超越不等式在高考导数压轴题中常见的放缩技巧有哪些?
超越不等式在高考导数压轴题中常见的放缩技巧有哪些?咱们不少同学在碰到这类题时,是不是常觉得式子绕来绕去,想证个范围却卡壳?其实这里藏着些好用的“小招”,能让复杂式子变“听话”,帮咱们摸准解题的脉。
为啥要学放缩?先搞懂它的“用处”
很多同学一开始会问:“直接算不行吗?为啥非得放缩?”我当年也这么想过,后来发现,导数压轴题里的超越不等式,像含指数、对数、三角函数的式子,直接求精确解要么太费时间,要么根本算不出。放缩就像给式子“搭台阶”——把难啃的硬骨头换成好处理的“软面包”,既能靠近目标结论,又不丢关键条件。比如证e的x次方大于某个一次式,直接比可能没头绪,但用放缩把它“降一降”,就能找到突破口。
常见放缩招术:从基础到灵活用
H2 招术一:指数函数与对数函数的“固定搭档”放缩
这两个函数是超越不等式里的“常客”,它们的放缩式像老熟人,记熟了能省不少劲。
- 要点1:e的x次方的“宽松”与“收紧”
平时咱们记e^x≥x+1(等号只在x=0时成立),这是最常用的“松放缩”,适合需要往大里估的时候;要是想往小里估,还能用e^x≥ex(x≥1时好用),比如证x≥1时e^x/x≥e,直接用这个放缩一步到位。
- 要点2:对数的“分段”放缩
对数函数lnx的放缩得分情况:x≥1时,lnx≤x-1(和e^x反过来);0
H2 招术二:泰勒展开式“截段”放缩——给函数“拆零件”
泰勒展开像个“拆解工具”,把复杂函数拆成多项式,取前几项就能当放缩式用,特别适合需要“精准控制误差”的题。
- 要点1:e^x的泰勒放缩
e^x=1+x+x2/2!+x3/3!+…,取前两项是1+x(就是之前的e^x≥x+1),取前三项是1+x+x2/2,当x>0时,e^x>1+x+x2/2,要是证e^x大于某个二次式,用这个更“贴紧”。
- 要点2:sinx、cosx的“就近”放缩
sinx=x-x3/6+x?/120-…,x∈[0,π/2]时,sinx≤x(常用),也能用sinx≥x-x3/6(需要更精确的放缩时用);cosx=1-x2/2+x?/24-…,x∈[0,π/2]时,cosx≤1-x2/2,cosx≥1-x2/2+x?/24,证三角函数相关不等式时,这些“截段”式能帮咱们避开复杂的三角变形。
H2 招术三:分式与根式的“变形”放缩——把“疙瘩”理顺
分式和根式看着“拧巴”,但通过变形能变成好比较的样子,关键是找对“替身”。
- 要点1:分式的“糖水不等式”思路
糖水不等式说a/b<(a+c)/(b+c)(a0),反过来也能用。比如证1/(x+1)
- 要点2:根式的“平方放缩”
证√x≤(x+1)/2(x≥0),两边平方得x≤(x2+2x+1)/4,化简4x≤x2+2x+1→x2-2x+1≥0→(x-1)2≥0,显然成立。这种“平方后反推”的方法,能把根式放缩变成整式证明,简单又直观。
H2 招术四:结合导数“现场造”放缩——让放缩“量身定做”
有时候固定放缩式不够用,就得跟着题目给的函数“现做”放缩,这时候导数的单调性就是咱们的“助手”。
- 要点1:构造辅助函数比大小
比如要证e^x - ln(x+1)>2(x>0),直接看不好比,就设f(x)=e^x - ln(x+1)-2,求导f’(x)=e^x - 1/(x+1),x>0时e^x>1,1/(x+1)<1,所以f’(x)>0,f(x)在x>0时递增,f(0)=1-0-2=-1?不对,再试x=1时f(1)=e - ln2 -2≈2.718-0.693-2≈0.025>0,说明x足够大时成立,那中间怎么补?可以先用e^x≥x+1和ln(x+1)≤x,得e^x - ln(x+1)≥(x+1)-x=1,不够,再把e^x升级成e^x≥1+x+x2/2,ln(x+1)≤x - x2/2(x≥1时),这样e^x - ln(x+1)≥1+x+x2/2 - (x - x2/2)=1+x2≥1,还是差点,最后用e^x≥1+x+x2/2+x3/6,ln(x+1)≤x - x2/2 + x3/3(x≥0时),相减得1+x2/2 - x3/6,x>0时这个式子在x较小时>2吗?可能需要具体值验证,但这种“边导边调”的思路,就是让放缩贴合函数本身的变化。
- 要点2:利用函数最值“锁范围”
证x lnx ≥ -1/e(x>0),设g(x)=x lnx,求导g’(x)=lnx+1,令g’(x)=0得x=1/e,此时g(1/e)= (1/e)ln(1/e)=-1/e,且x<1/e时g(x)递减,x>1/e时递增,所以g(x)≥-1/e,这就是用导数找到最值,相当于给放缩“定了底线”,比瞎猜靠谱多了。
用放缩别踩坑:这些“雷区”要绕着走
有同学问:“放缩是不是随便用?会不会放过头或放不够?”当然会!我见过有人用e^x≥x+1证e^x>x2+1,x=2时左边e2≈7.389,右边5,成立;x=3时左边≈20.085,右边10,也成立?不对,x=0时左边1,右边1,等号成立,但x=-2时左边e^-2≈0.135,右边5,就不成立了。所以放缩先看定义域,别不管x范围乱套公式。还有人放缩时“只往一个方向跑”,比如证A>B,只用A≥C,却忘了C不一定≥B,得保证“传递链”不断,比如A≥C≥B才行,不然白忙活。
问答+表格:帮你理清楚关键点
问:这么多放缩式,记不住咋办?
答:不用全背,先记最常用的3个:e^x≥x+1,lnx≤x-1(x≥1),ln(x+1)≤x,做题时遇到对应的函数先试这几个,不够再翻笔记找其他的,练多了自然熟。
问:放缩后怎么验证“没放错”?
答:取个特殊值代入看看,比如用e^x≥ex证x≥1时e^x/x≥e,取x=2,左边e2/2≈3.694,右边e≈2.718,成立;取x=1,两边都是e,等号成立,说明放缩合理。
下面是常见放缩式“好不好用”对比表,帮大家选招:
| 放缩类型 | 常用放缩式 | 适用场景 | 易错点 |
|----------------|--------------------------|-----------------------------------|----------------------------|
| 指数函数e^x | e^x≥x+1 | 需放大e^x,或证e^x大于一次式 | x负很大时可能不成立 |
| | e^x≥ex(x≥1) | 证x≥1时e^x/x≥e | 注意x范围限制 |
| 对数函数lnx | lnx≤x-1(x≥1) | 需放大lnx,或证lnx小于一次式 | x<1时不成立 |
| | ln(x+1)≤x(x>-1) | 证含ln(x+1)的不等式,替换对数 | 别漏x>-1的条件 |
| 泰勒截段放缩 | e^x>1+x+x2/2(x>0) | 需更精确放大e^x,接近二次式 | 项数越多越精确,但计算稍繁 |
| 根式放缩 | √x≤(x+1)/2(x≥0) | 证根式小于一次式,简化比较 | 平方反推时注意等价性 |
咱们平时练题,别光盯着“做对”,多想想“这步放缩为啥选这个公式”“有没有别的放缩法”,慢慢就能摸出自己的节奏。高考导数压轴题里的超越不等式,看着吓人,其实就像带刺的花,摸清了放缩的“脾气”,就能轻轻摘下它。
【分析完毕】
超越不等式在高考导数压轴题中常见的放缩技巧有哪些?
超越不等式在高考导数压轴题中常见的放缩技巧有哪些?咱们不少同学在碰到这类题时,是不是常觉得式子绕来绕去,想证个范围却卡壳?其实这里藏着些好用的“小招”,能让复杂式子变“听话”,帮咱们摸准解题的脉。
为啥要学放缩?先搞懂它的“用处”
很多同学一开始会问:“直接算不行吗?为啥非得放缩?”我当年也这么想过,后来发现,导数压轴题里的超越不等式,像含指数、对数、三角函数的式子,直接求精确解要么太费时间,要么根本算不出。放缩就像给式子“搭台阶”——把难啃的硬骨头换成好处理的“软面包”,既能靠近目标结论,又不丢关键条件。比如证e的x次方大于某个一次式,直接比可能没头绪,但用放缩把它“降一降”,就能找到突破口。
常见放缩招术:从基础到灵活用
H2 招术一:指数函数与对数函数的“固定搭档”放缩
这两个函数是超越不等式里的“常客”,它们的放缩式像老熟人,记熟了能省不少劲。
- 要点1:e的x次方的“宽松”与“收紧”
平时咱们记e^x≥x+1(等号只在x=0时成立),这是最常用的“松放缩”,适合需要往大里估的时候;要是想往小里估,还能用e^x≥ex(x≥1时好用),比如证x≥1时e^x/x≥e,直接用这个放缩一步到位。
- 要点2:对数的“分段”放缩
对数函数lnx的放缩得分情况:x≥1时,lnx≤x-1(和e^x反过来);0
H2 招术二:泰勒展开式“截段”放缩——给函数“拆零件”
泰勒展开像个“拆解工具”,把复杂函数拆成多项式,取前几项就能当放缩式用,特别适合需要“精准控制误差”的题。
- 要点1:e^x的泰勒放缩
e^x=1+x+x2/2!+x3/3!+…,取前两项是1+x(就是之前的e^x≥x+1),取前三项是1+x+x2/2,当x>0时,e^x>1+x+x2/2,要是证e^x大于某个二次式,用这个更“贴紧”。
- 要点2:sinx、cosx的“就近”放缩
sinx=x-x3/6+x?/120-…,x∈[0,π/2]时,sinx≤x(常用),也能用sinx≥x-x3/6(需要更精确的放缩时用);cosx=1-x2/2+x?/24-…,x∈[0,π/2]时,cosx≤1-x2/2,cosx≥1-x2/2+x?/24,证三角函数相关不等式时,这些“截段”式能帮咱们避开复杂的三角变形。
H2 招术三:分式与根式的“变形”放缩——把“疙瘩”理顺
分式和根式看着“拧巴”,但通过变形能变成好比较的样子,关键是找对“替身”。
- 要点1:分式的“糖水不等式”思路
糖水不等式说a/b<(a+c)/(b+c)(a0),反过来也能用。比如证1/(x+1)
- 要点2:根式的“平方放缩”
证√x≤(x+1)/2(x≥0),两边平方得x≤(x2+2x+1)/4,化简4x≤x2+2x+1→x2-2x+1≥0→(x-1)2≥0,显然成立。这种“平方后反推”的方法,能把根式放缩变成整式证明,简单又直观。
H2 招术四:结合导数“现场造”放缩——让放缩“量身定做”
有时候固定放缩式不够用,就得跟着题目给的函数“现做”放缩,这时候导数的单调性就是咱们的“助手”。
- 要点1:构造辅助函数比大小
比如要证e^x - ln(x+1)>2(x>0),直接看不好比,就设f(x)=e^x - ln(x+1)-2,求导f’(x)=e^x - 1/(x+1),x>0时e^x>1,1/(x+1)<1,所以f’(x)>0,f(x)在x>0时递增,f(0)=1-0-2=-1?不对,再试x=1时f(1)=e - ln2 -2≈2.718-0.693-2≈0.025>0,说明x足够大时成立,那中间怎么补?可以先用e^x≥x+1和ln(x+1)≤x,得e^x - ln(x+1)≥(x+1)-x=1,不够,再把e^x升级成e^x≥1+x+x2/2,ln(x+1)≤x - x2/2(x≥1时),这样e^x - ln(x+1)≥1+x+x2/2 - (x - x2/2)=1+x2≥1,还是差点,最后用e^x≥1+x+x2/2+x3/6,ln(x+1)≤x - x2/2 + x3/3(x≥0时),相减得1+x2/2 - x3/6,x>0时这个式子在x较小时>2吗?可能需要具体值验证,但这种“边导边调”的思路,就是让放缩贴合函数本身的变化。
- 要点2:利用函数最值“锁范围”
证x lnx ≥ -1/e(x>0),设g(x)=x lnx,求导g’(x)=lnx+1,令g’(x)=0得x=1/e,此时g(1/e)= (1/e)ln(1/e)=-1/e,且x<1/e时g(x)递减,x>1/e时递增,所以g(x)≥-1/e,这就是用导数找到最值,相当于给放缩“定了底线”,比瞎猜靠谱多了。
用放缩别踩坑:这些“雷区”要绕着走
有同学问:“放缩是不是随便用?会不会放过头或放不够?”当然会!我见过有人用e^x≥x+1证e^x>x2+1,x=2时左边e2≈7.389,右边5,成立;x=3时左边≈20.085,右边10,也成立?不对,x=0时左边1,右边1,等号成立,但x=-2时左边e^-2≈0.135,右边5,就不成立了。所以放缩先看定义域,别不管x范围乱套公式。还有人放缩时“只往一个方向跑”,比如证A>B,只用A≥C,却忘了C不一定≥B,得保证“传递链”不断,比如A≥C≥B才行,不然白忙活。
问答+表格:帮你理清楚关键点
问:这么多放缩式,记不住咋办?
答:不用全背,先记最常用的3个:e^x≥x+1,lnx≤x-1(x≥1),ln(x+1)≤x,做题时遇到对应的函数先试这几个,不够再翻笔记找其他的,练多了自然熟。
问:放缩后怎么验证“没放错”?
答:取个特殊值代入看看,比如用e^x≥ex证x≥1时e^x/x≥e,取x=2,左边e2/2≈3.694,右边e≈2.718,成立;取x=1,两边都是e,等号成立,说明放缩合理。
下面是常见放缩式“好不好用”对比表,帮大家选招:
| 放缩类型 | 常用放缩式 | 适用场景 | 易错点 |
|----------------|--------------------------|-----------------------------------|----------------------------|
| 指数函数e^x | e^x≥x+1 | 需放大e^x,或证e^x大于一次式 | x负很大时可能不成立 |
| | e^x≥ex(x≥1) | 证x≥1时e^x/x≥e | 注意x范围限制 |
| 对数函数lnx | lnx≤x-1(x≥1) | 需放大lnx,或证lnx小于一次式 | x<1时不成立 |
| | ln(x+1)≤x(x>-1) | 证含ln(x+1)的不等式,替换对数 | 别漏x>-1的条件 |
| 泰勒截段放缩 | e^x>1+x+x2/2(x>0) | 需更精确放大e^x,接近二次式 | 项数越多越精确,但计算稍繁 |
| 根式放缩 | √x≤(x+1)/2(x≥0) | 证根式小于一次式,简化比较 | 平方反推时注意等价性 |
咱们平时练题,别光盯着“做对”,多想想“这步放缩为啥选这个公式”“有没有别的放缩法”,慢慢就能摸出自己的节奏。高考导数压轴题里的超越不等式,看着吓人,其实就像带刺的花,摸清了放缩的“脾气”,就能轻轻摘下它。

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