基本信息
文件名称:微突破 隐零点问题.docx
文件大小:76.58 KB
总页数:3 页
更新时间:2025-06-13
总字数:约2.14千字
文档摘要

隐零点问题

隐零点问题是指一个函数的零点存在但无法直接解出.在函数、不等式与导数的综合题目中经常会遇到.涉及隐零点问题,一般对函数的零点设而不求,借助整体代换和过渡,再结合题目条件,利用函数的性质巧妙求解.

一、不含参函数的隐零点问题

(2025·济南模拟节选)已知g(x)=lnx-12x2+(x-1)2ex,判定函数g(x)零点的个数,并说明理由.

解:g(x)=lnx-12x2+(x-1)2ex,定义域为(0,+∞

∴g(x)=1x-x+(x2-1)e

=(x+1)(x-1)(ex-1x)

设h(x)=ex-1x(x>0

∴h(x)=ex+1x2>

∴h(x)在定义域上是增函数,

∵h(12)=e-2<0,h(1)=e-1>0

∴存在唯一x0∈(12,1),使h(x0)=0

即ex0-1x0=0,ex0=1x0,-

当0<x<x0时,h(x)<0,即g(x)>0;

当x0<x<1时,h(x)>0,即g(x)<0;

当x>1时,h(x)>0,即g(x)>0,

∴g(x)在区间(0,x0)上单调递增,在区间(x0,1)上单调递减,在区间(1,+∞)上单调递增,

∴当x=x0时,g(x)取极大值g(x0)=lnx0-12x02+(x0-1)2ex0=-

设F(x)=-12x2+1x-2(12<x<1),易知F(x)在区间(12,

∴g(x0)<F(12)=-18<

∴g(x)在(0,1)内无零点,

∵g(1)=-12<0,g(2)=e2-2+ln2>0

∴g(x)在(1,+∞)内有且只有一个零点,

综上所述,g(x)有且只有一个零点.

规律方法

已知不含参函数f(x),导函数方程f(x)=0的根存在,却无法求出,利用函数零点存在定理,判断零点存在,设方程f(x)=0的根为x0,则(1)关系式f(x0)=0成立;(2)注意确定x0的合适范围.

二、含参函数的隐零点问题

已知函数f(x)=ex-a-lnx+x.当a≤0时,证明:f(x)>x+2.

证明:当a≤0时,

令F(x)=f(x)-x-2=ex-a-lnx-2,x>0,

F(x)=ex-a-1x=x

令g(x)=xex-a-1,x>0,g(x)=(x+1)·ex-a>0,

即函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,

而g(0)=-1<0,g(1)=e1-a-1≥e-1>0,

则存在唯一x0∈(0,1),使得g(x0)=0,

即ex0-

因此存在唯一x0∈(0,1),使得F(x0)=0,

当0<x<x0时,F(x)<0,当x>x0时,F(x)>0,

因此函数F(x)在(0,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增,

当ex0-a=1x0时,x0-a

则F(x)≥F(x0)=ex0-a-lnx0-2=1x0+x0-a-2>21x0·x0-a-2=-a≥0,当且仅当1x0=x

所以当a≤0时,f(x)>x+2.

规律方法

已知含参函数f(x,a),其中a为参数,导函数方程f(x,a)=0的根存在,却无法求出,设方程f(x)=0的根为x0,则(1)关系式f(x0)=0成立,该关系式给出了x0,a的关系;(2)注意确定x0的合适范围,往往和a的范围有关.

(2025·日照一模)已知函数f(x)=alnx-x2+(a-2)x,g(x)=(x-2)ex-x2-4x+m,a∈R.

(1)讨论函数f(x)的单调性;

(2)当a=-1时,对?x∈(0,1),f(x)>g(x),求正整数m的最大值.

解:(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),求导得f(x)=ax-2x+a-2=(

①当a≤0时,有f(x)<0,此时函数f(x)在区间(0,+∞)上单调递减;

②当a>0时,当x∈(0,a2)时,f(x)>0,此时函数f(x)在区间(0,a2)

当x∈(a2,+∞)时,f(x)<0,此时函数f(x)在区间(a2,+∞)

所以当a≤0时,函数f(x)在区间(0,+∞)上单调递减;

当a>0时,函数f(x)在区间(0,a2)上单调递增,在区间(a2,+∞)

(2)当a=-1,x∈(0,1)时,f(x)>g(x)恒成立,等价于m<(-x+2)ex-lnx+x恒成立,

设h(x)=(-x+2)ex-lnx+x,x∈(0,1),则h(x)=(1-x)(ex-1x)

当0<x<1时,有1-x>0,

函数u(x)=ex-1x在(0,1)上单调递增,且u(12)=e-2<0,u(1)=e-1>

则存在唯一的x0∈(12,1),使得u(x0)=0,即ex0

当x∈(0,x0)时,u(x)<0,h(x)<0;当x∈(x0,1)时,u(x)>0,h(x)>0,

函数h(x)在(0,x0)上单调递减,在(x0,1)上单调递增,

h(x)min=h(x0)=(-x0+2)ex0-ln