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直接切线放缩即可,这种情况下请不要参变分离!

 当以读书通世事 2023-06-04 发布于甘肃
例题:设函数f(x)=ex-e-x,若对于x0,恒有f(x)ax,求实数a的取值范围。
分析:
这个问题中,如果把x除到不等式的左边,函数形式变得复杂且导函数的正负性不易判断,注意到f(x)(0,0),右侧ax也是过原点的直线,可以考虑用x=0处对f(x)进行切线放缩,快速得到答案。
解:
f’(x)= ex+e-x>0,因此f(x)[0+)上单调递增
f’’(x)= ex-e-x0f’’(0)=0x>0f’’(x)>0,因此f(x)[0+)上为下凸
f(0)=0f’(0)=1+1=2,显然有f(x)2x
f(x)ax恒成立,只需2xax恒成立,即a2
因此a的取值范围是(-∞,2]
这个问题中,仅使用一步切线放缩就得到了答案。
f(x)及其在x=0处的切线图像如下图所示,供参考。

图片

本例题带给我们的启发是:
(1)在所研究区间内,如果函数二阶导数不变号,则其凹凸性不会改变。
(2)二阶导数>0可以类比于开口向上的抛物线y=ax2+bx+c (显然,y’’=a>0),函数图像是下凸的(或者上凹的);二阶导数<0可以类比于开口向下的抛物线y=ax2+bx+c (显然,y’’=a<0),函数图像是上凸的。
(3)如果凹凸性不变,可通过任意点的切线进行放缩,函数在所研究区间内的图像必然位于切线的上方(上凹)或下方(上凸)。

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