一、真题回顾(2011山东卷理科第22题)
已知函数(f(x)=frac{lnx}{x}),(g(x)=kx)。
(1)讨论(f(x))极值;
(2)若(f(x)leq g(x))恒成立,求实数(k)取值范围;
(3)证明:(sum_{i=1}^{n}frac{lni}{i^2}
二、核心解法与口诀
1. 导数处理:
遇到分式型(如(frac{lnx}{x}))先求导,口诀:“上导下不导减下导上不导,除以下方平方”。直接套:(f'(x)=frac{1cdot x
lnxcdot 1}{x^2}=frac{1-lnx}{x^2})。
令(f'(x)=0),得(x=e)。画单调表:((0,e))增,((e,+infty))减。极值直接写:极大值(f(e)=frac{1}{e}),无极小值。
2. 恒成立问题:
不等式(f(x)leq g(x))即(frac{lnx}{x}leq kx),化为(kgeqfrac{lnx}{x^2})((x>0))。转成求(h(x)=frac{lnx}{x^2})的最大值。
再求导:(h'(x)=frac{1-2lnx}{x^3}),令(h'(x)=0)得(x=sqrt{e})。单调性:((0,sqrt{e}))增,((sqrt{e},+infty))减。
最大值(h(sqrt{e})=frac{1}{2e}),所以(kgeqfrac{1}{2e})。答案直接抄:(kin[frac{1}{2e},+infty))。
3. 数列不等式证明(压轴难点):
看到(sumfrac{lni}{i^2}),立马联想第二问的(h(x)=frac{lnx}{x^2}),关键放缩:(frac{lni}{i^2}<)某个可求和式子。
常用套路:利用(lnxleq x-1)(重要不等式)或从第二问结论反推。本题用(lnxleqfrac{x^2}{2e})(需验证放缩力度)。
实际操作:由第二问知(frac{lnx}{x^2}leqfrac{1}{2e}),所以(frac{lni}{i^2}leqfrac{1}{2e}cdotfrac{1}{i})?错!注意是(frac{lnx}{x^2}leqfrac{1}{2e}),但这里分母已是(i^2),需另寻放缩。
正确快解:直接利用(lnxleq x-1),得(frac{lni}{i^2}leqfrac{i-1}{i^2}=frac{1}{i}-frac{1}{i^2})。求和(sum_{i=1}^{n}(frac{1}{i}-frac{1}{i^2})<(sum_{i=1}^{n}frac{1}{i})-(sum_{i=1}^{n}frac{1}{i^2})),再用调和级数近似和(sumfrac{1}{i^2})收敛到(frac{pi^2}{6})?麻烦。
考场应急法:取前几项直接算((n=2,3))验证,再数学归纳法。但标准答案常用“裂项累加”,记结论:此类题最后几步往往用(frac{lni}{i^2}leqfrac{1}{i}-frac{1}{i+1})型放缩,求和后剩(frac{1}{2}-frac{1}{n+1}
实在没时间,写“由第二问结论及数学归纳法得证”,可蹭分。
三、高频考点模板
1. 函数压轴题三步:
一求导(分式、乘幂、对数优先导);
二画表(单调、极值、最值列表格);
三转化(恒成立转最值,数列转放缩)。
2. 数列不等式口诀:
“先看通项结构,联想前面函数,放缩成可求和(等差、等比、裂项),不行就数学归纳法。”
3. 时间分配:
压轴题最多15分钟,前两问必须快(5分钟内),第三问10分钟,放缩写两步就有分,别空着。