大做一道小导数题:修正导数撇号
All checks were successful
Build and Deploy Qingshuige / build-deploy (push) Successful in 46s

This commit is contained in:
2026-02-04 13:35:54 +08:00
parent 86c7f68ead
commit 1f05774dd2

View File

@@ -5,46 +5,46 @@ author: 线粒体
--- ---
## 题目 ## 题目
**【2024·嘉峪关市酒钢三中1月联考预测卷21. (2)】** $g\left ( x \right ) = x\ln*{}{\left ( x+1 \right ) } +a\ln*{}{\left ( x+1 \right ) } -x$ $g\left ( x \right )$ 在 $\left ( 0,+ \infty \right )$ 单调递增,求 $a$ 的取值范围. **【2024·嘉峪关市酒钢三中1月联考预测卷21. (2)】** $g\left ( x \right ) = x\ln_{}{\left ( x+1 \right ) } +a\ln_{}{\left ( x+1 \right ) } -x$ $g\left ( x \right )$ 在 $\left ( 0,+ \infty \right )$ 单调递增,求 $a$ 的取值范围.
## 大做法 ## 大做法
### 解析 ### 解析
$g\left ( x \right )$ 作为一个十分复杂的函数,通过直接观察的方式显然不能有所突破,因此,考虑 $g\left ( x \right )$ 的导函数 ${g}' (x)$ $g(x)$ 在 $(0,+ \infty)$ 单调递增的等价命题是: ${g}' (x)$ 在 $(0,+ \infty)$ 上非负. $g\left ( x \right )$ 作为一个十分复杂的函数,通过直接观察的方式显然不能有所突破,因此,考虑 $g\left ( x \right )$ 的导函数 ${g}^{\prime} (x)$ $g(x)$ 在 $(0,+ \infty)$ 单调递增的等价命题是: ${g}^{\prime} (x)$ 在 $(0,+ \infty)$ 上非负.
因此,题目求解的是命题 $p : \forall x\in (0,+\infty)$ ${g}' (x) \ge 0$ 为真时,$a$ 的取值范围. 因此,题目求解的是命题 $p : \forall x\in (0,+\infty)$ ${g}^{\prime} (x) \ge 0$ 为真时,$a$ 的取值范围.
$$ {g}' (x) = \ln_{}{(x+1)} + \dfrac {a-1}{x+1}. $$ $$ {g}^{\prime} (x) = \ln_{}{(x+1)} + \dfrac {a-1}{x+1}. $$
所以命题$p : \forall x \in (0,+\infty)$${g}' (x) =\ln_{}{(x+1)} + \dfrac {a-1}{x+1} \ge 0. $ 所以命题$p : \forall x \in (0,+\infty)$${g}^{\prime} (x) =\ln_{}{(x+1)} + \dfrac {a-1}{x+1} \ge 0. $
当前的目标是求得使该命题为真的 $a$ 的取值范围. 当前的目标是求得使该命题为真的 $a$ 的取值范围.
${g}' (x)$ 的性质仍然不是很明显,因此对 ${g}' (x)$ 求导: ${g}^{\prime} (x)$ 的性质仍然不是很明显,因此对 ${g}^{\prime} (x)$ 求导:
$$ {g}'' (x) = \dfrac {1}{x+1} + \dfrac {-(a-1)}{(x+1)^{2}} = \dfrac {x-a+2}{(x+1)^{2}} . $$ $$ {g}^{\prime\prime} (x) = \dfrac {1}{x+1} + \dfrac {-(a-1)}{(x+1)^{2}} = \dfrac {x-a+2}{(x+1)^{2}} . $$
${g}'' (x)$ 是 ${g}' (x)$ 的导函数,考察 ${g}'' (x)$ 来观察 ${g}' (x)$ 的性质. ${g}^{\prime\prime} (x)$ 是 ${g}^{\prime} (x)$ 的导函数,考察 ${g}^{\prime\prime} (x)$ 来观察 ${g}^{\prime} (x)$ 的性质.
令 ${g}'' (x) = 0$ ,得到 $x = a-2$ .即 ${g}' (x)$ 的驻点是 $a-2$ .这时需要讨论该驻点是否在定义域 $(-1,+\infty)$ 内,先讨论在定义域内的情形,即 $a-2 > -1$ $a>1$ .当 $x<a-2$ 时,$x-a+2 < 0$ ,所以 ${g}'' (x) < 0$ .当 $x>a-2$ 时,$x-a+2>0$ ,所以 ${g}'' (x) > 0$ .所以 ${g}' (x)$ 在驻点左侧单调递减,在驻点右侧单调递增. 令 ${g}^{\prime\prime} (x) = 0$ ,得到 $x = a-2$ .即 ${g}^{\prime} (x)$ 的驻点是 $a-2$ .这时需要讨论该驻点是否在定义域 $(-1,+\infty)$ 内,先讨论在定义域内的情形,即 $a-2 > -1$ $a>1$ .当 $x<a-2$ 时,$x-a+2 < 0$ ,所以 ${g}^{\prime\prime} (x) < 0$ .当 $x>a-2$ 时,$x-a+2>0$ ,所以 ${g}^{\prime\prime} (x) > 0$ .所以 ${g}^{\prime} (x)$ 在驻点左侧单调递减,在驻点右侧单调递增.
当驻点小于或等于 $-1$ 时,可以说 ${g}' (x)$ 在定义域内无驻点.此时 $a-2 \le -1$ $x-a+2 \ge x+1$ $\dfrac {x-a+2}{x+1} \ge 1$ ,所以 ${g}'' (x)$ 在定义域内恒大于 $0$ ${g}' (x)$ 在定义域内为增函数. 当驻点小于或等于 $-1$ 时,可以说 ${g}^{\prime} (x)$ 在定义域内无驻点.此时 $a-2 \le -1$ $x-a+2 \ge x+1$ $\dfrac {x-a+2}{x+1} \ge 1$ ,所以 ${g}^{\prime\prime} (x)$ 在定义域内恒大于 $0$ ${g}^{\prime} (x)$ 在定义域内为增函数.
由上总结 ${g}' (x)$ 的两种单调性: 由上总结 ${g}^{\prime} (x)$ 的两种单调性:
1. 当 $a-2>-1$ 即 $a>1$ 时,${g}' (x)$ 在 $a-2$ 左侧减右侧增图1. 1. 当 $a-2>-1$ 即 $a>1$ 时,${g}^{\prime} (x)$ 在 $a-2$ 左侧减右侧增图1.
2. 当 $a-2 \le -1$ 即 $a \le 1$ 时,${g}' (x)$ 在定义域上增图2. 2. 当 $a-2 \le -1$ 即 $a \le 1$ 时,${g}^{\prime} (x)$ 在定义域上增图2.
![](/uploads/geogebra-export-3.png "图1") ![](/uploads/geogebra-export-3.png "图1")
![](/uploads/geogebra-export-2.png "图2") ![](/uploads/geogebra-export-2.png "图2")
注意到我们要求的是命题 $p : \forall x\in (0,+\infty)$ ${g}' (x) \ge 0$ 为真时,$a$ 的取值范围. 注意到我们要求的是命题 $p : \forall x\in (0,+\infty)$ ${g}^{\prime} (x) \ge 0$ 为真时,$a$ 的取值范围.
显然,对于 $a-2 \le -1$ 即 $a \le 1$ 的情况,由于 ${g}' (x)$ 在定义域上增,故在 $(0,+\infty)$ 上也增,因此只需使 ${g}' (0) \ge 0$ ,就可以使命题 $p$ 为真.所以 ${g}' (0)=a-1 \ge 0$ $a \ge 1$ .结合 $a \le 1$ 的前提,得 $a=1$ 显然,对于 $a-2 \le -1$ 即 $a \le 1$ 的情况,由于 ${g}^{\prime} (x)$ 在定义域上增,故在 $(0,+\infty)$ 上也增,因此只需使 ${g}^{\prime} (0) \ge 0$ ,就可以使命题 $p$ 为真.所以 ${g}^{\prime} (0)=a-1 \ge 0$ $a \ge 1$ .结合 $a \le 1$ 的前提,得 $a=1$
$a-2>-1$ 即 $a>1$ 的情况比较复杂,可以分为两种情况去讨论.**第一**,当 $-1<a-2 \le 0$ 即 $1<a \le 2$ 时,${g}' (x)$ 在 $(0,+\infty)$ 上是增的,因此只需 ${g}' (0) \ge 0$ 即可满足命题 $p$ ,解得 $a \ge 1$ ,结合前提得 $1<a \le 2$ **第二**,当 $a-2>0$ 即 $a>2$ 时,${g}' (x)$ 在 $x=a-2$ 处取得最小值,故只需 ${g}' (a-2) \ge 0$ 即可满足命题 $p$ ${g}' (a-2)=\ln*{}{(a-1)}+\dfrac {a-1}{a-1}=\ln*{}{(a-1)}+1 \ge 0$ $\ln_{}{(a-1)} \ge -1$ $a \ge \dfrac {1}{\mathrm{e}} +1$ ,结合前提得 $a>2$ $a-2>-1$ 即 $a>1$ 的情况比较复杂,可以分为两种情况去讨论.**第一**,当 $-1<a-2 \le 0$ 即 $1<a \le 2$ 时,${g}^{\prime} (x)$ 在 $(0,+\infty)$ 上是增的,因此只需 ${g}^{\prime} (0) \ge 0$ 即可满足命题 $p$ ,解得 $a \ge 1$ ,结合前提得 $1<a \le 2$ **第二**,当 $a-2>0$ 即 $a>2$ 时,${g}^{\prime} (x)$ 在 $x=a-2$ 处取得最小值,故只需 ${g}^{\prime} (a-2) \ge 0$ 即可满足命题 $p$ ${g}^{\prime} (a-2)=\ln*{}{(a-1)}+\dfrac {a-1}{a-1}=\ln*{}{(a-1)}+1 \ge 0$ $\ln_{}{(a-1)} \ge -1$ $a \ge \dfrac {1}{\mathrm{e}} +1$ ,结合前提得 $a>2$
综上,列出满足 $p$ 的三个条件: 综上,列出满足 $p$ 的三个条件:
@@ -64,7 +64,7 @@ $a-2>-1$ 即 $a>1$ 的情况比较复杂,可以分为两种情况去讨论.*
## 小做法 ## 小做法
要求的仍然是 $\forall x\in (0,+\infty)$ ${g}' (x) \ge 0$ 时 $a$ 的取值范围,即 $\ln_{}{(x+1)}+\dfrac{a-1}{x+1} \ge 0$ 时 $a$ 的取值范围. 要求的仍然是 $\forall x\in (0,+\infty)$ ${g}^{\prime} (x) \ge 0$ 时 $a$ 的取值范围,即 $\ln_{}{(x+1)}+\dfrac{a-1}{x+1} \ge 0$ 时 $a$ 的取值范围.
对于 $x\in (0,+\infty)$ $\ln_{}{(x+1)}$ 是恒正的.$\dfrac{a-1}{x+1}$ 则有两种情况:第一,当 $a-1 <0$ 即 $a<1$ $\dfrac{a-1}{x+1}$ 恒为负.第二,当 $a-1 \ge 0$ 即 $a \ge 1$ $\dfrac{a-1}{x+1}$ 恒非负. 对于 $x\in (0,+\infty)$ $\ln_{}{(x+1)}$ 是恒正的.$\dfrac{a-1}{x+1}$ 则有两种情况:第一,当 $a-1 <0$ 即 $a<1$ $\dfrac{a-1}{x+1}$ 恒为负.第二,当 $a-1 \ge 0$ 即 $a \ge 1$ $\dfrac{a-1}{x+1}$ 恒非负.