本题导读
本题考查函数的单调性与极值,以及函数的极限。
📌【题干】
Question
(2001年上海卷(理)) 用计算器验算函数 () 的若干个值,可以猜想下列命题中的真命题只能是 ()
A. 在 上是单调减函数
B. , 的值域为
C. , 有最小值
D. ,
🔍【思路分析】
破题导航
- 数值验算法:取典型的离散值(如 )代入计算,观察纵坐标的变化轨迹,直接排谬。
- 导数严谨论证法:对原函数求导,找出驻点(极大值点),确定确切的单调区间,并分析 和 时的极限边界。
✅【答案】
Success
D
✍【详细解析】
Abstract
基于计算器特殊值代入法的直观排误 取若干整数点进行数值估算:
- 时:
- 时:
- 时:
- 时:
- 时:
逐项判定选项真伪
- 对于 (A):因为 ,所以函数在区间起步阶段是单调递增的,并非在 上全域递减。(A) 错。
- 对于 (C):观察趋势可知,当 时, ,故 。因 恒成立,函数值无限趋近于 0 但无法取到 0,故不存在最小值。(C) 错。
- 对于 (D):由 时的取值序列 明显可知,随着 的增大,函数值逐渐趋近于 0,即 。(D) 正确。
利用导数对 (B) 项进行严密证伪 将底数转化为自然对数: 。 求导数: 令 ,解得唯一驻点: 。
- 当 时, ,单调递增;
- 当 时, ,单调递减。 因此,函数在 处取得全局最大值 。 由于 ,最大值并非在 处取得,(B) 错。
(D)
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:利用导数求极值判定单调性;多项式函数与对数函数的增长阶比对( )。
- 核心方法:特值排除法、导数求导法。
- 避坑指南:
- 离散极值陷阱:在仅用整数代入时,极易发现 大于 且大于 ,从而产生主观错觉,误认为 就是整个连续实数域上的最高峰而错选 (B)。必须明确离散数列的最值不等于连续函数的最值,连续函数的最值必须由导数驻点(即自然对数底数 )精确判定。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源:本题为经典的极限与导数综合定性题,取材于微积分中经典的同构比较模型。
- 结论推广:
- 比较 与 的大小,等价于两边同时取自然对数比较 与 ,进而等价于比较 与 的大小。
- 凭借本题导出的单调性(在 处取得唯一极高点),可以直接各类变体证明题。例如由于 ,在递减区间内有 ,推导出经典数学常识: 。
🔗【关联脉络】
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