这题核心是让你证明 对任意 x>0,g(x) < 1> 。
第一步:先看清楚这题是啥
函数是 f(x) = (ln x + k) / e^x(k是常数,e是自然底数)。
题目给的条件是,曲线在点 (1, f(1)) 的切线平行x轴,先让你求k。
求导 f'(x),把x=1代进去,让导数等于0(切线斜率0),就能解出 k=1 。
第二步:知道g(x)是啥
题里第三问说了,g(x) = (x^2 + x) f'(x) 。
你把第一步求出来的k=1带进f(x),再求出f'(x),最后乘上(x^2+x),就能得到g(x)的具体表达式。这是做题的基础,必须算对。
第三步:证明的核心思路——分情况讨论,找最大值
1. 当0 < x>
这时候比较好办。你求完g(x)的表达式后,可能会发现可以直接判断它小于某个值,或者证明它在(0,1]上是单调的。比如,有解析提到,此时可以直接得到 g(x) ≤ 0 < 1> 。因为1+e^(-2)肯定大于1,而g(x)非正,所以不等式显然成立。
2. 当x > 1时:
这是难点。关键一步是 “只需证” 一个更简单的不等式。
把g(x) < 1>ln x和x的不等式,比如: (x+1) ln x < x>
然后,构造函数!这是解决导数不等式证明的终极武器。
令 h(x) = 你要证的那个式子(比如:x ln x + 2x
通过求导分析h(x)在x>1时的单调性。通常会发现它在某个区间增,某个区间减。你需要找到h(x)在x>1时的最大值点。
算出来会发现,最大值点很可能就是 x=2 。把x=2代入你构造的h(x),算出最大值,如果这个最大值刚好等于 1 + e^(-2),或者小于它,那原命题就得证了。
有解析直接指出,证明到就是验证 当x=2时,等号成立,其他时候都小于。
口诀套路
1. 求参先导代定点:求参数k,先求导,再把已知切点坐标代进去列方程。
2. 目标复杂先化简:要证的不等式太复杂,立刻想办法变形、拆项、合并同类项,朝着ln x和多项式加减乘除的方向化。
3. 导数证明三板斧:求导、单调、最值。构造函数h(x),求导h'(x),令h'(x)=0找极值点,判断单调区间,求出最大值。
4. 分情况讨论是常态:看见“对任意x>0”,先想能不能分成(0,1]和(1,+∞)两段,往往有一段特别简单,白给分。
5. 端点、极值点代一代:找最大值,重点代一下区间的端点和你求出来的导数为0的点(比如x=1, x=2),答案往往就在这里出来。