最小值的值域

有读者朋友问到下面这道题.



最小值的值域




第(1)问按照传统教辅书的答案格式:过程略,呵呵呵.

你们没问题的.



1

不是巧合:第二问的导数是第一问



重点说第(2)问.

求函数最值的方法就是求函数的极值和端点值,然后从中挑出最大的和最小的.

注意到函数的定义域为开区间,我们

估计此函数为单峰函数

(只有一个极值的函数).

下面求导数研究极值点和极值.



最小值的值域


到了这一步,我们发现,咦,这个函数的样子与第1问有点相似哟.

这当然不是巧合,而是

命题者的设计意图-----帮你搭梯子解题,即用前面的结论帮助你解后面的难题.

为利用第1问的结论,我们把导数进一步变形.



最小值的值域




2

零点唯一:存在定理+单调性



显然,乘号左边的部分为正号,我们只需要研究右边的部分.为便于研究,我们把这部分构造成新函数.





最小值的值域


我们预测原函数为单峰函数,那么F(x)在定义域上应该有唯一零点.

如何说明呢?

显然,解方程是不现实的.超越方程,还有参数,怎么可能解出来呢?

画图象也比较困难.

思来想去,

我们决定采用“零点存在定理+单调性”的方法来证明

.

用零点存在定理说明存在零点,用单调性说明唯一.

3

选择区间:便于计算,便于定号



用零点存在定理时,首先要选一个区间,如何选取呢?



标准就是,怎么有利于判断符号就怎么来.



最小值的值域


有了负值,还需要找一个正的函数值,通过观察和试探发现,x=2时的函数值符合要求.



最小值的值域


所以,函数F(x)在区间(0,2)上有零点.

由第1问可知,F(x)为单调函数,故此零点为唯一零点.

4

遇隐零点:设而不求,整体代换



到此,我们虽然不知道导函数零点是多少,但是我们能确定零点是有的,而且只有一个,所以原函数为单峰函数.

最小值的值域


因为函数只有一个极小值,所以这个极小值也是函数的最小值.



最小值的值域




我们虽然求不出最小值的具体大小,但是我们可以对最小值的形式进行化简.

化简的条件就是:



最小值的值域


5

选择方向:谁表示谁?



现在,

我们面临的问题是:到底用哪个变量表示另外一个变量?

最小值的值域


题目给了我们一个暗示,什么暗示呢?

题目说:g(x)的最小值为h(a),暗示我们要把最小值用含a的代数式来表示.

我们能办到吗?

操作起来非常困难,因为用a来表示x很难实现.

反过来,倒是用x表示a比较容易.

所以,

要灵活一些,a与x是有相互依赖关系的,

用x表示的函数的最小值和用a表示的函数的最小值是等价的.



6

灵活思维:用谁表示都行,结果等价



当然,

a与x的取值范围要换算过来.

最小值的值域


为符合大家的认知习惯,我们还是构造关于x的函数.



最小值的值域

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