垫脚石(此题 → 相关题) 2024 年广东预赛 · P006480
两题的两个特殊点都落在同一对数比值函数的两条分支上。先联立两个点的方程,比较它们对数相对峰值位置的偏离,再把这种严格不对称用于第二题的统一参数条件。
前题目标是特殊点乘积的不等式;后题还要考察两根靠近时的极限,以判断最佳参数边界是否需要包含。
已知函数
(1)当 时,求函数 的所有零点;
(2)设 是函数 的两个极值点,求证:。
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函数 在正半轴先增后减,峰值在一。比较对称点可对其值之比取对数,再用导数证明 ()。
想法从哪来:先把零点与极值点分开处理:零点中有正因子可以约去,极值点则来自导数为零,两者方程不能混用。两个极值点的存在本身限制参数,考察对数除以自变量的图像,就知道两点分别位于峰值位置两侧。 目标是两个横坐标的乘积,因而试取对数,把乘积变成两个新参数之和。两点满足的同值方程随之变成“参数乘负指数”的同值关系。若要证明和超过某常数,可把较小参数关于峰值点反射,比较反射值与原值;再利用右支严格递减,判断真正的另一点落在反射点哪一侧。这样无须显式解出两个超越方程根。
定义域为 。第(1)问约去正因子 后用单调性确定唯一根。 第(2)问的极值点满足 ;改写为 可看清两根分居 两侧, 再令 ,把乘积不等式化为 。
函数的定义域为 。
(1)当 时,
由于 ,只需解 。函数 满足
故唯一零点为
(2)不妨设 。由
两个极值点满足
函数 在 上严格递增、在 上严格递减, 且要有两个不同的临界点必有 。因此
令 、,则 ,且
记 。因为
事实上左端在 时为 ,其导数为 。于是
而函数 在 上严格递减,结合 可知
因此 ,从而
命题得证。
若 或 ,方程 不会产生两个不同的极值点, 所以证明中使用 合法。辅助不等式为严格不等式,最终结论也严格为 。
方程 出现两根时,应考察单峰函数 。 把根写成 后,两个根由 的同一函数值配对;比较关于峰值点 对称的两个参数,可把根的乘积估计转化为指数参数之和的估计。
由lnx/x的两个原像转为ue^(−u)=ve^(−v),再比较u关于1的对称点与v,必须建立新的对数不等式才能得严格乘积界。
垫脚石(此题 → 相关题) 2024 年广东预赛 · P006480
两题的两个特殊点都落在同一对数比值函数的两条分支上。先联立两个点的方程,比较它们对数相对峰值位置的偏离,再把这种严格不对称用于第二题的统一参数条件。
前题目标是特殊点乘积的不等式;后题还要考察两根靠近时的极限,以判断最佳参数边界是否需要包含。
垫脚石(相关题 → 此题) 2026 年广州预赛 · P006120
先从两个极值点满足同一个导数方程入手,用已知倍数关系相减消去参数;再处理没有给定倍数的双根情形。后一题要先定位两根分属单峰函数的两支,再用重新参数化比较两支。
前题的固定比例提供额外等式,可直接恢复参数;后题只能先得到整体关系,再证明两个根之间的严格不等式。
已记下,谢谢!