易混 2025 年福建预赛 · P006324
两题都用驻点方程消去对数并比较临界函数值,但“有局部极小值”与“在开区间有最大值”是不同判断。前者看驻点两侧导数变号;后者还要把内部函数值与边界极限比较,检查上确界是否在定义域内取得。
局部极值存在不保证全局最值存在;开端点的极限即使高于所有内部函数值,也不是可取得的最大值。
含参对数函数的最值存在性
已知函数
(1)若 恒成立,求 的最小值;
(2)若 存在最大值,求 的取值范围。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
先独立尝试,再展开工具说明与想法来源。
连续函数在闭有界区间上取得最大最小值;开端极限与内部值比较后可先排除两端邻域。基本不等式ln x≤x-1适用于x>0。
想法从哪来:第一问先代一个自然点找参数必要界,再看临界值能否用基本对数界验证;只有两步都成立才能叫最小参数。第二问换成“最大值是否存在”,不能只看导数零点,因为定义域左端不包含零,而函数在那里的极限恰为零。先判断内部能否达到非负值:若能,结合另一端趋负无穷就能把最大值锁在闭区间;若处处负,每个候选都能被更靠近左端的值超过。这个存在性判据再分离参数,变成一个辅助函数能达到多大的问题。临界参数下内部确有零值,所以上端应保留,而不是因左端开区间误删。
第(1)问先代入 得必要条件,再用 验证临界值。第(2)问的定义域为 ,左端点不属于定义域,是否存在最大值取决于函数能否在内部达到不小于左端极限 的值。
(1)取 ,由 得 。 当 时,由 ,
故
(2)注意
因此 存在最大值,当且仅当存在 使 。事实上,若有这样的点,连续性与两端极限保证全局最大值能在某个闭区间上取得;反之,若处处为负,则趋近 的函数值会超过任何负的候选最大值。
而
右端为正时须有 。令
则
故 在 处取得最大值
所以
当 时,,最大值 能取得;当 更大时 对所有 成立,而上确界 只能在 时逼近,不能取得。
开区间上的“存在最大值”不能只看导数驻点;先比较两端极限与内部函数值。参数条件常可改写成参数不超过某个辅助函数的最大值。
第一问需匹配x=1的临界上界并构造充分估计;第二问要区分趋于0的上确界与真正取得最大值,再把存在非负函数值转成参数包络最值,存在性判断承担额外实质步骤。
易混 2025 年福建预赛 · P006324
两题都用驻点方程消去对数并比较临界函数值,但“有局部极小值”与“在开区间有最大值”是不同判断。前者看驻点两侧导数变号;后者还要把内部函数值与边界极限比较,检查上确界是否在定义域内取得。
局部极值存在不保证全局最值存在;开端点的极限即使高于所有内部函数值,也不是可取得的最大值。
已记下,谢谢!