，构造函数()()2424ln F x g x x x x x =-=--，由于120x x t <<<，()()12F x F x ≥，则函数()y F x =在区间()0,t 上为减函数或常函数，()()()221422x x F x x x x='-+=--，0x，解不等式()0F x '≤，解得02x <≤.由题意可知()(]0,0,2t ⊆，02t ∴<≤，因此，正实数t 的取值范围是(]0,2；【变式训练】设函数． ()ln ,k R kf x x x=+∈（1）若曲线在点处的切线与直线垂直，求的单调递减区间和极小值（其中为自然对数的底数）；（2）若对任何恒成立，求的取值范围．【解析】（2）条件等价于对任意恒成立，设．则在上单调递减，则在上恒成立，得恒成立，∴（对仅在时成立），故的取值范围是【变式训练】已知函数f (x )=x +xlnx .（Ⅰ）求函数f (x )的图象在点(1,1)处的切线方程；（Ⅱ）若k ∈Z ，且k (x −1)<f (x )对任意x >1恒成立，求k 的最大值；（Ⅲ）当n >m ≥4时，证明：(mn n )m >(nm m )n . 【解析】（Ⅰ）∵f ′(x)=lnx +2,∴f ′(1)=2，函数f(x)的图象在点(1,1)处的切线方程y =2x −1；（Ⅱ）由（Ⅰ）知，f(x)=x +xlnx,∴k(x −1)<f(x)，对任意x >1恒成立，即k <x+xlnx x−1对任意x >1恒成立．令g(x)=x+xlnx x−1，则g′(x)=x−lnx−2(x−1)2，令ℎ(x)=x −lnx −2(x >1)，则ℎ′(x)=1−1x =x−1x>0，所以函数ℎ(x)在(1,+∞)上单调递增．∵ℎ(3)=1−ln3〈0,ℎ(4)=2−2ln2〉0，∴方程ℎ(x)=0在(1,+∞)上存在唯一实根x 0，且满足x 0∈(3,4)．当1<x <x 0时，ℎ(x)<0，即g′(x)<0，当x >x 0时，ℎ(x)>0，即g′(x)>0，所以函数g(x)=x+xlnx x−1在(1,x 0)上单调递减，在(x 0,+∞)上单调递增．∴[g(x)]min =g(x 0)=x 0(1+lnx 0)x 0−1=x 0(1+x 0−2)x 0−1=x 0∈(3,4)，∴k <[g(x)]min =x 0∈(3,4)，故整数k 的最大值是3．（Ⅲ）由（Ⅱ）知，g(x)=x+xlnx x−1是[4,+∞)上的增函数，()y f x =()(),e f e 20x -=()f x e ()()1212120,x x f x f x x x >>-<-k ()()1211220,x x f x x f x x >>-<-()()()ln 0kh x f x x x x x x=-=+->()h x ()0,+∞()2110k h x x x '=--≤()0,+∞()2211024k x x x x ⎛⎫≥-+=--+> ⎪⎝⎭14k ≥()1,04k h x '==12x =k 1,4⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭∴当n >m ≥4时，n+nlnn n−1>m+mlnm m−1．即n(m −1)(1+lnn)>m(n −1)(1+lnm)．整理，得mnlnn +mlnm >mnlnm +nlnn +(n −m)． ∵n >m,∴mnlnn +mlnm >mnlnm +nlnn ．即lnn mn +lnm m >lnm mn +lnn n ．即ln(n mn m m )>ln(m mn n n )．∴(mn n )m >(nm m )n ． (五)把其中一个看作自变量，另一个看作参数【例】已知a R ∈，函数()()2ln 12f x x x ax =+-++（Ⅰ）若函数()f x 在[)2,+∞上为减函数，求实数a 的取值范围；（Ⅱ）设正实数121m m +=，求证：对)1()(f x f ≥上的任意两个实数1x ，2x ，总有()()()11221122f m x m x m f x m f x +≥+成立【分析】（Ⅰ）将问题转化为()0f x '≤在[)+∞∈,2x 上恒成立，可得112+-≤x x a ，令()121h x x x =-+，可判断出()h x 在[)2,+∞上单调递增，即()()min 2h x h =，从而可得a 的范围；（Ⅱ）构造函数()()()122122()F x f m x m x m f x m f x =+--，(]21,x x ∈-，且121x x -<≤；利用导数可判断出()F x 在(]21,x x ∈-上是减函数，得到()()2F x F x ≥，经验算可知()20F x =，从而可得()()()122122f m x m x m f x m f x +≥+，从而可证得结论.【解析】（Ⅰ）由题意知：()121f x x a x '=-++ 函数()f x 在[)2,+∞上为减函数，即()0f x '≤在[)+∞∈,2x 上恒成立即112+-≤x x a 在[)+∞∈,2x 上恒成立，设()121h x x x =-+ 当2≥x 时，11=+y x 单调递减，2=y x 单调递增()h x ∴在[)2,+∞上单调递增 ()()min 1112433h x h ∴==-=，113a ∴≤，即a 的取值范围为11,3⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦（Ⅱ）设121x x -<≤，令：()()()122122()F x f m x m x m f x m f x =+--，(]21,x x ∈-则()()()()21221220F x f m m x m m f x =+-+=⎡⎤⎣⎦()()()()()112211122F x m f m x m x m f x m f m x m x f x '''''∴=+-=+-⎡⎤⎣⎦()()1221222222210m x m x x x m m x m x m x m x x +-=-+=-+=-≥，122m x m x x ∴+≥()121f x x a x '=-++，令()()g x f x ='，则()()21201g x x '=--<+ ()f x ∴'在()1,x ∈-+∞上为减函数，()()122f m x m x f x ''∴+≤()()11220m f m x m x f x ''∴+-≤⎡⎤⎣⎦，即()0F x '≤()F x ∴在(]21,x x ∈-上是减函数，()2()0F x F x ∴≥=，即()0F x ≥ ()()()1221220f m x m x m f x m f x ∴+--≥(]21,x x ∴∈-时，()()()122122f m x m x m f x m f x +≥+121x x -<≤ ，()()()11221122f m x m x m f x m f x ∴+≥+【变式训练】已知函数f(x)=e x −x ，g(x)=(x +k)ln(x +k)−x ．（1）若k =1，f ′(t)=g ′(t)，求实数t 的值．（2）若a,b ∈R +，f(a)+g(b)≥f(0)+g(0)+ab ，求正实数k 的取值范围．【解析】（1）由题意，得f ′(x)=e x −1，g ′(x)=ln(x +k)，由k =1，f ′(t)=g ′(t)…①，得e t −ln(t +1)−1=0，令φ(t)=e t −ln(t +1)−1，则φ′(t)=e t −1t+1，因为φ″(t)=e t +1(t+1)2>0，所以φ′(t)在(−1,+∞)单调递增，又φ′(0)=0，所以当−1<x <0时，φ′(t)>0，φ(t)单调递增；当x >0时，φ′(t)<0，φ(t)单调递减；所以φ(t)≤φ(0)=0，当且仅当t =0时等号成立．故方程①有且仅有唯一解t =0，实数t 的值为0．（2）解法一：令ℎ(x)=f(x)−bx +g(b)−f(0)−g(0)（x >0），则ℎ′(x)=e x −(b +1)，所以当x >ln(b +1)时，ℎ′(x)>0，ℎ(x)单调递增; 当0<x <ln(b +1)时，ℎ′(x)<0，ℎ(x)单调递减;故ℎ(x)≥ℎ(ln(b +1)) =f(ln(b +1))+g(b)−f(0)−g(0)−bln(b +1) =(b +k)ln(b +k)−(b +1)ln(b +1)−klnk ．令t(x)=(x +k)ln(x +k)−(x +1)ln(x +1)−klnk （x >0），则t ′(x)=ln(x +k)−ln(x +1)．（i ）若k >1时，t ′(x)>0，t(x)在(0,+∞)单调递增，所以t(x)>t(0)=0，满足题意．（ii ）若k =1时，t(x)=0，满足题意．（iii ）若0<k <1时，t ′(x)<0，t(x)在(0,+∞)单调递减，所以t(x)<t(0)=0．不满足题意．综上述：k ≥1．(六)利用根与系数的关系，把两变量用另一变量表示【例】（2020山西高三期末）设函数1()ln ()f x x a x a R x=--∈ （1）讨论()f x 的单调性；（2）若()f x 有两个极值点1x 和2x ，记过点1122(,()),(,())A x f x B x f x 的直线的斜率为k ，问：是否存在a ，使得2k a =-若存在，求出a 的值，若不存在，请说明理由．【解析】（1）()f x 定义域为()0,∞+，()22211'1a x ax f x x x x -+=+-=，令()221,4g x x ax a =-+∆=-，①当22a -≤≤时，0∆≤，()'0f x ≥，故()f x 在()0,∞+上单调递增， ②当2a <-时，>0∆，()0g x =的两根都小于零，在()0,∞+上，()'0f x >，故()f x 在()0,∞+上单调递增，③当2a >时，>0∆，()0g x =的两根为1222a a x x +==，当10x x <<时，()'0f x >；当12x x x <<时，()'0f x <；当2x x >时，()'0f x >；故()f x 分别在()()120,,,x x +∞上单调递增，在()12,x x 上单调递减. （2）由（1）知，2a >，因为()()()()1212121212ln ln x x f x f x x x a x x x x --=-+--.所以()()1212121212ln ln 11f x f x x x k a x x x x x x --==+⋅--,又由（1）知，121=x x ，于是1212ln ln 2x x k ax x -=--，若存在a ，使得2k a =-，则1212ln ln 1x x x x -=-，即1212ln ln x x x x -=-，亦即222212ln 0(1)x x x x --=> 再由（1）知，函数()12ln h t t t t=--在()0,∞+上单调递增，而21>x ，所以22212ln 112ln10x x x -->--=，这与上式矛盾，故不存在a ，使得2k a =-. 【变式训练】已知函数21()2ln 2f x x x a x =-+，其中0a >. （1）讨论()f x 的单调性；（2）若()f x 有两个极值点1x ，2x ，证明：123()()2f x f x -<+<-.【解析】（1）解：由题得22'()2a x x af x x x x-+=-+=，其中0x >，考察2()2g x x x a =-+，0x >，其中对称轴为1x =，44a ∆=-. 若1a ≥，则，此时()0g x ≥，则'()0f x ≥，所以()f x 在(0,)+∞上单调递增；若，则∆>0，此时220x x a -+=在R 上有两个根111x a =--，211x a =+-，且1201x x <<<，所以当时，()0g x >，则'()0f x >，()f x 单调递增；当12(,)x x x ∈时，()0g x <，则'()0f x <，()f x 单调递减；当2(,)x x ∈+∞时，()0g x >，则'()0f x >，()f x 单调递增，综上，当1a ≥时，()f x 在(0,)+∞上单调递增；当时，()f x 在(0,11)a --上单调递增，在(11,11)a a --+-上单调递减，在(11,)a +-+∞上单调递增.（2）证明：由（1）知，当时，()f x 有两个极值点1x ，2x ，且122x x +=，12x x a =，所以()()2212111222112ln 2ln 22fx f x x x a x x x a x +=-++-+ ()()()2212121212ln ln 2x x x x a x x =+-+++ ()()()212121212122ln 2x x x x x x a x x ⎡⎤=+--++⎣⎦()21224ln ln 22a a a a a a =--+=--. 令()ln 2h x x x x =--，01x <<，则只需证明3()2h x -<<-，由于'()ln 0h x x =<，故()h x 在(0,1)上单调递减，所以()(1)3h x h >=-.又当01x <<时，ln 11x -<-，(ln 1)0x x -<，故()ln 2(ln 1)22h x x x x x x =--=--<-，所以，对任意的01x <<，3()2h x -<<-. 综上，可得()()1232fx f x -<+<-.【变式训练】已知函数21ln 02f x ax x a x=-+≥（）（）. （1）讨论函数f （x ）的极值点的个数；（2）若f （x ）有两个极值点1x ，2x ，证明：1234ln 2f x f x +>-（）（）. 【解析】（1）由题意，函数221ln ln 22f x ax x x ax x x=-+=--+（），得2121'21ax x f x ax x x -+-=--+=（），0x ∈+∞（，），（i ）若0a =时；1x f x x-'=（），当01x ∈（，）时，()0f x '<，函数()f x 单调递减；当），（∞+∈1x 时，()0f x '>，函数()f x 单调递增，所以当1x =，函数()f x 取得极小值，1x =是()f x 的一个极小值点；（ii ）若0a >时，则180a ∆=-≤，即18a ≥时，此时0f x '≤（），()f x 在(0,)+∞是减函数，()f x '无极值点，当108a <<时，则180a ∆=->，令0='）（x f ，解得1x =214x a+=，当10x x ∈（，）和2x x ∈+（，）∞时，0f x '<（），当12x x x ∈（，）时，0>'）（x f ，∴()f x 在1x 取得极小值，在2x 取得极大值，所以()f x 有两个极值点，综上可知：（i ）0a =时，()f x 仅有一个极值点；(ii).当18a ≥时，()f x 无极值点； (iii)当108a <<，()f x 有两个极值点. （2）由（1）知，当且仅当108a ∈（，）时，()f x 有极小值点1x 和极大值点2x ，且1x ，2x 是方程2210ax x 的两根，∴1212x x a +=,1212x x a=，则222121121211ln ln 22f x f x ax x ax x x x +=-++-+（）（） 22121212ln 2ln 2x x a x x x x =-+-+++（）（）（）22111ln[]42a a a a a=---+ 11ln 1242a a a =++-1ln 1ln 24a a=+--，设1ln ln 24g a a a =++-（）1，1(0,)8a ∈，则221141044a g a a a a -'=-=<（）， ∴10,8a ∈（）时，()a g 是减函数，1()()8g a g >，∴1ln 3ln 234ln 28g a >+-=-（）， ∴1234ln 2f x f x +>-（）（）. 三、跟踪训练 1.已知函数1()ln ()f x x a x a R x=-+∈. （1）讨论函数()y f x =的单调性；（2）若10<<b ，1()()g x f x bx x=+-，且存在不相等的实数1x ，2x ，使得()()12g x g x =，求证：0a <且2211a x x b ⎛⎫> ⎪-⎝⎭. 【解析】（1）由题意，函数1()ln ()f x x a x a R x=-+∈，可得22211'()1(0)a x ax f x x x x x++=++=>，当0a ≥时，因为0x >，所以210x ax ++>，所以'()0f x >，故函数()f x 在(0,)+∞上单调递增；当20a -≤<时，240a ∆=-≤，210x ax ++≥，所以'()0f x >，故函数()f x 在(0,)+∞单调递增；当2a <-时，'()0f x >，解得0x <<或x >，'()0f x <x <<，所以函数()f x在区间⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭上单调递减，在区间⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭和区间⎫+∞⎪⎪⎝⎭上单调递增. 综上所述，当2a ≥-时，函数()f x 在(0,)+∞上单调递增，当2a <-时，函数()f x在区间22a a ⎛⎫---+⎪ ⎪⎝⎭上单调递减，在区间⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭和区间⎫+∞⎪⎪⎝⎭上单调递增. （2）由题知()(1)ln g x b x a x =-+，则'()1ag x b x=-+. 当0a ≥时，0)('>x g ，所以()g x 在(0,)+∞上单调递增，与存在不相等的实数1x ，2x ，使得12()()g x g x =矛盾，所以0a <. 由12()()g x g x =，得1122(1)ln (1)ln b x a x b x a x -+=-+，所以()()2121ln ln (1)a x x b x x --=--，不妨设120x x <<，因为10<<b ，所以212101ln ln x x a b x x -=>--，欲证2121a x x b ⎛⎫< ⎪-⎝⎭，只需证2211221ln ln x x x x x x ⎛⎫-> ⎪-⎝⎭，只需证2121ln ln x x x x ->-21x t x =，1t >，等价于证明1ln t t->ln 0t -<，令()ln 1)h t t t =->，2'()0h t =<，所以)(t h 在区间(1,)+∞上单调递减，所以()(1)0h t h <=，从而ln 0t <得证，于是2211a x x b ⎛⎫> ⎪-⎝⎭. 2.【2020河北省衡水市高三期末】已知函数f(x)=alnx −x 2.（1）令g(x)=f(x)+ax ，若y =g(x)在区间(0,3)上不单调，求a 的取值范围；（2）当a =2时，函数ℎ(x)=f(x)−mx 的图象与x 轴交于两点A (x 1,0)，B (x 2,0)，且0<x 1<x 2，又ℎ′(x)是ℎ(x)的导函数.若正常数α，β满足条件α+β=1，β≥α.试比较ℎ′(αx 1+βx 2)与0的关系，并给出理由【解析】（1）因为g (x )=a ln x −x 2+ax ，所以g ′(x )=ax −2x +a ，因为g (x )在区间(0,3)上不单调，所以g ′(x )=0在(0,3)上有实数解，且无重根，由g ′(x )=0，有a =2x 2x+1=2(x +1+1x+1)−4，x ∈(0,3)，令t=x+1>4 则y=2(t+1t )−4在t>4单调递增，故a ∈(0,92)（2）∵ℎ′(x )=2x −2x −m ，又f (x )−mx =0有两个实根x 1，x 2，∴{2lnx 1−x 12−mx 1=02lnx 2−x 22−mx 2=0，两式相减，得2(ln x 1−ln x 2)−(x 12−x 22)=m (x 1−x 2)， ∴m =2(ln x 1−ln x 2)x 1−x 2−(x 1+x 2)，于是ℎ′(αx 1+βx 2)=2αx 1+βx 2−2(αx 1+βx 2)−2(ln x 1−ln x 2)x 1−x 2+(x 1+x 2)=2αx1+βx 2−2(ln x 1−ln x 2)x 1−x 2+(2α−1)(x 2−x 1).∵β≥α，∴2α≤1，∴(2α−1)(x 2−x 1)≤0. 要证：ℎ′(αx 1+βx 2)<0，只需证：2αx1+βx 2−2(ln x 1−ln x 2)x 1−x 2<0，只需证：x 1−x 2αx1+βx 2−lnx 1x 2>0.（*）令x1x 2=t ∈(0,1)，∴（*）化为1−tαt+β+ln t <0，只需证u (t )=ln t +1−tαt+β<0u ′(t )=1t−1(αt+β)2>0∵u (t )在(0,1)上单调递增，u (t )<u (1)=0，∴ln t +1−t αt+β<0，即x 1−x 2αt+β+ln x1x 2<0. ∴ℎ′(αx 1+βx 2)<0.2.（2020·江苏金陵中学高三开学考试）已知函数f （x ）=12ax 2+lnx ，g （x ）=-bx ，其中a ，b ∈R ，设h （x ）=f （x ）-g （x ），（1）若f （x ）在x=√22处取得极值，且f′（1）=g （-1）-2．求函数h （x ）的单调区间；（2）若a=0时，函数h （x ）有两个不同的零点x 1，x 2 ①求b 的取值范围； ②求证：x 1x 2e 2＞1．【答案】（1）在区间（0,1）上单调增；在区间（1,+）上单调减.（2）①（−1e ，0）②详见解析【解析】试题分析：（1）先确定参数：由f ′(1)=g(−1)−2可得a=b-3. 由函数极值定义知f ′(√22)=√22a +√2=0所以a=" -2,b=1" .再根据导函数求单调区间（2）①当a =0时，ℎ(x )=lnx +bx ，原题转化为函数φ(x )=−lnx x与直线y =b 有两个交点，先研究函数φ(x )=−lnx x图像，再确定b 的取值范围是（−1e ，0）.②x 1x 2e 2>1⇔x 1x 2>e 2⇔lnx 1x 2>2，由题意得lnx 1+bx 1=0,lnx 2+bx 2=0,所以lnx 1x 2lnx2−lnx 1=x 1+x 2x 2−x 1，因此须证lnx 2−lnx 1>2(x 2−x 1)x 2+x 1，构造函数F(t)=lnt −2(t−1)t+1，即可证明试题解析：（1）因为f ′(x)=ax +1x ，所以f ′(1)=a +1, 由f ′(1)=g(−1)−2可得a=b-3.又因为f(x)在x =√22处取得极值，所以f ′(√22)=√22a +√2=0，所以a=" -2,b=1" .所以ℎ(x)=−x 2+lnx +x ，其定义域为（0，+）ℎ′(x )=−2x +1x +1=−2x 2+x +1x =−(2x +1)(x −1)x令ℎ′(x )=0得x 1=−12,x 2=1，当x ∈（0,1）时，ℎ′(x )>0，当x ∈（1,+）ℎ′(x )<0，所以函数h （x ）在区间（0,1）上单调增；在区间（1,+）上单调减. （2）当a =0时，ℎ(x )=lnx +bx ，其定义域为（0，+）. ①由ℎ(x )=0得b =-lnx x ，记φ(x )=−lnx x，则φ′(x )=lnx−1x 2,所以φ(x )=−lnx x在(0,e)单调减，在(e,+∞)单调增，所以当x =e 时φ(x )=−lnx x取得最小值−1e .又φ(1)=0，所以x ∈(0,1)时φ(x )>0，而x ∈(1,+∞)时φ(x )<0,所以b 的取值范围是（−1e ，0）. ②由题意得lnx 1+bx 1=0,lnx 2+bx 2=0,所以lnx 1x 2+b (x 1+x 2)=0,lnx 2−lnx 1+b (x 2−x 1)=0, 所以lnx 1x 2lnx2−lnx 1=x 1+x 2x 2−x 1，不妨设x1<x2,要证x 1x 2>e 2, 只需要证lnx 1x 2=x 1+x2x 2−x 1(lnx 2−lnx 1)>2.即证lnx 2−lnx 1>2(x 2−x 1)x 2+x 1，设t =x2x 1(t >1),则F(t)=lnt −2(t−1)t+1=lnt +4t+1−2,所以F′(t)=1t −4(t+1)2=(t−1)2t(t+1)2>0,所以函数F(t)在（1，+）上单调增，而F(1)=0，所以F(t)>0即lnt>2(t−1)t+1,所以x1x2>e2.考点：函数极值，构造函数利用导数证明不等式3．【福建省2020高三期中】已知函数f(x)=e x(e x−ax+a)有两个极值点x1，x2.（1）求a的取值范围；（2）求证：2x1x2<x1+x2.【解析】（1）因为f(x)=e x(e x−ax+a)，所以f′(x)=e x(e x−ax+a)+e x(e x−a)=e x(2e x−ax)，令f′(x)=0，则2e x=ax，当a=0时，不成立；当a≠0时，2a =xe x，令g(x)=xe x，所以g′(x)=1−xe x，当x<1时，g′(x)>0，当x>1时，g′(x)<0，所以g(x)在(−∞,1)上单调递增，在(1,+∞)上单调递减，又因为g(1)=1e，当x→−∞时，g(x)→−∞，当x→+∞时，g(x)→0，因此，当0<2a <1e时，f(x)有2个极值点，即a的取值范围为(2e,+∞).（2）由（1）不妨设0<x1<1<x2，且{2e x1=ax12e x2=ax2，所以{ln2+x1=lna+lnx1ln2+x2=lna+lnx2，所以x2−x1=lnx2−lnx1，要证明2x1x2<x1+x2，只要证明2x1x2(lnx2−lnx1)<x22−x12，即证明2ln(x2x1)<x2x1−x1x2，设x2x1=t(t>1)，即要证明2lnt−t+1t<0在t∈(1,+∞)上恒成立，记ℎ(t)=2lnt−t+1t (t>1)，ℎ′(t)=2t−1−1t2=−t2+2t−1t2=−(t−1)2t2<0，所以ℎ(t)在区间(1,+∞)上单调递减，所以ℎ(t)<ℎ(1)=0，即2lnt−t+1t<0，即2x1x2<x1+x2.4．【安徽省示范高中皖北协作区2020届高三模拟】已知函数f(x)=−12x2+2x−2alnx．（1）讨论函数f(x)的单调性；（2）设g(x)=f′(x)，方程g(x)=c（其中c为常数）的两根分别为α,β(α<β)，证明：g′(α+β2)< 0．注：f′(x),g′(x)分别为f(x),g(x)的导函数．【解析】（1）函数f(x)的定义域为(0,+∞)，f′(x)=−x+2−2ax =−x2+2x−2ax，令ℎ(x)=−x22a−2a，Δ=4−8a，①当Δ≤0时，即a ≥12时，恒有ℎ(x )≤0，即f ′(x )≤0， ∴函数f (x )在(0,+∞)上单调减区间．②当Δ>0时，即a <12时，由ℎ(x )=0，解得x 1=1−√1−2a,x 2=1+√1−2a ，（i ）当0<a <12时，当x ∈(0,x 1),(x 2,+∞)时，ℎ(x )<0，即f ′(x )<0，当x ∈(x 1,x 2)时，ℎ(x )>0，即f ′(x )>0，∴函数f (x )在(0,x 1),(x 2,+∞)单调递减，在(x 1,x 2)上单调递增．（ii ）当a ≤0时，ℎ(0)=−2a ≥0，当x ∈(x 2,+∞)时，ℎ(x )<0，即f ′(x )<0，当x ∈(0,x 2)时，ℎ(x )>0，即f ′(x )>0，∴函数f (x )在(x 2,+∞)单调递减，在(0,x 2)上单调递增．证明（2）由条件可得g (x )=−x +2-2a x,x >0，∴g ′(x )=−1+2a x 2，∵方程g (x )=c （其中c 为常数）的两根分别为α,β(α<β)， ∴{g (α)=c g (β)=c可得αβ=2c ， ∴g ′(α+β2)=−1+8α(α+β)2=−1+4αβ(α+β)2=−1+4αβ+βα+2，∵0<α<β， ∴0<αβ<1， ∴αβ+βα>2，∴g ′(α+β2)=−1+4αβ+βα+2<−1+1=0．5．（2020江苏徐州一中高三期中）设函数()ln 1nf x x m x =+-，其中n ∈N *，n ≥2，且m ∈R ．（1）当2n =，1m =-时，求函数()f x 的单调区间；（2）当2n =时，令()()22g x f x x =-+，若函数()g x 有两个极值点1x ，2x ，且12x x <，求()2g x 的取值范围；【答案】（1）见解析；（2）12ln 2,04-⎛⎫⎪⎝⎭；（3）见解析【解析】【分析】（1）将2n =，1m =-代入解析式，求出函数的导数，从而即可得到函数()f x 的单调区间；（2）由题意知()221ln g x x x m x =-++，求导，从而可得2220x x m -+=，由方程2220x x m -+=有两个不相等的正数根1x ，2x （12x x <）可得102m <<，由方程得2x =，且2112x <<，由此分析整理即可得到答案；（3）求出函数的导数，得到()f x 的单调性，求出()f x 的最小值，通过构造函数结合零点存在性定理判断函数的零点即可. 【详解】（1）依题意得，()2ln 1f x x x =--，()0,x ∈+∞，∴ ()21212x f x x x x='-=-．令()0f x '>，得x >()0f x '<，得0x << 则函数()f x在⎛ ⎝⎭上单调递减，在⎫+∞⎪⎪⎝⎭上单调递增．（2）由题意知：()221ln g x x x m x =-++．则()22222m x x mg x x x x='-+=-+，令()0g x '=，得2220x x m -+=，故方程2220x x m -+=有两个不相等的正数根1x ，2x （12x x <），则()412002m m⎧∆=->⎪⎨>⎪⎩，，解得102m <<．由方程得2x =2112x <<．由222220x x m -+=，得22222m x x =-+．()()222222222122ln g x x x x x x =-++-+，2112x <<． ()22214ln 02g x x x ⎛'⎫=--> ⎪⎝⎭，即函数()2g x 是1,12⎛⎫ ⎪⎝⎭上的增函数，所以()212ln204g x -<<，故()2g x 的取值范围是12ln2,04-⎛⎫⎪⎝⎭． 6．（2019·江苏徐州一中高三月考）已知函数()alnxf x x=，g （x ）＝b （x ﹣1），其中a ≠0，b ≠0 （1）若a ＝b ，讨论F （x ）＝f （x ）﹣g （x ）的单调区间；（2）已知函数f （x ）的曲线与函数g （x ）的曲线有两个交点，设两个交点的横坐标分别为x 1，x 2，证明：()12122x x g x x a++＞．【答案】（1）见解析（2）见解析【解析】【分析】（1）求导得()()222111lnx aF x a x lnx x x-⎛⎫'=-=--⎪⎝⎭，按照a ＞0、 a ＜0讨论()F x '的正负即可得解；（2）设x 1＞x 2，转化条件得()1212112122x x x x x g x x ln a x x x +++=⋅-，令121x t x =＞，()121t p t lnt t -=-⋅+，只需证明()0p t >即可得证. 【详解】（1）由已知得()()()1lnx F x f x g x a x x ⎛⎫=-=-+⎪⎝⎭，∴()()222111lnx a F x a x lnx x x-⎛⎫'=-=-- ⎪⎝⎭，当0＜x ＜1时，∵1﹣x 2＞0，﹣lnx ＞0，∴1﹣x 2﹣lnx ＞0，；当x ＞1时，∵1﹣x 2＜0，﹣lnx ＜0，∴1﹣x 2﹣lnx ＜0．故若a ＞0，F （x ）在（0，1）上单调递增，在（1，+∞）上单调递减；故若a ＜0，F （x ）在（0，1）上单调递减，在（1，+∞）上单调递增．（2）不妨设x 1＞x 2，依题意()1111lnx a b x x =-， ∴()2111alnx b x x =-①，同理得()2222alnx b x x =-②由①﹣②得，∴()()()2211122121221x alnb x x x x b x x x x x =--+=-+-，∴()()1212121x lnx bx x a x x +-=-，∴()()()121211212121221x x x x x bg x x x x x x ln a a x x x +++=+⋅⋅+-=⋅-，故只需证1211222x x x ln x x x +⋅-＞，取∴121xt x =＞，即只需证明121t lnt t +⋅>-，1t ∀>成立，即只需证()1201t p t lnt t -=-⋅>+，1t ∀>成立， ∵()()()()222114011t p t t t t t -'=-=++＞，∴p （t ）在区间[1，+∞）上单调递增，∴p （t ）＞p （1）＝0，∀t＞1成立，故原命题得证．【点睛】本题考查了导数的综合运用，考查了转化化归思想与计算能力，属于难题. 7．（2020·广西南宁二中高三（文））已知函数()()2ln 1,f x x ax x =++-()()21ln ln 12g x a x x ax x x=--+-+（Ⅰ）若0a >，讨论函数()f x 的单调性；（Ⅱ）设()()()h x f x g x =+，且()h x 有两个极值点12,x x ，其中11(0,]x e∈，求()()12h x h x -的最小值.（注：其中e 为自然对数的底数）【答案】（Ⅰ）见解析；（Ⅱ）最小值为4e. 【解析】【分析】（Ⅰ）对函数()f x 求导，对a 分情况讨论即可确定()f x 的单调区间；（Ⅱ）先对()h x 求导，令导数式等于0由韦达定理求出两个极值点12,x x 的关系1212,1x x a x x +=-= ，所以211111,x a x x x ==--，整理()()12h x h x -，构造关于1x 的函数()x ϕ ，求导根据单调性确定最值即可。

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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211121e e 1x x x x --->-． 21．解：（1）函数()f x 的定义域为(0,)+∞，∵()ln e xf x x λ-=-，∵e ()exxx f x xxλλ--+'=+=，∵函数()f x 是单调函数，∵()0f x '≤或()0f x '≥在(0,)+∞上恒成立， ∵∵()0f x '≤，∵e 0xx xλ-+≤，即e 0x x λ-+≤，e e x xxx λ--=-≤，令()e x x x ϕ=-，则1()exx x ϕ-'=，当01x <<时，()0x ϕ'<；当1x >时，()0x ϕ'>．则()x ϕ在(0,1)上递减，(1,)+∞上递增，∵min 1()(1)x e ϕϕ==-，∵1eλ-≤；∵∵()0f x '≥，∵e 0xx xλ-+≥，即e 0x x λ-+≥，e e x x x x λ--=-≥，由∵得()ex xx ϕ=-在(0,1)上递减，(1,)+∞上递增，又(0)0ϕ=，x →+∞时()0x ϕ<，∵0λ≥；综上∵∵可知，1eλ-≤或0λ≥； ...............................6分（2）由（1）可知，当1e λ-=时，1()ln e ex f x x -=--在(0,)+∞上递减，∵120x x <<， ∵12()()f x f x >，即121211ln e ln e e ex x x x ---->--，∵211112e e ln ln x x x x --->-，要证211121e 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1ln 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 ，所以f ′(x )＝2ax ＋ln x ＋1，因为切线与直线x ＋3y ＝0垂直，所以切线的斜率为3，所以f ′(1)＝3，即2a ＋1＝3，故a ＝1． (2)证明：要证ln n －ln m ＞m n －nm ，即证ln n m ＞m n －n m ，只需证ln n m －m n ＋nm ＞0．令n m ＝x ，构造函数g (x )＝ln x －1x ＋x (x ≥1)，则g ′(x )＝1x ＋1x2＋1．因为x ∈[1，＋∞)，所以g ′(x )＝1x ＋1x 2＋1＞0，故g (x )在(1，＋∞)上单调递增．由已知n ＞m ＞0，得nm ＞1，所以g ⎝ ⎛⎭⎪⎫n m ＞g (1)＝0，即证得ln n m －m n ＋nm ＞0成立，所以命题得证．1．(2017·石家庄质检)已知函数f (x )＝a x －x 2e x (x ＞0)，其中e 为自然对数的底数．(1)当a ＝0时，判断函数y ＝f (x )极值点的个数；(2)若函数有两个零点x 1，x 2(x 1＜x 2)，设t ＝x 2x 1，证明：x 1＋x 2随着t 的增大而增大．解：(1)当a ＝0时，f (x )＝－x 2e x (x ＞0)，f ′(x )＝－2x ·e x －(－x 2)·e x (e x )2＝x (x －2)e x ，令f ′(x )＝0，得x ＝2，当x ∈(0,2)时，f ′(x )＜0，y ＝f (x )单调递减，当x ∈(2，＋∞)时，f ′(x )＞0，y ＝f (x )单调递增，所以x ＝2是函数的一个极小值点，无极大值点，即函数y ＝f (x )有一个极值点．(2)证明：令f (x )＝a x －x 2ex ＝0，得x 32＝a e x ，因为函数有两个零点x 1，x 2(x 1＜x 2)，所以x 1321＝a e x 1，x 322＝a e x 2，可得32ln x 1＝ln a ＋x 1，32ln x 2＝ln a ＋x 2．故x 2－x 1＝32ln x 2－32ln x 1＝32ln x 2x 1．又x 2x 1＝t ，则t ＞1，且⎩⎨⎧x 2＝tx 1，x 2－x 1＝32ln t ，解得x 1＝32ln t t －1，x 2＝32t ln t t －1．所以x 1＋x 2＝32·(t ＋1)ln tt －1．①令h (x )＝(x ＋1)ln xx －1，x ∈(1，＋∞)，则h ′(x )＝－2ln x ＋x －1x(x －1)2．令u (x )＝－2ln x ＋x －1x ，得u ′(x )＝⎝⎛⎭⎪⎫x －1x 2．当x ∈(1，＋∞)时，u ′(x )＞0．因此，u (x )在(1，＋∞)上单调递增，故对于任意的x ∈(1，＋∞)，u (x )＞u (1)＝0，由此可得h ′(x )＞0，故h (x )在(1，＋∞)上单调递增．因此，由①可得x 1＋x 2随着t 的增大而增大．2．(2016·全国乙卷)已知函数f(x)＝(x－2)e x＋a(x－1)2有两个零点．(1)求a的取值范围；(2)设x1，x2是f(x)的两个零点，证明：x1＋x2<2.解：(1)f′(x)＝(x－1)e x＋2a(x－1)＝(x－1)(e x＋2a)．①设a＝0，则f(x)＝(x－2)e x，f(x)只有一个零点．②设a>0，则当x∈(－∞，1)时，f′(x)<0；当x∈(1，＋∞)时，f′(x)>0，所以f(x)在(－∞，1)内单调递减，在(1，＋∞)内单调递增．又f(1)＝－e，f(2)＝a，取b满足b<0且b<ln a2，则f(b)>a2(b－2)＋a(b－1)2＝a⎝⎛⎭⎪⎫b2－32b>0，故f(x)存在两个零点．③设a<0，由f′(x)＝0得x＝1或x＝ln(－2a)．若a≥－e2，则ln(－2a)≤1，故当x∈(1，＋∞)时，f′(x)>0，因此f(x)在(1，＋∞)内单调递增．又当x≤1时，f(x)<0，所以f(x)不存在两个零点．若a<－e2，则ln(－2a)>1，故当x∈(1，ln(－2a))时，f′(x)<0；当x∈(ln(－2a)，＋∞)时，f′(x)>0.因此f(x)在(1，ln(－2a))内单调递减，在(ln(－2a)，＋∞)内单调递增．又当x≤1时，f(x)<0，所以f(x)不存在两个零点．综上，a的取值范围为(0，＋∞)．(2)证明：不妨设x1<x2，由(1)知，x1∈(－∞，1)，x2∈(1，＋∞)，2－x2∈(－∞，1)，又f(x)在(－∞，1)内单调递减，所以x1＋x2<2等价于f(x1)>f(2－x2)，即f(2－x2)<0.由于f(2－x2)＝－x2e2－x2＋a(x2－1)2，而f(x2)＝(x2－2)e x2＋a(x2－1)2＝0，所以f(2－x2)＝－x2e2－x2－(x2－2)e x2.设g(x)＝－x e2－x－(x－2)e x，则g′(x)＝(x－1)(e2－x－e x)．所以当x>1时，g′(x)<0，而g(1)＝0，故当x>1时，g(x)<0.从而g(x2)＝f(2－x2)<0，故x1＋x2<2.3.已知函数f(x)＝e x－ax－1(a为常数)，曲线y＝f(x)在与y轴的交点A处的切线斜率为－1．(1)求a的值及函数y＝f(x)的单调区间；(3)若x1＜ln 2，x2＞ln 2，且f(x1)＝f(x2)，试证明：x1＋x2＜2ln 2．解：(1)由f(x)＝e x－ax－1，得f′(x)＝e x－a．又f′(0)＝1－a＝－1，所以a＝2，所以f(x)＝e x－2x－1，f′(x)＝e x－2．由f′(x)＝e x－2＞0，得x＞ln 2．所以函数y＝f(x)在区间(－∞，ln 2)上单调递减，在(ln 2，＋∞)上单调递增．(2)证明：设x＞ln 2，所以2ln 2－x＜ln 2，f(2ln 2－x)＝e(2ln 2－x)－2(2ln 2－x)－1＝4e x ＋2x －4ln 2－1．令g (x )＝f (x )－f (2ln 2－x ) ＝e x －4e x －4x ＋4ln 2(x ≥ln 2)，所以g ′(x )＝e x ＋4e －x －4≥0，当且仅当x ＝ln 2时，等号成立，所以g (x )＝f (x )－f (2ln 2－x )在(ln 2，＋∞)上单调递增．又g (ln 2)＝0，所以当x ＞ln 2时，g (x )＝f (x )－f (2ln 2－x )＞g (ln 2)＝0，即f (x )＞f (2ln 2－x )，所以f (x 2)＞f (2ln 2－x 2)，又因为f (x 1)＝f (x 2)，所以f (x 1)＞f (2ln 2－x 2)，由于x 2＞ln 2，所以2ln 2－x 2＜ln 2，因为x 1＜ln 2，由(1)知函数y ＝f (x )在区间(－∞，ln 2)上单调递减，所以x 1＜2ln 2－x 2，即x 1＋x 2＜2ln 2．4．(2017·沈阳质监)已知函数f (x )＝12x 2－a ln x ＋b (a ∈R)．(1)若曲线y ＝f (x )在x ＝1处的切线的方程为3x －y －3＝0，求实数a ，b 的值； (2)若x ＝1是函数f (x )的极值点，求实数a 的值；(3)若－2≤a ＜0，对任意x 1，x 2∈(0,2]，不等式|f (x 1)－f (x 2)|≤m ⎪⎪⎪⎪⎪⎪1x 1－1x 2恒成立，求m 的最小值．解：(1)因为f (x )＝12x 2－a ln x ＋b ，所以f ′(x )＝x －ax ，因为曲线y ＝f (x )在x ＝1处的切线的方程为3x －y －3＝0，所以⎩⎪⎨⎪⎧f ′(1)＝3，f (1)＝0，即⎩⎨⎧1－a ＝3，12＋b ＝0，解得⎩⎨⎧a ＝－2，b ＝－12.(2)因为x ＝1是函数f (x )的极值点，所以f ′(1)＝1－a ＝0，所以a ＝1．当a ＝1时，f (x )＝12x 2－ln x ＋b ，定义域为(0，＋∞)，f ′(x )＝x －1x ＝x 2－1x ＝(x －1)(x ＋1)x，当0＜x ＜1时，f ′(x )＜0，f (x )单调递减，当x ＞1时，f ′(x )＞0，f (x )单调递增，所以a ＝1．(3)因为－2≤a ＜0,0＜x ≤2，所以f ′(x )＝x －ax ＞0，故函数f (x )在(0,2]上单调递增，不妨设0＜x 1≤x 2≤2，则|f (x 1)－f (x 2)|≤m ⎪⎪⎪⎪⎪⎪1x 1－1x 2可化为f (x 2)＋m x 2≤f (x 1)＋m x 1，设h (x )＝f (x )＋m x ＝12x 2－a ln x ＋b ＋mx ，则h (x 1)≥h (x 2)．所以h (x )为(0,2]上的减函数，即h ′(x )＝x －a x －mx 2≤0在(0,2]上恒成立，等价于x 3－ax －m ≤0在(0,2]上恒成立，即m ≥x 3－ax 在(0,2]上恒成立，又－2≤a ＜0，所以ax ≥－2x ，所以x 3－ax ≤x 3＋2x ，而函数y ＝x 3＋2x 在(0,2]上是增函数，所以x 3＋2x ≤12(当且仅当a ＝－2，x ＝2时等号成立)．所以m ≥12，即m 的最小值为12．5．已知函数f (x )＝x －1x ，g (x )＝a ln x (a ∈R)． (1)当a ≥－2时，求F (x )＝f (x )－g (x )的单调区间；(2)设h (x )＝f (x )＋g (x )，且h (x )有两个极值点为x 1，x 2，其中x 1∈⎝ ⎛⎦⎥⎤0，12，求h (x 1)－h (x 2)的最小值．解：(1)由题意得F (x )＝x －1x －a ln x (x ＞0)，则F ′(x )＝x 2－ax ＋1x 2，令m (x )＝x 2－ax ＋1，则Δ＝a 2－4． ①当－2≤a ≤2时，Δ≤0，从而F ′(x )≥0，所以F (x )的单调递增区间为(0，＋∞)； ②当a ＞2时，Δ＞0，设F ′(x )＝0的两根为 x 1＝a －a 2－42，x 2＝a ＋a 2－42，所以F (x )的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫0，a －a 2－42和⎝ ⎛⎭⎪⎫a ＋a 2－42，＋∞，F (x )的单调递减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫a －a 2－42，a ＋a 2－42．综上，当－2≤a ≤2时，F (x )的单调递增区间为(0，＋∞)；当a ＞2时，F (x )的单调递增区间为 ⎝ ⎛⎭⎪⎫0，a －a 2－42和⎝ ⎛⎭⎪⎫a ＋a 2－42，＋∞，F (x )的单调递减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫a －a 2－42，a ＋a 2－42． (2)对h (x )＝x －1x ＋a ln x ，x ∈(0，＋∞)求导得，h ′(x )＝1＋1x 2＋a x ＝x 2＋ax ＋1x 2，h ′(x )＝0的两根分别为x 1，x 2，则有x 1·x 2＝1，x 1＋x 2＝－a ，所以x 2＝1x 1，从而有a ＝－x 1－1x 1．令H (x )＝h (x )－h ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x＝x －1x ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫－x －1x ln x －⎣⎢⎡⎦⎥⎤1x －x ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫－x －1x ·ln 1x ＝2⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝⎛⎭⎪⎫－x －1x ln x ＋x －1x ，即H ′(x )＝2⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 2－1ln x ＝2(1－x )(1＋x )ln x x 2(x ＞0)．当x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤0，12时，H ′(x )＜0，所以H (x )在⎝ ⎛⎦⎥⎤0，12上单调递减，又H (x 1)＝h (x 1)－h ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 1＝h (x 1)－h (x 2)，所以[h (x 1)－h (x 2)]min ＝H ⎝ ⎛⎭⎪⎫12＝5ln 2－3．6.设f (x )＝e x －a (x ＋1)．(1)若∀x ∈R ，f (x )≥0恒成立，求正实数a 的取值范围；(2)设g (x )＝f (x )＋ae x ，且A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)(x 1≠x 2)是曲线y ＝g (x )上任意两点，若对任意的a ≤－1，直线AB 的斜率恒大于常数m ，求m 的取值范围．[解] (1)因为f (x )＝e x －a (x ＋1)，所以f ′(x )＝e x －a ．由题意，知a ＞0，故由f ′(x )＝e x －a ＝0，解得x ＝ln a ．故当x∈(－∞，ln a)时，f′(x)＜0，函数f(x)单调递减；当x∈(ln a，＋∞)时，f′(x)＞0，函数f(x)单调递增．所以函数f(x)的最小值为f(ln a)＝e ln a－a(ln a＋1)＝－a ln a．由题意，若∀x∈R，f(x)≥0恒成立，即f(x)＝e x－a(x＋1)≥0恒成立，故有－a ln a≥0，又a＞0，所以ln a≤0，解得0＜a≤1．所以正实数a的取值范围为(0,1]．(2)设x1，x2是任意的两个实数，且x1＜x2．则直线AB的斜率为k＝g(x2)－g(x1)x2－x1，由已知k＞m，即g(x2)－g(x1)x2－x1＞m．因为x2－x1＞0，所以g(x2)－g(x1)＞m(x2－x1)，即g(x2)－mx2＞g(x1)－mx1．因为x1＜x2，所以函数h(x)＝g(x)－mx在R上为增函数，故有h′(x)＝g′(x)－m≥0恒成立，所以m≤g′(x)．而g′(x)＝e x－a－ae x，又a≤－1＜0，故g′(x)＝e x＋(－a)e x－a≥2e x·(－a)e x－a＝2－a－a．而2－a－a＝2－a＋(－a)2＝(－a＋1)2－1≥3，所以m的取值范围为(－∞，3]．练习：1已知函数()()()x a x g x x f ln ,212==. (1)若曲线()()x g x f y -=在1=x 处的切线的方程为0526=--y x ,求实数a 的值;(2)设()()()x g x f x h +=,若对任意两个不等的正数21,x x ,都有()()22121>--x x x h x h 恒成立,求实数a 的取值范围;(3)若在[]e ,1上存在一点0x ,使得()()()()0'0'0'0'11x g x g x f x f -<+成立,求实数a 的取值范围.2.已知函数()()R a x a x x x f ∈-=22ln . （1）若0>x ，恒有()x x f ≤成立，求实数的取值范围；（2）若函数()()x x f x g -=有两个极值点()2121,x x x x ≠，求证：ae x x 2ln 1ln 121>+.。