本题导读
本题考查导数判定单调区间与极值、开口向下的二次函数在闭区间上的最值分布。核心在于端点最值控制法。
📌【题干】
Question
(2005年山东卷(理)) 已知 是函数 的一个极值点,其中 ,.
(1)求 与 的关系式;
(2)求 的单调区间;
(3)当 时,函数 的图象上任意一点的切线斜率恒大于 ,求 的取值范围.
🔍【思路分析】
破题导航
- 第一问:求导得到 ,利用极值点处导数为 0(即 )建立 与 的因式方程。
- 第二问:将 用 表示后代回 并进行因式分解,结合 判定导数的零点大小,从而确定单调区间。
- 第三问:切线斜率即为导函数 。依题意有 在 上恒成立。由于开口向下,最值必在端点处取得,利用端点效应列不等式组求解。
✅【答案】
Success
的单调递减区间为 和 ;单调递增区间为
✍【详细解析】
Abstract
解:(1)对 求导得:
因为 是 的一个极值点,所以 ,即:
(2)将 代入 得:
令 ,解得两根为 或 。 因为 ,所以 ,从而 。 由于二次项系数 ,导函数图象开口向下:
- 当 时,, 单调递减;
- 当 时,, 单调递增;
- 当 时,, 单调递减。
综上所述, 的单调递减区间为 和 ;单调递增区间为 。
(3)由题意,当 时,恒有 ,即: 两边同除以 3 得:
设 ,因 ,二次函数 的图象开口向下。 要使 在 上恒成立,只需区间两端点处的函数值均大于 0:
代入计算得:
解得 。 所以 的取值范围是 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:导数判定单调区间与极值、开口向下的二次函数在闭区间上的最值分布。
- 核心方法:端点最值控制法。
- 避坑指南:第三问中,由于 明确了抛物线开口向下,其在闭区间上的最小值必然在端点 或 处取得,无需讨论对称轴的位置,直接约束两端点严格大于 0 即可。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源:本题为经典的导数与二次函数综合解答题,侧重考查导数的因式分解与闭区间上参数的恒成立控制。
- 结论推广:对于开口向下的二次函数 (),在闭区间 上恒有 且 。
🔗【关联脉络】
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