导数证明不等式的问题(练习答案)
高考数学利用导数研究不等式问题(解析版)题型一：构造法证明不等式
题型一：构造法证明不等式1．（2021·山东德州·高三期中）已知函数()2(1)x f x xe a x =++(其中常数e 2.718=是自然对数的底数).（1）当0a <时，讨论函数()f x 的单调性；（2）证明：对任意1a ≤，当0x >时，()()23231f x ex a x x x -≥-++.【答案】（1）答案见解析（2）证明见解析（1）由()()()()12(1)12x x f x x e a x x e a =+++=++，令()0f x '=，解得1x =-，()ln 2x a =-， ①当102a e-<<， 由()0f x '>，解得()ln 2x a <-或1x >-，由()0f x '<，解得()ln 21a x -<<-，故()f x 在()(),ln 2a -∞-，()1,-+∞上单调递增；在()()ln 2,1a --上单调递减， ②当12a e=-，()0f x '≥，()f x 在R 上单调递增; ③当12a e<-，由()0f x '>，解得1x <-或()ln 2x a >-， 由()0f x '<，解得()1ln 2x a -<<-故()f x 在(),1-∞-，()()ln 2,a -+∞上单调递增；在()()1,ln 2a --上单调递减， 综上所述，当102a e-<<时， ()f x 在()(),ln 2a -∞-，()1,-+∞上单调递增；在()()ln 2,1a --上单调递减， 当12a e=-，()f x 在R 上单调递增; 当12a e<-，()f x 在(),1-∞-，()()ln 2,a -+∞上单调递增； 在()()1,ln 2a --上单调递减.（2）证明：对任意1a ≤，当0x >时，要证()()23231f x ex a x x x --++≥，需证，20x e a a ax e x x+---≥， 令()2x e a g x a ax e x x=+---， 则()()()21x x e ax a g x x ---'=， 令()x h x e ax a =--，则()x h x e a '=-，因为0x >，1a ≤，所以()0x h x e a '=->，所以()()010h x h a >=-≥，所以()0,1x ∈时，()0g x '<，()g x 单调递减，当()1,x ∈+∞时，()0g x '>，()g x 单调递增，所以()()10g x g ≥=，即20x e a a ax e x x+---≥，原不等式成立. 2．（2021·河南驻马店·高三月考（文））已知函数()()248ln x a x x f a x +--=.（1）求()f x 的单调区间；（2）当2a =时，证明：()242e 64x f x x x >-++.【答案】（1）答案不唯一，见解析（2）证明见解析（1）由题意知()f x 的定义域为(0,)+∞.由已知得()()2()()8188x a x x a x a f x x x-++--'== 当0a ≤时,()()0,f x f x '>在(0,)+∞上单调递增,无单调递减区间.当0a >时,令()0f x '>，得8a x >；令()'0f x <，得08a x <<， 所以()f x 在0,8a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递减，在,8a ⎛+∞⎫ ⎪⎝⎭上单调递增. 综上，当0a ≤时，()f x 的单调递增区间为(0,)+∞，无单调递减区间；当0a >时，()f x 的单调递减区间为0,8a ⎛⎫ ⎪⎝⎭，单调递增区间为,8a ⎛+∞⎫ ⎪⎝⎭. （2）证明：原不等式等价于()e ln 20x x x ϕ=-->，则()1e x x xϕ'=-，易知()x ϕ'在(0,)+∞上单调递增，且()120,1e 102ϕϕ⎛⎫''<=-> ⎪⎝⎭， 所以()x ϕ'在1,12⎛⎫ ⎪⎝⎭上存在唯一零点0x ，此时()x ϕ在()00,x 上单调递减，在()0,x +∞上单调递增， 要证()0x ϕ>即要证()00x ϕ>，由001e 0x x -=，得001e x x =,001ex x =，代入()000e ln 2x x x ϕ=--,得()00012x x x ϕ=+-， 因为()0001220x x x ϕ=+->=， 所以()242e 64x f x x x >-++.3．（2021·湖北武汉·高三月考）已知函数()e 21x f x a x =+-（1）讨论函数()f x 的单调性；（2）证明：对任意的1a ≥，当0x >时，()()f x x ae x ≥+.【答案】（1）答案见解析（2）证明见解析（1）解：()e 2x f x a '=+.①当0a ≥时，()0f x '>，函数()f x 在R 上单调递增；②当0a <时，由()0f x '>解得2ln x a ⎛⎫<- ⎪⎝⎭，由()0f x '<解得2ln x a ⎛⎫>- ⎪⎝⎭. 故()f x 在2,ln a ⎛⎫⎛⎫-∞- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭上单调递增，在2ln ,a ⎛⎫⎛⎫-+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭上单调递减. 综上所述，当0a ≥时，()f x 在R 上单调递增；当0a <时，()f x 在2,ln a ⎛⎫⎛⎫-∞- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭上单调递增，在2ln ,a ⎛⎫⎛⎫-+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭上单调递减. （2）证明：原不等式等价于()2(1)x a e ex x -≥-.令()x g x e ex =-，则()e e x g x '=-.当1x <时，()0g x '<；当1x >时，()0g x '>.∴()()10g x g ≥=，即0x e ex -≥，当且仅当1x =时等号成立.当1x =时，()2(1)x a e ex x -≥-显然成立；当0x >且1x ≠时，0x e ex -≥.欲证对任意的1a ≥，()2(1)x a e ex x -≥-成立，只需证2(1)x e ex x -≥-()()()()2g 1'21x x x e ex x g x e e x =---=---，令()()(),2x h x g x h x e ''==-，令()0,ln 2h x x ='= ()ln 2,0,x h x '<<()g x '递减，()ln 2,0,x h x '>>()g x '递增()()()'ln 222ln 2142ln 20,030g e e g e =---==-=-'故存在()00,ln 2x ∈，使()00g x '=又由(1)0g '=，所以00x x <<时，()0g x '>，()g x 递增，01x x <<时，()0g x '<，()g x 递减，1x >时，()0g x '>，()g x 递增，又()()g 00,10g ==，故0x >时，()0g x ≥.综上所述，结论得证。
导数证明不等式的常用方法(3)
导数证明不等式的常用方法（3）考法3放缩法考向1已知条件放缩1.（2018·全国卷Ⅲ·文科）已知函数21()xax x f x e +-=.（Ⅰ）求曲线()y f x =在点(0,1)-处的切线方程； （Ⅱ）证明：当1a ≥时，()0f x e +≥.解析：（Ⅰ）2(21)2()xax a x f x e -+-+'=，(0)2f '=．因此曲线()y f x =在点(0,1)-处的切线方程是210x y --=．（Ⅱ）当1a ≥时，2221111()x x x xax x x x x x e f x e e e e e e++-+-+-++=+≥+=（放缩法）．令21()1x g x x x e +=+-+，则1()21x g x x e +'=++．令(1)220g '-=-+=，()g x '单调递增，当x 变化时，()g x '、()g x 变化情况如下表：所以，()(1)0g x g ≥-=，因此()0f x e +≥． 考向2已有结论放缩的应用 结论1：ln 1x x ≤-1.（2017·全国卷Ⅲ·理科）已知函数()1ln f x x a x =--. （Ⅰ）若()0f x ≥，求a 的值；（Ⅱ）设m 为整数，且对于任意正整数n ，2111(1+)(1+)(+)222n m ⋅⋅<L 1，求m 最小值.解析：（Ⅰ）①函数的定义域为(0,)+∞.当0a ≤时，取特值11()ln 2022f a =-+<，所以不满足题意.或者()1ln 1()ln f x x a x x a x =--=-+-在(0,)+∞上单调递增，(1)0f =，当01x <<时，()0f x <，不满足要求.②当0a >时，()1a x af x x x-'=-=，令0x a -=，x a =.当x 变化时，()f x '、()f x()f x 在x a =处取得极小值，也是最小值，又(1)0f =，当且仅当1a =时，()0f x ≥， 所以，1a =.（Ⅱ）由（Ⅰ）知当1x >时，()1ln 0f x x x =-->，即ln 1x x <-.令112n x =+得11ln(1)22n n +<，从而2211111ln(1)ln(1)ln(1)22222n ++++++<++L L 1ln(1)2n ++2111222n <+++L 112n =-1<.故2111(1)(1)(1)222n e +⋅+⋅⋅+<L ，而 23111(1)(1)(1)2222+⋅+⋅+>，所以m 最小值为3.引申1：设1k x k +=，111ln 1k k k k k ++<-=，所以，111ln(1)123n n+<++++L .231111ln ln ln 11223n n n ++++<++++L L ，即111ln(1)123n n+<++++L . 结论2：ln(1)1xx x+>+.1.已知函数()ln(1)1xf x x x=+-+.（Ⅰ）讨论()f x 的单调性；（Ⅱ）证明：111ln(1)231n n +>++++L （n N +∈）. 解析：（Ⅱ）令1x n =（n N +∈），则11ln 1n n n +>+，1ln 2ln12->，1ln 3ln 23->L ，1ln(1)ln 1n n n +->+，上述各式相加，得111ln(1)231n n +>++++L .。
高三数学不等式证明试题答案及解析
高三数学不等式证明试题答案及解析1.已知均为正数，证明：．【答案】证明见解析.【解析】不等式是对称式，特别是本题中不等式成立的条件是，因此我们可以用基本不等式，注意对称式的应用，如，对应的有，，这样可得①，同样方法可得，因此有②，①②相加，再应用基本不等式就可证明本题不等式了.因为a，b，c均为正数，由均值不等式得a2＋b2≥2ab， b2＋c2≥2bc， c2＋a2≥2ac．所以a2＋b2＋c2≥ab＋bc＋ac．同理，故a2＋b2＋c2＋≥ab＋bc＋ac＋≥6．所以原不等式成立． 10分【考点】不等式的证明.2.已知a,b均为正数，且a+b=1,证明：（1）（2）【答案】见解析【解析】（1）因为a+b=1,所以，a-1=-b,b-1=-a,故=,当且仅当a=b时等号成立。
（2）==当且仅当a=b时等号成立。
3.在中，不等式成立；在凸四边形ABCD中，不等式成立；在凸五边形ABCDE中，不等式成立，，依此类推，在凸n边形中，不等式__ ___成立.【答案】【解析】我们可以利用归纳推理的方法得到不等式，从而得出结论．【考点】归纳推理.4.已知a,b,x,y均为正数且>,x>y.求证:>.【答案】见解析【解析】证明：∵-=,又>且a,b均为正数,∴b>a>0.又x>y>0,∴bx>ay.∴>0,即>.5.若a,b,c为不全相等的正数,求证:lg+lg+lg>lga+lgb+lgc.【答案】见解析【解析】证明：由a,b,c为正数,得lg≥lg;lg≥lg;lg≥lg.而a,b,c不全相等,所以lg+lg+lg>lg+lg+lg="lg" (abc)=lga+lgb+lgc.即lg+lg+lg>lga+lgb+lgc.6.下面四个图案，都是由小正三角形构成，设第个图形中有个正三角形中所有小正三角形边上黑点的总数为.图1 图2 图3 图4（Ⅰ）求出,,,;（Ⅱ）找出与的关系，并求出的表达式；（Ⅲ）求证：().【答案】（Ⅰ）12,27,48,75. （Ⅱ），．（Ⅲ）详见解析．【解析】（Ⅰ）求出,,,，第二个图形的黑点个数为第一个图形的黑点个数加上外面的三角形上的黑点个数，即，第三个图形的黑点个数为第二个图形的黑点个数加上外面的三角形上的黑点个数，即，以此类推可求出,；（Ⅱ）观察,,,可得到，后一个图形的黑点个数是前一个图形外多加一个三角形，而且每一条边都比内一个三角形多两个黑点，即，即，求出的表达式，像这种关系可用叠加法，即写出，，，，，把这个式子叠加，即可得出的表达式；（Ⅲ）求证：()，先求出的关系式，得，由于求证的不等式右边是常数，可考虑利用放缩法，即，这样既可证明．试题解析：（Ⅰ）由题意有，，，，，．（Ⅱ）由题意及（Ⅰ）知，，即，所以，，，， 5分将上面个式子相加，得：6分又，所以． 7分（Ⅲ），∴． 9分当时，，原不等式成立． 10分当时，，原不等式成立． 11分当时，，原不等式成立． 13分综上所述，对于任意，原不等式成立． 14分【考点】归纳推理，放缩法证明不等式．7.设正有理数是的一个近似值，令.（Ⅰ）若，求证：；（Ⅱ）比较与哪一个更接近，请说明理由.【答案】（Ⅰ）详见解析；（Ⅱ）比更接近．【解析】（Ⅰ）若，求证：，只需证即可，即；（Ⅱ）比较与哪一个更接近，只需比较它们与差的绝对值的大小，像这一类题，可采用作差比较法．试题解析：(Ⅰ),,.（Ⅱ），，，而，，所以比更接近．【考点】作差法证明不等式.8.设实数满足，求证：．【答案】详见解析.【解析】作差，分解因式，配方，判断符号.试题解析：作差得 1分4分． 6分因为，所以不同时为0，故，，所以，即有． 10分【考点】不等式的证明.9.设f(x)＝lnx＋－1，证明：（1）当x>1时，f(x)< (x－1)；（2）当1<x<3时，f(x)<.【答案】（1）见解析（2）见解析【解析】证明：（1）(证法一)记g(x)＝lnx＋－1－ (x－1).则当x>1时，g′(x)＝＋－<0，g(x)在(1，＋∞)上单调递减.又g（1）＝0，有g(x)<0，即f(x)< (x－1).(证法二)由均值不等式，当x>1时，2<x＋1，故<＋.①令k(x)＝lnx－x＋1，则k（1）＝0，k′(x)＝－1<0，故k(x)<0，即lnx<x－1.②由①②得，当x>1时，f(x)< (x－1).（2）(证法一)记h(x)＝f(x)－，由（1）得h′(x)＝＋－＝－<－＝.令g(x)＝(x＋5)3－216x，则当1<x<3时，g′(x)＝3(x＋5)2－216<0.因此g(x)在(1,3)内是递减函数，又由g（1）＝0，得g(x)<0，所以h′(x)<0.因此h(x)在(1,3)内是递减函数，又由h（1）＝0，得h(x)<0.于是当1<x<3时，f(x)<. (证法二)记h(x)＝(x＋5)f(x)－9(x－1)，则当1<x<3时，由（1）得h′(x)＝f(x)＋(x＋5)f′(x)－9< (x－1)＋(x＋5)－9＝ [3x(x－1)＋(x＋5)(2＋)－18x]<＝ (7x2－32x＋25)<0.因此h(x)在(1,3)内单调递减，又，所以，即.10.( 本小题满分12分)已知集合中的元素都是正整数，且，对任意的且，有．（Ⅰ）求证：；（Ⅱ）求证：；（Ⅲ）对于，试给出一个满足条件的集合【答案】(Ⅰ) 证明：见解析；（Ⅱ）证明：见解析；（Ⅲ）．【解析】（1）因为，对任意的且，有．所以两边分别相加得.即.（2）由(Ⅰ)可得；同理，所以，即.（3）由（1）知，令，可取大于1的任意整数，令；同理令；；，则，令，则，令，则，令，则，令.就得到满足条件的一个集合.(Ⅰ) 证明：依题意有，又，因此．可得．所以．即．…………………4分（Ⅱ）证明：由(Ⅰ)可得．又，可得，因此．同理，可知．又，可得，所以均成立．当时，取，则，可知．又当时，．所以．……………………………………………………8分（Ⅲ）解：对于任意，，由可知，，即．因此，只需对，成立即可．因为；；；，因此可设；；；；．由，可得，取．由，可得，取．由，可得，取．由，可得，取．所以满足条件的一个集合．……………12分其它解法，请酌情给分.11.选修4-5：不等式选讲（本小题满分10分）已知实数满足，且，求证：【答案】见解析。
不等式练习题及答案
不等式练习题及答案一、单项选择题1. 若 x > -3，下列不等式成立的是：A) x > 2 B) x < -2 C) x < 3 D) x > -1答案：D) x > -12. 若 2x + 5 < 13，下列不等式成立的是：A) x < 4 B) x < 3 C) x < 6 D) x < -4答案：C) x < 63. 若 -2x + 3 > -7，下列不等式成立的是：A) x > 2 B) x < -2 C) x > 5 D) x < -3答案：A) x > 2二、填空题1. 若 -4x + 5 < -3，解得 x > ______。
答案：-2/32. 若 2x - 7 > 13，解得 x > _______。
答案：103. 若 3x + 2 < -4，解得 x < _______。
答案：-2三、证明题证明：对于任意实数 x，都成立 x + 7 > x + 3。
解答：假设 x 为任意实数。
我们需要证明当 x + 7 > x + 3。
首先，将 x + 7 和 x + 3 分别展开，得到：x + 7 > x + 3由于两边都有 x，我们可以将其消去，得到：7 > 3由于 7 大于 3，所以原不等式成立。
证毕。
四、应用题若某数与它的倒数的和大于5/2，求这个数的取值范围。
解答：假设该数为 x。
根据题意，我们有不等式：x + 1/x > 5/2为了处理分式，我们可以先将不等式转化为二次方程的形式，即：2x^2 + 2 - 5x > 0化简后得到：2x^2 - 5x + 2 > 0为了求解该二次不等式，我们需要找到其根的位置。
通过求解 x 的二次方程 2x^2 - 5x + 2 = 0，得到两个根 x = 1/2 和 x = 2。
第04讲 利用导数研究不等式恒成立问题(含新定义解答题)(分层精练)(原卷)-25年高考数学一轮复习
两个实数
x 1
，x
2
，且
x1
x2 ，若不等式
f
x1 f x2
x1 x2
1恒成立，则实数 a 的取值范围为（
）
A．9,
B．7,
C．9,
D．7,
4．（22-23
高二下·广东揭阳·阶段练习）已知函数
f
(x)
ex
x2
2ax, x 1 (a 3) x
a
2,
x
，若关于 1
x
的不等式 f (x) 0恒成立，则实数 a 的取值范围为（ ）
A． 1 e
B．1
C． e
D． e 1
7．（23-24 高二下·重庆·阶段练习）已知函数 f (x) 2x ln x ( ln 2 1)x ，若对 x(0,) ，
都有 f x 0 ，则实数 的取值范围是（ ）
A．
(,
1 e
]
B．
[
e
1 ln
2
,
)
C．[1 , ) e
D．[ln 2, )
（北 京）股 份有限 公司
8．（2024·辽宁·一模）已知函数 f x e2x e2x ax ，若 x 0 时，恒有 f x 0 ，则 a 的取
值范围是（ ）
A． , 2
B． , 4
C．2,
D．4,
二、多选题
9．（2023·全国·模拟预测）设函数 f x x 1ln x 1(x 0) ，若 f x k 1 x 1恒成
11．（2024 高三·全国·专题练习）若不等式 xex－ex ln x＞mx－ex 恒成立，则正整数 m 的最
大值为
．
12．（22-23 高二下·黑龙江齐齐哈尔·阶段练习）如果存在函数 g x ax b （ a,b 为常数），
41 导数中不等式的证明问题(学生版)
专题41导数中不等式的证明问题【高考真题】1. (2022•北京)已知函数/(x) = e*ln(l+x).(1)求曲线y = fa)在点(。
,/(0))处的切线方程；(2)设g*)=rα),讨论函数g*)在。
+8)上的单调性；(3)证明:对任意的S, £€(0, +∞),有"s+E)>f(s)+f(f).2. (2022•浙江)设函数/(X) = ± + lnx(x>0). Ix(1)求/O)的单调区间；(2)已知α"eR,曲线y =7。
)上不同的三点(国,/(8))，(巧Ja2))，(孙/(巧))处的切线都经过点3 3.证明：(i )⅛α> e ,则O<b-f(α) <g(∕-1)；・・-4⅛.z% mf2 e -4 112 e —。
(11)若OVaVe, X] <A⅛<Λ⅞ ,贝∣]一 + -^-V — + 一< -- T -e oe Xy Xy ci oe(注：e = Z71828…是自然对数的底数)3. (2022・新高考∏)已知函数/(x) = XeS-e,(1)当。
=1时,讨论/*)的单调性；(2)当“>。
时，/(x)v-1,求α的取值范围；(3)设〃eN*,证明：-/= + -/^=+,，+T^=>ln(72 + 1)- √12+ 1 √22+2 y∣n2+n【方法总结】构造法证明不等式是指在证明与函数有关的不等式时，根据所要证明的不等式，构造与之相关的函数，利用函数单调性、极值、最值加以证明.常见的构造方法有：(1)直接构造法：证明不等式力r)>g(x)(∕(x) Vga))转化为证明y(x)—g(x)>o(/u)—g(X)V0)，进而构造辅助函数〃(X)= 火防一g(x)；(2)适当放缩构造法：X一是根据已知条件适当放缩，二是利用常见的放缩结论，如lnx≤r-l, e v≥r+l, InκVχVeYQO),币≤ln(x + l)≤x(x>-1); (3)构造“形似”函数：稍作变形再构造，对原不等式同解变形，如移项、通分、取对数，把不等式转化为左、右两边是相同结构的式子的形式，根据“相同结构”构造辅助函数；(4)构造双函数：若直接构造函数求导难以判断符号，导函数零点也不易求得，因此函数单调性与极值点都不易获得，则可构造函数Kr)和g(x),利用其最值求解.【题型突破】1 .己知函数y(x)="—αdnχ-l(a£R, tz≠O).(I)讨论函数AX)的单调性；(2)当x>l 时，求证：—^>⅛-1. x—1 e A2 .已知函数外)=1—3」，g(x)=χ-Inx.(1)证明：g(x)≥l;(2)证明：(x-inx)成x)>l-±∙3 . (2021 •全国乙)设函数/(x)=ln(α-x),已知X=O是函数y=M(x)的极值点.⑴求〃；(2)设函数g。
高考数学一轮总复习课件：专题研究-利用导数证明不等式
2a2－4或x＝a＋
a2－4 2.
当x∈(0，a－ 2a2－4)，(a＋ 2a2－4，＋∞)时，f′(x)<0；当
x∈(a－ 2a2－4，a＋ 2a2－4)时，f′(x)>0.
所以f(x)在
0，a－
a2－4
2
，
a＋
2a2－4，＋∞
上单调递
减，在a－ 2a2－4，a＋ 2a2－4上单调递增．
(2)证明：由(1)知，f(x)存在两个极值点时，当且仅当a>2时
课外阅读
一、赋值法证明正整数不等式 (1)函数中与正整数有关的不等式，其实质是利用函数性质 证明数列不等式，证明此类问题时常根据已知的函数不等式， 用关于正整数n的不等式替代函数不等式中的自变量．通过多次 求和达到证明的目的．此类问题一般至少两问，所证的不等式 常由第一问根据待证式的特征而得到． (2)已知函数式为指数不等式(或对数不等式)，而待证不等式 为与对数有关的不等式(或与指数有关的不等式)，还要注意指、 对数式的互化，如ex>x＋1可化为ln(x＋1)<x等．
所以函数h′(x)＝ex＋1－
1 x＋1
在(－1，＋∞)上有唯一零点
x0，且x0∈－12，0. 因为h′(x0)＝0，所以ex0＋1＝x0＋1 1， 即ln(x0＋1)＝－(x0＋1)． 当x∈(－1，x0)时，h′(x)<0，h(x)单调递减；当x∈(x0，＋
∞)时，h′(x)>0，h(x)单调递增，
(2)若f(x)存在两个极值点x1，x2，证明：
f（x1）－f（x2） x1－x2
<a
－2.
【思路】 (1)求f(x)的定义域，对函数f(x)求导，对参数a进
行分类讨论，即可判断f(x)的单调性；(2)结合(1)，求出f(x)存在
导数解答题之证明不等式
，
①当 m≤0 时 f′（x）＞0 恒成立，∴f（x）在（0，+∞）上是增函数，无极值， ②当 m＞0 时令 f′（x）＞0，∴0＜x＜ ， 令 f′（x）＜0，∴x＞ ， 所以函数 f（x）在（0， ）上为增函数，在（ ，+∞）为减函数， 所以当 x＝ 时，有极大值，极大值为﹣ （ln2m+1），无极小值，
∴
由题意可知 a＞x0+1，又 x0∈（3，4），a∈Z， ∴a 的最小值为 5．
多元不等式的证明
证明多元不等式通常的方法有两个 （1）消元：① 利用条件代入消元 ② 不等式变形后对某多元表达式进行整体换元 （2）变量分离后若结构相同，则可将相同的结构构造一个函数，进而通过函数的单调性与 自变量大小来证明不等式 （3）利用函数的单调性将自变量的不等关系转化为函数值的不等关系，再寻找方法.
证明一元不等式主要的方法
方法一：将含 x 的项或所有项均挪至不等号的一侧，将一侧的解析式构造为函数，通过分
析函数的单调性得到最值，从而进行证明，其优点在于目的明确，构造方法简单，但对于 移项后较复杂的解析式则很难分析出单调性
x 1
2e x
f (x) e ln x . f x 1 已知函数
证明：
上单 调递增 ，从
1
而
g(x)在(0，＋∞)上的最小值为
g
e
＝－1 e
设函数 h(x)＝xe－x－2，则 h′(x)＝e－x(1－x)．所以当 x∈(0，1)时，h′(x)>0；当 x∈(1， e
＋∞)时，h′(x)<0.故 h(x)在(0，1)上单调递增，在(1，＋∞)上单调递减，从而 h(x)在(0，＋∞)
所以 h（x）max＝h（x0）＝
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“导数证明不等式问题”练习题答案
1.设L 为曲线C:ln x y x
=在点(1,0)处的切线. (I)求L 的方程;
(II)证明:除切点(1,0)之外,曲线C 在直线L 的下方.
解: (I)设ln ()x f x x =,则21ln ()x f x x
-'=.所以(1)1f '=.所以L 的方程为1y x =-. (II)令()1()g x x f x =--,则除切点之外,曲线C 在直线l 的下方等价于()0
g x >(0,1)x x >≠. ()g x 满足(1)0g =,且221ln ()1()x x g x f x x
-+''=-=. 当01x <<时,210x -<,ln 0x <,所以()0g x '<,故()g x 单调递减;
当1x >时,210x ->,ln 0x >,所以()0g x '>,故()g x 单调递增.
所以,()(1)0g x g >=(0,1x x >≠).
所以除切点之外,曲线C 在直线L 的下方.
又解:()0g x >即ln 10x x x
-->变形为2ln 0x x x -->,记2()ln h x x x x =--,则2121(21)(1)()21x x x x h x x x x x
--+-'=--==, 所以当01x <<时,()0h x '<,()h x 在(0,1)上单调递减;
当1x >时,()0h x '>,()h x 在(1,+∞)上单调递增.
所以()(1)0h x h >=.)
2.Ⅰ)讨论函数的单调性，并证明当时，； (Ⅱ)证明：当时，函数有最小值.设的最小值为，求函数的值域．
解⑴证明：()2e 2
x x f x x -=+ ()()()22224e e 222x
x
x x f x x x x ⎛⎫-' ⎪=+= ⎪+++⎝⎭ ∵当x ∈()()22,-∞--+∞，时，()0f x '>
∴()f x 在()()22,-∞--+∞，和上单调递增
∴0x >时，
()2e 0=12x x f x ->-+， ∴()2e 20x x x -++> ⑵ ()()()24e 2e x x a x x ax a g x x ----'=
()
4e 2e 2x x x x ax a x -++=
()322e 2x x x a x x
-⎛⎫+⋅+
⎪+⎝⎭= [)01a ∈， 由(1)知，当0x >时，()2e 2x x f x x -=
⋅+的值域为()1-+∞，，只有一解． 使得2e 2
t t a t -⋅=-+，(]02t ∈， 当(0,)x t ∈时()0g x '<，()g x 单调减；当(,)x t ∈+∞时()0g x '>，()g x 单调增 ()()()222e 1e e 1e 22
t t t
t t t a t t h a t t t -++⋅-++===+ 记()e 2t
k t t =+，在(]0,2t ∈时，()()()
2e 102t t k t t +'=>+，∴()k t 单调递增 ∴()()21e 24h a k t ⎛⎤=∈ ⎥⎝⎦
，．
3.设函数．
x x 2f (x)x 2
-=+e 0x >(2)20x x e x -++>[0,1)a ∈2x =(0)x e ax a g x x
-->（）()g x ()h a ()h a ()1x f x e -=-
（Ⅰ）证明：当时，； （Ⅱ）设当时，，求a 的取值范围． ,,,-1()1.1
()1,()= 1.0()0()+0()0()+()0()(0)=01.
-1().1
0()0.
0x x x x x x f x e x x g x e x g x e x g x g x x g x g x g x x g x g e x x x f x x x f x a x >≥
≥++=---≥≥∞≤≤∞∴=∴≥≥+∴>≥
+≥≥<>-解：（1）当时，当且仅当令则当时，，在[0,）是增函数；
当时，，在[0,）是减函数.
在处取到最小值，，即当时，（2）由题，此时当时，若,,,1,0,();110()()(),()()0.1
()()()()1()()()
10,(1)(),2
()()()(1)()()(21)()0.
()x x f x a ax ax x a h x axf x f x x f x h x ax h x af x axf x f x af x axf x ax f x a x x f x h x af x axf x a x f x f x a f x h x <≤++≥=+-≤
≤+=++-=-+-≤≤≤+≤-++-=-≤，则当时，令则当且仅当1当由（1）知在[,,()(0)=0().112,(),2()()()()()()()()(21)()
210()0,()(0)=0,().1
1.2x h x h f x ax a x f x h x af x axf x ax f x af x axf x af x f x a ax f x a x x h x h x h f x a ax a ∞≤≤+>≥=-+-≥-+-=---<<>∴>>+0,+)是减函数，，即当时由上知，当时，即综上，的取值范围是[0,]
4.已知函数.
x ＞-1()1
x f x x ≥+0x ≥()1
x f x ax ≤+()(1)ln 1f x x x x =+-+
（Ⅰ）若，求的取值范围；
（Ⅱ）证明： .
2,max 11()=ln 1(0).() 1.()1ln .
1()ln ,()=-1()(1)1,1,()ln -1ln +10.
01()(1)ln 1x f x x lnx x x x
xf x xlnx xf x x ax a x x g x x x g x g x g x
a a g x x x x x x f x x x x ++-=+>∴=+≤++≥-=-==-∴≥-∞=-≤∴-≤<<=+-+=，，，解：（1）由得，令则，可得即的取值范围是[-1,+).(2)由于（1）可知，当时，ln ln 10;
111(1)ln 1ln ln 1ln (ln 1)0.1()0.
x x x x x x x x x x x x x x x x
x f x +-+≤≥+-+=+-+=-+-≥-≥当时，综上，（） 5.设函数()f x =311x x
+
+，[0,1]x ∈. 证明：（I ）()f x 21x x ≥-+；（II ）34<()f x 32≤. 解：(Ⅰ)因为()()4
4
23111,11x x x x x x x ----+-==--+ 由于[]0,1x ∈，有411,11x x x
-≤++即23111x x x x -≤-++， 所以()2
1.f x x x ≥-+ (Ⅱ)由01x ≤≤得3x x ≤，
故()()()()312111333311222122x x f x x x x x x -+=+
≤+-+=+≤+++， 所以()32
f x ≤. 由(Ⅰ)得()221331244f x x x x ⎛⎫≥-+=-+≥ ⎪⎝
⎭， 又因为11932244f ⎛⎫
=> ⎪⎝⎭，所以()34f x >，综上，()33.42f x <≤ 2'()1xf x x ax ≤++a (1)()0x f x -≥。