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江苏高考数学二轮复习专题五第2讲导数与函数的单调性、极值、最值问题学案理

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江苏高考数学二轮复习专题五第2讲导数与函数的单调性、极值、最值问题学案理

第2讲 导数与函数的单调性、极值、最值问题

高考定位 高考对本内容的考查主要有:(1)导数的运算是导数应用的基础,要求是B 级,熟练掌握导数的四则运算法则、常用导数公式(一般不单独设置试题)是解决导数应用的第一步;(2)利用导数研究函数的单调性与极值是导数的核心内容,要求是B 级,对应用导数研究函数的单调性与极值要同等重视.

真 题 感 悟

1.(2017·江苏卷)已知函数f (x )=x 3-2x +e x

-1e x ,其中e 是自然对数的底数,若f (a -1)

+f (2a 2

)≤0,则实数a 的取值范围是________. 解析 f ′(x )=3x 2-2+e x +1e x ≥3x 2

-2+2

e x ·1e

x =3x 2

≥0且f ′(x )不恒为0,所以f (x )

为单调递增函数.

又f (-x )=-x 3+2x +e -x -e x =-(x 3-2x +e x

-1e x )=-f (x ),

故f (x )为奇函数,由f (a -1)+f (2a 2

)≤0,得f (2a 2

)≤f (1-a ), ∴2a 2

≤1-a ,解之得-1≤a ≤12,故实数a 的取值范围是??????-1,12.

答案 ?

?????-1,12

2.(2018·江苏卷)若函数f (x )=2x 3

-ax 2+1(a ∈R )在(0,+∞)内有且只有一个零点,则f (x )在[-1,1]上的最大值与最小值的和为________.

解析 f ′(x )=6x 2

-2ax =2x (3x -a )(a ∈R ),当a ≤0时,f ′(x )>0在(0,+∞)上恒成立,则f (x )在(0,+∞)上单调递增,又f (0)=1,所以此时f (x )在(0,+∞)内无零点,不满足题意.当a >0时,由f ′(x )>0得x >a 3,由f ′(x )<0得0

3,则f (x )在? ?

?

??

0,a 3上单调递

减,在? ????a 3,+∞上单调递增,又f (x )在(0,+∞)内有且只有一个零点,所以f ? ??

??a 3=-a 3

27+1=0,得a =3,所以f (x )=2x 3

-3x 2

+1,则f ′(x )=6x (x -1),当x ∈(-1,0)时,f ′(x )>0,

f (x )单调递增,当x ∈(0,1)时,f ′(x )<0,f (x )单调递减,则f (x )max =f (0)=1,f (-1)

=-4,f (1)=0,则f (x )min =-4,所以f (x )在[-1,1]上的最大值与最小值的和为-3. 答案 -3

3.(2017·江苏卷)已知函数f (x )=x 3

+ax 2

+bx +1(a >0,b ∈R )有极值,且导函数f ′(x )的

极值点是f (x )的零点.(极值点是指函数取极值时对应的自变量的值) (1)求b 关于a 的函数关系式,并写出定义域; (2)证明:b 2

>3a ;

(3)若f (x ),f ′(x )这两个函数的所有极值之和不小于-7

2

,求a 的取值范围.

(1)解 由f (x )=x 3

+ax 2

+bx +1,得f ′(x )=3x 2

+2ax +b =3? ??

??x +a 32

+b -a 2

3. 当x =-a 3时,f ′(x )有极小值b -a 2

3

.因为f ′(x )的极值点是f (x )的零点,

所以f ? ??

??-a 3=-a 327+a 39-ab 3+1=0,又a >0,故b =2a 2

9+3a .

因为f (x )有极值,故f ′(x )=0有实根,从而b -a 2

3=19a (27-a 3

)≤0,即a ≥3.

当a =3时,f ′(x )>0(x ≠-1),故f (x )在R 上是增函数,f (x )没有极值; 当a >3时,f ′(x )=0有两个相异的实根x 1=-a -a 2

-3b 3,x 2=-a +a 2

-3b

3.

列表如下:

故f (x )的极值点是x 1,x 2.从而a >3.因此b =2a 9+3

a

,定义域为(3,+∞).

(2)证明 由(1)知,b a =2a a 9+3a a

.设g (t )=2t 9+3t ,则g ′(t )=29-3t 2=2t 2

-27

9t 2

. 当t ∈?

????362,+∞时,g ′(t )>0,从而g (t )在? ??

??

362,+∞上单调递增. 因为a >3,所以a a >33,故g (a a )>g (33)=3,即

b a

> 3.因此b 2

>3a . (3)解 由(1)知,f (x )的极值点是x 1,x 2,且x 1+x 2=-23

a ,x 21+x 2

2=4a 2

-6b 9

.

从而f (x 1)+f (x 2)=x 3

1+ax 2

1+bx 1+1+x 3

2+ax 2

2+bx 2+1=x 1

3(3x 2

1+2ax 1+b )+x 2

3(3x 2

2+2ax 2+b )

+13a (x 21+x 22)+23b (x 1+x 2)+2=4a 3

-6ab 27-4ab

9+2=0. 记f (x ),f ′(x )所有极值之和为h (a ),

因为f ′(x )的极值为b -a 2

3=-19a 2+3a ,所以h (a )=-19a 2+3

a ,a >3.

因为h ′(a )=-29a -3

a

2<0,于是h (a )在(3,+∞)上单调递减.

因为h (6)=-7

2

,于是h (a )≥h (6),故a ≤6.因此a 的取值范围为(3,6].

考 点 整 合

1.导数与函数的单调性

(1)函数单调性的判定方法:设函数y =f (x )在某个区间内可导,如果f ′(x )>0,则y =f (x )在该区间为增函数;如果f ′(x )<0,则y =f (x )在该区间为减函数.

(2)函数单调性问题包括:①求函数的单调区间,常常通过求导,转化为解方程或不等式,常用到分类讨论思想;②利用单调性证明不等式或比较大小,常用构造函数法. 2.极值的判别方法

当函数f (x )在点x 0处连续时,如果在x 0附近的左侧f ′(x )>0,右侧f ′(x )<0,那么f (x 0)是极大值;如果在x 0附近的左侧f ′(x )<0,右侧f ′(x )>0,那么f (x 0)是极小值.也就是说x 0是极值点的充分条件是点x 0两侧导数异号,而不是f ′(x )=0.此外,函数不可导的点也可能是函数的极值点,而且极值是一个局部概念,极值的大小关系是不确定的,即有可能极大值比极小值小. 3.闭区间上函数的最值

在闭区间上连续的函数,一定有最大值和最小值,其最大值是区间的端点处的函数值和在这个区间内函数的所有极大值中的最大者,最小值是区间端点处的函数值和在这个区间内函数的所有极小值中的最小者.

热点一 利用导数研究函数的单调性 [考法1] 求解含参函数的单调区间

【例1-1】 (2018·南通期末节选)已知a 为实常数,y =f (x )是定义在(-∞,0)∪(0,+

∞)上的奇函数,且当x <0时,f (x )=2x -a 3

x

2+1,求函数f (x )的单调区间.

解 由奇函数的对称性可知,我们只要讨论f (x )在区间(-∞,0)上的单调性即可. f ′(x )=2+2a

3

x

3,令f ′(x )=0,得x =-a .当a ≤0时,f ′(x )>0,

故f (x )在区间(-∞,0)上单调递增.

当a >0时,x ∈(-∞,-a ),f ′(x )>0,所以f (x )在区间(-∞,-a )上单调递增;

x ∈(-a ,0),f ′(x )<0,所以f (x )在区间(-a ,0)上单调递减.

综上所述,当a ≤0时,f (x )的单调增区间为(-∞,0),(0,+∞);当a >0时,f (x )的单调增区间为(-∞,-a ),(a ,+∞),单调减区间为(-a ,0),(0,a ).

探究提高 讨论函数的单调性其实质就是讨论不等式的解集的情况.大多数情况下,这类问题可以归结为一个含有参数的一元二次不等式的解集的讨论,常需依据以下标准分类讨论:(1)二次项系数为0、为正、为负,目的是讨论开口方向;(2)判别式的正负,目的是讨论对应二次方程是否有解;(3)讨论两根差的正负,目的是比较根的大小;(4)讨论两根与定义域的关系,目的是判断根是否在定义域内.另外,需优先判断能否利用因式分解法求出根. [考法2] 已知函数的单调区间求参数范围

【例1-2】 已知a ∈R ,函数f (x )=(-x 2

+ax )e x

(x ∈R ,e 为自然对数的底数). (1)当a =2时,求函数f (x )的单调递增区间;

(2)若函数f (x )在(-1,1)上单调递增,求a 的取值范围;

(3)函数f (x )能否为R 上的单调函数?若能,求出a 的取值范围?若不能,请说明理由. 解 (1)当a =2时,f (x )=(-x 2

+2x )·e x

所以f ′(x )=(-2x +2)e x +(-x 2+2x )e x =(-x 2+2)e x

.

令f ′(x )>0,即(-x 2

+2)e x >0,因为e x >0,所以-x 2

+2>0,解得-2<x < 2. 所以函数f (x )的单调递增区间是(-2,2).

(2)因为函数f (x )在(-1,1)上单调递增,所以f ′(x )≥0对x ∈(-1,1)都成立. 因为f ′(x )=(-2x +a )e x +(-x 2+ax )e x =[-x 2+(a -2)x +a ]e x

, 所以[-x 2

+(a -2)x +a ]e x

≥0对x ∈(-1,1)都成立.

因为e x

>0,所以-x 2

+(a -2)x +a ≥0对x ∈(-1,1)都成立,

即a ≥x 2+2x x +1=(x +1)2-1x +1=(x +1)-1x +1

对x ∈(-1,1)都成立.

令g (x )=(x +1)-

1x +1,则g ′(x )=1+1

(x +1)2>0. 所以g (x )=(x +1)-

1

x +1

在(-1,1)上单调递增. 所以g (x )<g (1)=(1+1)-

11+1=32.所以a 的取值范围是????

??32,+∞. (3)若函数f (x )在R 上单调递减,则f ′(x )≤0对x ∈R 都成立, 即[-x 2

+(a -2)x +a ]e x ≤0对x ∈R 都成立.因为e x

>0, 所以x 2-(a -2)x -a ≥0对x ∈R 都成立.

所以Δ=(a -2)2+4a ≤0,即a 2

+4≤0,这是不可能的.故函数f (x )不可能在R 上单调递减. 若函数f (x )在R 上单调递增,则f ′(x )≥0对x ∈R 都成立,即[-x 2

+(a -2)x +a ]e x

≥0对x ∈R 都成立,因为e x >0,所以x 2-(a -2)x -a ≤0对x ∈R 都成立.而Δ=(a -2)2

+4a =a 2

+4>0,故函数f (x )不可能在R 上单调递增. 综上,可知函数f (x )不可能是R 上的单调函数.

探究提高 (1)已知函数的单调性,求参数的取值范围,应用条件f ′(x )≥0(或f ′(x )≤0),

x ∈(a ,b )恒成立,解出参数的取值范围(一般可用不等式恒成立的理论求解),应注意参数

的取值是f ′(x )不恒等于0的参数的范围.

(2)可导函数f (x )在某个区间D 内单调递增(或递减),转化为恒成立问题时,常因忽视等号这一条件,导致与正确的解法擦肩而过,注意,这里“=”一定不能省略. 【训练1】 (2018·南京、盐城模拟)设函数f (x )=ln x ,g (x )=ax +

a -1

x

-3(a ∈R ). (1)当a =2时,解关于x 的方程g (e x

)=0(其中e 为自然对数的底数); (2)求函数φ(x )=f (x )+g (x )的单调递增区间. 解 (1)当a =2时,方程g (e x )=0,即2e x

+1e x -3=0,

去分母,得2(e x )2-3e x +1=0,解得e x =1或e x

=12.

故所求方程的根为x =0或x =-ln 2. (2)因为φ(x )=f (x )+g (x )=ln x +ax +

a -1

x

-3(x >0), 所以φ′(x )=1x +a -a -1x 2=ax 2

+x -(a -1)x

2=[ax -(a -1)](x +1)

x

2

(x >0), 当a <0时,由φ′(x )>0,解得0

a -1

a

;当a =0时,由φ′(x )>0,解得x >0; 当00,解得x >0;当a =1时,由φ′(x )>0,解得x >0; 当a >1时,由φ′(x )>0,解得x >

a -1

a

. 综上所述,当a <0时,φ(x )的单调递增区间为?

??

??

0,

a -1a ; 当0≤a ≤1时,φ(x )的单调递增区间为(0,+∞); 当a >1时,φ(x )的单调递增区间为? ??

?

?a -1a ,+∞. 热点二 利用导数研究函数的极值

【例2】 (2017·南通调研)设函数f (x )=x -2e x

-k (x -2ln x )(k 为实常数, e =2.718 28…是自然对数的底数).

(1)当k =1时,求函数f (x )的最小值;

(2)若函数f (x )在(0,4)内存在三个极值点,求k 的取值范围. 解 (1)当k =1时,函数f (x )=e

x

x

2-(x -2ln x )(x >0),

则f ′(x )=(x -2)(e x -x 2

)x

3

(x >0).当x >0时,e x >x 2

,理由如下: 要使当x >0时,e x >x 2

,只需使x >2ln x ,设φ(x )=x -2ln x ,则φ′(x )=1-2x =x -2x

所以当0<x <2时,φ′(x )<0;当x >2时,φ′(x )>0,

所以φ(x )=x -2ln x 在x =2处取得极小值,也是最小值φ(2)=2-2ln 2>0, 所以当x >0时,x >2ln x ,所以e x -x 2

>0,

所以当0<x <2时,f ′(x )<0;当x >2时,f ′(x )>0, 即函数f (x )在(0,2)上为减函数,在(2,+ ∞)上为增函数, 所以f (x )在x =2处取得最小值f (2)=e

2

4

-2+2ln 2.

(2)因为f ′(x )=

(x -2)(e x -kx 2

)x 3

(x -2)? ??

??e x

x 2-k x

,当k ≤0时,e

x

x

2-k >0,

所以f (x )在(0,2)上单调递减,在(2,4)上单调递增,不存在三个极值点, 所以k >0.令g (x )=e x

x ,得g ′(x )=e x

·(x -2)

x

, x ∈(0,2)时,g ′(x )<0;x ∈(2,+∞)时,g ′(x )>0,则g (x )在(0,2)上单调递减,在

(2,+∞)上单调递增,在x =2处取得最小值为g (2)=e 2

4,且g (4)=e

4

16,x →0时,g (x )→

+∞,于是可得y =k 与g (x )=e x

x 2在(0,4)内有两个不同的交点的条件是k ∈? ????e 2

4,e 4

16.

设y =k 与g (x )=e

x

x

2在(0,4)内的两个不同交点的横坐标分别为x 1,x 2,且0<x 1<2<x 2<4,

导函数f ′(x )及原函数f (x )的变化情况如下:

所以f (x )在(0,x 1)上单调递减,在(x 1,2)上单调递增,在(2,x 2)上单调递减,在(x 2,4)上单调递增,所以f (x )在(0,4)上存在三个极值点.即函数f (x )在(0,4)内存在三个极值点

的k 的取值范围是? ??

??e 24,e 4

16. 探究提高 极值点的个数,一般是使f ′(x )=0方程根的个数,一般情况下导函数若可以化成二次函数,我们可以利用判别式研究,若不是,我们可以借助导函数的性质及图象研究. 【训练2】 (2018·全国Ⅲ卷)已知函数f (x )=(2+x +ax 2

)·ln(1+x )-2x . (1)若a =0,证明:当-10时,f (x )>0; (2)若x =0是f (x )的极大值点,求a .

(1)证明 当a =0时,f (x )=(2+x )ln(1+x )-2x ,f ′(x )=ln(1+x )-x

1+x .

设函数g (x )=f ′(x )=ln(1+x )-x 1+x ,则g ′(x )=x

(1+x )2.

当-10时,g ′(x )>0.

故g (x )在(-1,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增, 故当x >-1时,g (x )≥g (0)=0,且仅当x =0时,g (x )=0,

从而f ′(x )≥0,且仅当x =0时,f ′(x )=0.所以f (x )在(-1,+∞)单调递增. 又f (0)=0,故当-10时,f (x )>0.

(2)解 (ⅰ)若a ≥0,由(1)知,当x >0时,f (x )≥(2+x )ln(1+x )-2x >0=f (0), 这与x =0是f (x )的极大值点矛盾. (ⅱ)若a <0,设函数h (x )=

f (x )2+x +ax 2=ln(1+x )-2x

2+x +ax

2.

由于当|x |

???

???

???1,

1|a |时,2+x +ax 2

>0,故h (x )与f (x )符号相同. 又h (0)=f (0)=0,故x =0是f (x )的极大值点当且仅当x =0是h (x )的极大值点. h ′(x )=11+x -2(2+x +ax 2

)-2x (1+2ax )(2+x +ax 2)2=x 2

(a 2x 2

+4ax +6a +1)

(x +1)(ax 2+x +2)

2.

如果6a +1>0,则当0

4a ,且|x |

??????

???

1,

1|a |时,h ′(x )>0, 故x =0不是h (x )的极大值点.

如果6a +1<0,则a 2x 2

+4ax +6a +1=0存在根x 1<0, 故当x ∈(x 1,0)且|x |

???

??

?1,

1|a |时,h ′(x )<0,所以x =0不是h (x )的极大值点. 如果6a +1=0,则h ′(x )=x 3(x -24)

(x +1)(x 2-6x -12)

2.

则当x ∈(-1,0)时,h ′(x )>0;当x ∈(0,1)时,h ′(x )<0.

所以x =0是h (x )的极大值点,从而x =0是f (x )的极大值点.综上,a =-1

6.

热点三 利用导数研究函数的最值

【例3】 (2017·浙江卷)已知函数f (x )=(x -2x -1)e -x ? ????x ≥12. (1)求f (x )的导函数;

(2)求f (x )在区间????

??12,+∞上的取值范围. 解 (1)f ′(x )=(x -2x -1)′e -x

+(x -2x -1)(e -x

)′

=?

?

???1-

1

2x -1e -x -(x -2x -1)e -x =? ??

??1-12x -1-x +2x -1e -x =(1-x )?

?

???1-22x -1e -x ? ????x >12.

(2)令f ′(x )=(1-x )?

????1-22x -1e -x

=0,

解得x =1或5

2

.

当x 变化时,f (x ),f ′(x )的变化如下表:

又f ? ????2=2e -12,f (1)=0,f ? ????2=2e -52, 则f (x )在区间??????12,+∞上的最大值为12e -12.

又f (x )=(x -2x -1)e -x =12

(2x -1-1)2e -x

≥0.

综上,f (x )在区间??????12,+∞上的取值范围是????

??0,12e -1

2. 探究提高 含参数的函数的极值(最值)问题常在以下情况下需要分类讨论:

(1)导数为零时自变量的大小不确定需要讨论;(2)导数为零的自变量是否在给定的区间内不确定需要讨论;(3)端点处的函数值和极值大小不确定需要讨论;(4)参数的取值范围不同导致函数在所给区间上的单调性的变化不确定需要讨论. 【训练3】 已知函数f (x )=x ln x . (1)求函数f (x )的单调区间和最小值;

(2)若函数F (x )=

f (x )-a x 在[1,e]上的最小值为3

2

,求a 的值. 解 (1)因为f ′(x )=ln x +1(x >0),令f ′(x )≥0,即ln x ≥-1=ln e -1

, 所以x ≥e -1

=1e ,所以x ∈??????1e ,+∞.同理令f ′(x )≤0,可得x ∈? ??

??0,1e .

所以f (x )的单调递增区间为??????1e ,+∞,单调递减区间为? ??

??0,1e .

由此可知f (x )min =f ? ????1e =-1e . (2)由F (x )=

x ln x -a x ,得F ′(x )=x +a x

2, 当a ≥0时,F ′(x )>0,F (x )在[1,e]上单调递增,F (x )min =F (1)=-a =3

2,

所以a =-

3

2

,+∞),舍去.

当a <0时,F (x )在(0,-a )上单调递减,在(-a ,+∞)上单调递增. ①若a ∈(-1,0),F (x )在[1,e]上单调递增,F (x )min =F (1)=-a =3

2,

所以a =-

3

2

-1,0),舍去;

②若a ∈[-e ,-1],F (x )在[1,-a ]上单调递减,在[-a ,e]上单调递增, 所以F (x )min =F (-a )=ln(-a )+1=3

2,a =-e ∈[-e ,-1];

③若a ∈(-∞,-e),F (x )在[1,e]上单调递减,

F (x )min =F (e)=1-a e

=32

,所以a =-

e

2

-∞,-e),舍去.综上所述,a =- e.

1.如果一个函数具有相同单调性的区间不止一个,这些单调区间不能用“∪”连接,而只能用逗号或“和”字隔开.

2.可导函数在闭区间[a ,b ]上的最值,就是函数在该区间上的极值及端点值中的最大值与最小值.

3.可导函数极值的理解

(1)函数在定义域上的极大值与极小值的大小关系不确定,也有可能极小值大于极大值; (2)对于可导函数f (x ),“f (x )在x =x 0处的导数f ′(x 0)=0”是“f (x )在x =x 0处取得极值”的必要不充分条件;

(3)注意导函数的图象与原函数图象的关系,导函数由正变负的零点是原函数的极大值点,导函数由负变正的零点是原函数的极小值点.

4.求函数的单调区间时,若函数的导函数中含有带参数的有理因式,因式根的个数、大小、根是否在定义域内可能都与参数有关,则需对参数进行分类讨论.

5.求函数的极值、最值问题,一般需要求导,借助函数的单调性,转化为方程或不等式问题来解决,有正向思维——直接求函数的极值或最值;也有逆向思维——已知函数的极值或最值,求参数的值或范围,常常用到分类讨论、数形结合的思想.

一、填空题

1.已知函数f (x )=4ln x +ax 2

-6x +b (a ,b 为常数),且x =2为f (x )的一个极值点,则a 的值为________.

解析 由题意知,函数f (x )的定义域为(0,+∞),∵f ′(x )=4

x

+2ax -6,∴f ′(2)=2+

4a -6=0,即a =1,经验证符合题意. 答案 1

2.(2018·苏州调研)函数f (x )=12

x 2

-ln x 的单调递减区间为________.

解析 由题意知,函数的定义域为(0,+∞),又由f ′(x )=x -1

x

<0,解得0<x <1,所以函

数f (x )的单调递减区间为(0,1). 答案 (0,1)

3.(2018·南通、扬州、淮安、连云港二调)设f (x )=4x 3

+mx 2

+(m -3)x +n (m ,n ∈R )是R 上的单调增函数,则实数m 的值为________.

解析 因为f ′(x )=12x 2

+2mx +(m -3),又函数f (x )是R 上的单调增函数,所以12x 2

+2mx +(m -3)≥0在R 上恒成立,所以(2m )2

-4×12(m -3)≤0,整理得m 2

-12m +36≤0,即(m -6)2

≤0.又因为(m -6)2

≥0,所以(m -6)2=0,所以m =6. 答案 6

4.函数y =f (x )的导函数y =f ′(x )的图象如图所示,则函数y =f (x )的图象可能是________(填序号).

解析 利用导数与函数的单调性进行验证.f ′(x )>0的解集对应y =f (x )的增区间,f ′(x )<0的解集对应y =f (x )的减区间,验证只有④符合. 答案 ④

5.(2017·南京模拟)若函数f (x )=e x (-x 2

+2x +a )在区间[a ,a +1]上单调递增,则实数a 的最大值为________.

解析 由f (x )在区间[a ,a +1]上单调递增,得f ′(x )=e x (-x 2

+a +2)≥0,x ∈[a ,a +1]恒成立,即(-x 2+a +2)min ≥0,x ∈[a ,a +1].当a ≤-12时,-a 2

+a +2≥0,则-1≤a ≤

-12;当a >-12时,-(a +1)2

+a +2≥0,则-12

答案

-1+5

2

6.(2017·泰州期末)函数f (x )=x 3

-3ax -a 在(0,1)内有最小值,则a 的取值范围是________.

解析 f ′(x )=3x 2

-3a =3(x 2

-a ).当a ≤0时,f ′(x )>0,

∴f (x )在(0,1)内单调递增,无最小值.当a >0时,f ′(x )=3(x -a )(x +a ). 当x ∈(-∞,-a )和(a ,+∞)时,f (x )单调递增; 当x ∈(-a ,a )时,f (x )单调递减,

所以当a <1,即0<a <1时,f (x )在(0,1)内有最小值. 答案 (0,1)

7.(2018·南京学情调研)已知函数f (x )=13x 3+x 2

-2ax +1,若函数f (x )在(1,2)上有极值,

则实数a 的取值范围为________.

解析 因为函数f (x )在(1,2)上有极值,则需函数f (x )在(1,2)上有极值点.

法一(导数法) 令f ′(x )=x 2

+2x -2a =0,由Δ>0得a >-12

,从而得x 1=-1-1+2a ,

x 2=-1+1+2a ,因为x 1,2),因此则需1<x 2<2,即1<-1+1+2a <2,即4<1

+2a <9,所以32<a <4,故实数a 的取值范围为? ??

??32,4. 法二(图象法) f ′(x )=x 2

+2x -2a 的图象是开口向上的抛物线,且对称轴为x =

-1,则f ′(x )在(1,2)上是单调递增函数,因此?

????f ′(1)=3-2a <0,f ′(2)=8-2a >0,解得3

2<a <4,故

实数a 的取值范围为? ????32,4.

答案 ? ??

??32,4 8.(2016·北京卷)设函数f (x )=?

????x 3

-3x ,x ≤a ,

-2x ,x >a .

(1)若a =0,则f (x )的最大值为________;

(2)若f (x )无最大值,则实数a 的取值范围是________.

解析 (1)当a =0时,f (x )=?

????x 3

-3x ,x ≤0,-2x ,x >0.若x ≤0,f ′(x )=3x 2-3=3(x 2

-1).

由f ′(x )>0得x <-1,由f ′(x )<0得-1<x ≤0. ∴f (x )在(-∞,-1)上单调递增,在(-1,0]上单调递减,

∴f (x )最大值为f (-1)=2.若x >0,f (x )=-2x 单调递减,所以f (x )<f (0)=0. 综上,f (x )最大值为2.

(2)函数y =x 3

-3x 与y =-2x 的图象如图.

由(1)知,当a ≥-1时,f (x )取得最大值2.

当a <-1时,y =-2x 在x >a 时无最大值.且-2a >2.所以a <-1. 答案 (1)2 (2)(-∞,-1) 二、解答题

9.(2017·北京卷)已知函数f (x )=e x

cos x -x . (1)求曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线方程;

(2)求函数f (x )在区间?

?????0,π2上的最大值和最小值. 解 (1)∵f (x )=e x

·cos x -x ,∴f (0)=1,f ′(x )=e x

(cos x -sin x )-1,∴f ′(0)=0, ∴y =f (x )在(0,f (0))处的切线方程为y -1=0·(x -0),即y =1. (2)f ′(x )=e x

(cos x -sin x )-1,令g (x )=f ′(x ),

则g ′(x )=-2sin x ·e x

≤0在?

?????0,π2上恒成立,

∴g (x )在?

?????0,π2上单调递减,∴g (x )≤g (0)=0,∴f ′(x )≤0且仅在x =0处等号成立,

∴f (x )在??????0,π2上单调递减,∴f (x )max =f (0)=1,f (x )min =f ? ????π2=-π2. 10.设函数f (x )=e x

x

2-k ? ??

??2x +ln x (k 为常数,e =2.718 28…是自然对数的底数).

(1)当k ≤0时,求函数f (x )的单调区间;

(2)若函数f (x )在(0,2)内存在两个极值点,求k 的取值范围. 解 (1)函数y =f (x )的定义域为(0,+∞).

f ′(x )=x 2e x -2x e x x 4-k ? ??

??-2x 2+1x =x e x -2e x x 3-k (x -2)x 2=(x -2)(e x -kx )

x 3.

由k ≤0可得e x

-kx >0,所以当x ∈(0,2)时,f ′(x )<0,函数y =f (x )单调递减,

x ∈(2,+∞)时,f ′(x )>0,函数y =f (x )单调递增.

所以f (x )的单调递减区间为(0,2),单调递增区间为(2,+∞). (2)由(1)知,k ≤0时,函数f (x )在(0,2)内单调递减,

故f (x )在(0,2)内不存在极值点;当k >0时,设函数g (x )=e x

-kx ,x ∈(0,+∞). 因为g ′(x )=e x

-k =e x

-e

ln k

,当0<k ≤1时,

当x ∈(0,2)时,g ′(x )=e x

-k >0,y =g (x )单调递增. 故f (x )在(0,2)内不存在两个极值点;

当k >1时,得x ∈(0,ln k )时,g ′(x )<0,函数y =g (x )单调递减.

x ∈(ln k ,+∞)时,g ′(x )>0,函数y =g (x )单调递增.

所以函数y =g (x )的最小值为g (ln k )=k (1-ln k ).

函数f (x )在(0,2)内存在两个极值点当且仅当?????g (0)>0,

g (ln k )<0,g (2)>0,

0<ln k <2,

解得e <k <e

2

2,

综上所述,函数f (x )在(0,2)内存在两个极值点时,k 的取值范围为? ??

??e ,e 2

2.

11.(2018·苏、锡、常、镇调研)已知函数f (x )=(x +1)ln x -ax +a (a 为正实数,且为常数).

(1)若函数f (x )在区间(0,+∞)上单调递增,求实数a 的取值范围; (2)若不等式(x -1)f (x )≥0恒成立,求实数a 的取值范围.

解 (1)f (x )=(x +1)ln x -ax +a ,f ′(x )=ln x +

x +1

x

-a . 因为f (x )在(0,+∞)上单调递增,所以f ′(x )≥0,

即a ≤ln x +1x +1(x >0)恒成立.令g (x )=ln x +1x +1,则g ′(x )=x -1

x

2,

当x 变化时,g ′(x ),g (x )的变化情况如下表:

因此,g (x )min =g (1)=2,即0<a ≤2.所以a 的取值范围为(0,2]. (2)当0<a ≤2时,由(1)知,f (x )在区间(0,+∞)上单调递增.

又f (1)=0,所以当x ∈(0,1)时,f (x )<0;当x ∈(1,+∞)时,f (x )>0. 故不等式(x -1)f (x )≥0恒成立. 若a >2,则f ′(x )=

x ln x +(1-a )x +1

x

.

设p (x )=x ln x +(1-a )x +1,令p ′(x )=ln x +2-a =0,则x =e a -2

>1.

当x ∈(1,e

a -2

)时,p ′(x )<0,p (x )单调递减,

则p (x )<p (1)=2-a <0,则f ′(x )=p (x )

x

<0, 所以当x ∈(1,e

a -2

)时,f (x )单调递减,则当x ∈(1,e a -2

)时,f (x )<f (1)=0,

此时(x -1)f (x )<0,矛盾.因此,0<a ≤2.所以a 的取值范围为(0,2].

北大附中高考数学专题复习导数与微分经点答疑(四)

学科:数学 教学内容:导数与微分经点答疑(四) 11.什么是高阶导数? 我们知道函数2x y =的导数是x 2y ='.而导数x 2y ='仍是可导的,它的导数是()2y =''.这种导数的导数()''y 就称为对y 对x 的二阶导数.一般地我们有: 函数y =f (x )的导数()x f y '='仍是x 的函数,若函数()x f y '='的导数存在,则称 ()x f y '='的导数为y =f (x )的二阶导数.记作即或22dx y d y '' ().dx dy dx d dx y d y y 22??? ??=' '=''或 相应地,把y =f (x )的导数()x f '叫作函数y =f (x )的一阶导数. 同样,若二阶导数()x f y ''=''的导数存在,则称其导数为y =f (x )的三阶导数.记作 ()即或,dx y d x y 33''' ()()()()().dx y d dx d dx y d y y ,x f x f ,y y 22333???? ??=''''''=''''''='''或又记作 …… 一般地,若n -1阶导数()()()x f y 1n 1n --=的导数存在,则称其导数为y =f (x )的n 阶 导数.记作()()即或n n n n dx y d x f ,y ()()()()()()()().dx y d dx d dx y d x f x f ,y y 1n 1n n n n 1n 1n n ??? ? ??==''=----或 这里的n 称为导数()x f n 的阶数.二阶及二阶以上的导数统称为高阶导数. 若y =f (x )具有n 阶导数,也常说成函数f (x )为n 阶可导. 由以上高阶导数的定义可以看出,要求n 阶导数,需要求出n -1阶导数,要求n -1

高中高考数学专题复习《函数与导数》

高中高考数学专题复习<函数与导数> 1.下列函数中,在区间()0,+∞上是增函数的是 ( ) A .1y x = B. 12x y ?? = ??? C. 2log y x = D.2x y -= 2.函数()x x x f -= 1 的图象关于( ) A .y 轴对称 B .直线y =-x 对称 C .坐标原点对称 D .直线y =x 对称 3.下列四组函数中,表示同一函数的是( ) A .y =x -1与y .y y C .y =4lgx 与y =2lgx 2 D .y =lgx -2与y =lg x 100 4.下列函数中,既不是奇函数又不是偶函数,且在)0,(-∞上为减函数的是( ) A .x x f ?? ? ??=23)( B .1)(2+=x x f C.3)(x x f -= D.)lg()(x x f -= 5.已知0,0a b >>,且12 (2)y a b x =+为幂函数,则ab 的最大值为 A . 18 B .14 C .12 D .34 6.下列函数中哪个是幂函数( ) A .3 1-??? ??=x y B .2 2-?? ? ??=x y C .3 2-=x y D .()3 2--=x y 7.)43lg(12x x y -++=的定义域为( ) A. )43 ,21(- B. )43 ,21[- C. ),0()0,2 1(+∞?- D. ),43 []21 ,(+∞?-∞ 8.如果对数函数(2)log a y x +=在()0,x ∈+∞上是减函数,则a 的取值范围是 A.2a >- B.1a <- C.21a -<<- D.1a >- 9.曲线3 ()2f x x x =+-在0p 处的切线平行于直线41y x =-,则0p 点的坐标为( )

2018年高考理科数学全国卷二导数压轴题解析

2018年高考理科数学全国卷二导数压轴题解析 已知函数2()x f x e ax =-. (1) 若1a =,证明:当0x ≥时,()1f x ≥. (2) 若()f x 在(0,)+∞只有一个零点,求a . 题目分析: 本题主要通过函数的性质证明不等式以及判断函数零点的问题考察学生对于函数单调性以及零点存在定理性的应用,综合考察学生化归与分类讨论的数学思想,题目设置相对较易,利于选拔不同能力层次的学生。第1小问,通过对函数以及其导函数的单调性以及值域判断即可求解。官方标准答案中通过()()x g x e f x -=的变形化成2()x ax bx c e C -+++的形式,这种形式的函数求导之后仍为2()x ax bx c e -++这种形式的函数,指数函数的系数为代数函数,非常容易求解零点,并且这种变形并不影响函数零点的变化。这种变形思想值得引起注意,对以后导数命题有着很大的指引作用。但是,这种变形对大多数高考考生而言很难想到。因此,以下求解针对函数()f x 本身以及其导函数的单调性和零点问题进行讨论,始终贯穿最基本的导函数正负号与原函数单调性的关系以及零点存在性定理这些高中阶段的知识点,力求完整的解答该类题目。 题目解答: (1)若1a =,2()x f x e x =-,()2x f x e x '=-,()2x f x e ''=-. 当[0,ln 2)x ∈时,()0f x ''<,()f x '单调递减;当(ln 2,)x ∈+∞时,()0f x ''>,()f x '单调递增; 所以()(ln 2)22ln 20f x f ''≥=->,从而()f x 在[0,)+∞单调递增;所以()(0)1f x f ≥=,得证. (2)当0a ≤时,()0f x >恒成立,无零点,不合题意. 当0a >时,()2x f x e ax '=-,()2x f x e a ''=-. 当[0,ln 2)x a ∈时,()0f x ''<,()f x '单调递减;当(ln 2,)x a ∈+∞时,()0f x ''>,()f x '单调递增;所以()(ln 2)2(1ln 2)f x f a a a ''≥=-. 当02 e a <≤ 时,()0f x '≥,从而()f x 在[0,)+∞单调递增,()(0)1f x f ≥=,在(0,)+∞无零点,不合题意.

高三数学专题复习 函数的零点与导数的应用关系

高三数学专题复习 函数的零点与导数的应用关系 21、(本题满分14分) 已知函数1()ln ,()f x a x a R x =-∈其中 (1)设()(),h x f x x =+讨论()h x 的单调性。 (2)若函数()f x 有唯一的零点,求a 取值范围。 21.解:(1)1()ln h x a x x x =-+,定义域为(0,)+∞………………1分 22211()1a ax x h x x x x ++'=++=………………2分 令22()1,4g x x ax a =++?=- 当0?≤,即22a -≤≤时()0g x ≥,()0h x '≥此时()h x 在(0,)+∞上单调递增。………………4分 当0?>即2a <-或2a >时,由()0g x =得1x =,2x = ………………5分 若2a >则10x <又1210x x =>所以20x < 故()0h x '>在(0,)+∞上恒成立 所以()h x 在(0,)+∞单调递增……………………6分 若2a <-则20x >又1210x x =>所以20x > 此时当1(0,)x x ∈时()0h x '>;当12(,)x x x ∈时()0h x '<当2(,)x x ∈+∞时()0h x '> 故()h x 在1(0,)x ,2(,)x +∞上单调递增,在12(,)x x 单调递减……………………7分 综上,当2a ≥-时()h x 在(0,)+∞上单调递增 当2a <-时()h x 在1(0,)x ,2(,)x +∞单调递增,在12(,)x x 单调递减……………8分 (2)方法1:问题等价于1ln a x x = 有唯一实根 显然0a ≠则关于x 的方程1ln x x a =有唯一实根……………10分 构造函数()ln x x x ?=,则()1ln x x ?'=+ 由0ln 1'=+=x ?,得e x 1=

函数与导数专题复习

函数与导数专题复习 类型一 导数的定义 运算及几何意义 例1:已知函数)(x f 的导函数为)('x f ,且满足x xf x f ln )1(2)(' +=,则=)1('f ( ) A .-e B.-1 C.1 D.e 解:x f x f 1)1(2)(''+=,1)1(1)1(2)1('''-=∴+=f f f 【评析与探究】求值常用方程思想,利用求导寻求)('x f 的方程是求解本题的关键。 变式训练1 曲线33+-=x x y 在点(1,3)处的切线方程为 类型二 利用导数求解函数的单调性 例2:d cx bx x x f +++= 233 1)(何时有两个极值,何时无极值?)(x f 恒增的条件是什么? 解:,2)(2'c bx x x f ++=当0442>-=?c b 时, 即c b >2时,0)('=x f 有两个异根2,1x x ,由)('x f y =的图像知,在2,1x x 的左右两侧)('x f 异号,故2,1x x 是极值点,此时)(x f 有两个极值。 当c b =2时,0)('=x f 有实数根0x ,由)('x f y =的图像知,在0x 左右两侧)(' x f 同号,故0x 不是)(x f 的极值点 当c b <2时,0)(' =x f 无根,当然无极值点 综上所述,当时c b ≤2,)(x f 恒增。 【评析与探究】①此题恒增条件c b ≤2易掉“=”号,②c b =2 时,根0x 不是极值点也易错。 变式训练2 已知函数b x x g ax x x f +=+=232)(,)(,它们的图像在1=x 处有相同的切线 ⑴求函数)(x f 和)(x g 的解析式;

2007——2014高考数学新课标卷(理)函数与导数压轴题汇总

2007——2014高考数学新课标卷(理)函数与导数综合大题 【2007新课标卷(海南宁夏卷)】 21.(本小题满分12分) 设函数2()ln()f x x a x =++ (I )若当1x =-时,()f x 取得极值,求a 的值,并讨论()f x 的单调性; (II )若()f x 存在极值,求a 的取值范围,并证明所有极值之和大于e ln 2 . 【解析】(Ⅰ)1()2f x x x a '= ++,依题意有(1)0f '-=,故32a =. 从而2231(21)(1) ()3322 x x x x f x x x ++++'==++. ()f x 的定义域为32?? -+ ??? ,∞,当312x -<<-时,()0f x '>; 当1 12 x -<<-时,()0f x '<; 当1 2 x >- 时,()0f x '>. 从而,()f x 分别在区间3 1122????---+ ? ?????,,, ∞单调增加,在区间112?? -- ??? ,单调减少. (Ⅱ)()f x 的定义域为()a -+,∞,2221 ()x ax f x x a ++'=+. 方程2 2210x ax ++=的判别式2 48a ?=-. (ⅰ)若0?< ,即a << ()f x 的定义域内()0f x '>,故()f x 的极值. (ⅱ)若0?= ,则a a = 若a = ()x ∈+ ,2 ()f x '= . 当x =时,()0f x '=,

当2 x ? ??∈-+ ? ????? ,∞时, ()0f x '>,所以()f x 无极值. 若a =)x ∈+,()0f x '= >,()f x 也无极值. (ⅲ)若0?>,即a > a <22210x ax ++=有两个不同的实根 1x = 2x = 当a <12x a x a <-<-,,从而()f x '有()f x 的定义域内没有零点, 故()f x 无极值. 当a > 1x a >-,2x a >-,()f x '在()f x 的定义域内有两个不同的零点, 由根值判别方法知()f x 在12x x x x ==,取得极值. 综上,()f x 存在极值时,a 的取值范围为)+. ()f x 的极值之和为 2221211221()()ln()ln()ln 11ln 2ln 22 e f x f x x a x x a x a +=+++++=+->-=. 【2008新课标卷(海南宁夏卷)】 21.(本小题满分12分) 设函数1 ()()f x ax a b x b =+ ∈+Z ,,曲线()y f x =在点(2(2))f ,处的切线方程为y =3. (Ⅰ)求()f x 的解析式: (Ⅱ)证明:函数()y f x =的图像是一个中心对称图形,并求其对称中心; (Ⅲ)证明:曲线()y f x =上任一点的切线与直线x =1和直线y =x 所围三角形的面积为定值,并求出此定值. 21.解:(Ⅰ)2 1 ()() f x a x b '=- +,

高三数学一轮复习 导数的综合应用

导数的综合应用 一、选择题 1.已知函数f(x)=x2+mx+ln x是单调递增函数,则m的取值范围是( B ) (A)m>-2(B)m≥-2 (C)m<2 (D)m≤2 解析:函数定义域为(0,+∞), 又f'(x)=2x+m+. 依题意有f'(x)=2x+m+≥0在(0,+∞)上恒成立, ∴m≥-恒成立,设g(x)=-, 则g(x)=-≤-2, 当且仅当x=时等号成立. 故m≥-2, 故选B. 2.(2013洛阳统考)函数f(x)的定义域是R,f(0)=2,对任意x∈R,f(x)+f'(x)>1,则不等式 e x·f(x)>e x+1的解集为( A ) (A){x|x>0} (B){x|x<0} (C){x|x<-1或x>1} (D){x|x<-1或0e x-e x=0, 所以g(x)=e x·f(x)-e x为R上的增函数. 又因为g(0)=e0·f(0)-e0=1, 所以原不等式转化为g(x)>g(0), 解得x>0. 故选A. 3.如图所示,一个正五角星薄片(其对称轴与水面垂直)匀速地升出水面,记t时刻五角星露出水面部分的图形面积为S(t)(S(0)=0),则导函数y=S'(t)的图象大致为( A )

解析:由导数的定义知,S'(t0)表示面积函数S(t0)在t0时刻的瞬时变化率.如图所示,正五角星薄片中首先露出水面的是区域Ⅰ,此时其面积S(t)在逐渐增大,且增长速度越来越快,故其瞬时变化率S'(t)也应逐渐增大;当露出的是区域Ⅱ时,此时的S(t)应突然增大,然后增长速度减慢,但仍为增函数,故其瞬时变化率S'(t)也随之突然变大,再逐渐变小,但S'(t)>0(故可排除选项B);当五角星薄片全部露出水面后,S(t)的值不再变化,故其导数值S'(t)最终应等于0,符合上述特征的只有选项A. 4.已知f(x)是定义域为R的奇函数,f(-4)=-1,f(x)的导函数f'(x)的图象如图所示.若两正 数a,b满足f(a+2b)<1,则的取值范围是( B ) (A)(B) (C)(-1,0) (D)(-∞,-1) 解析:因为f(x)是定义域为R的奇函数,f(-4)=-1,所以f(-4)=-f(4),所以f(4)=1,所以f(a+2b)

2014高考二轮复习函数与导数专题(理科普通班)

肥东锦弘中学2014届高三二轮复习专题二——函数与导数 一 函数的概念 1 函数) 12(log 1)(2 1+=x x f 的定义域是 2 函数)(x f 的定义域是][2,0,则函数x x f x g ln )2()(=的定义域是 3 函数?????<+≥=4 ),1(4,)21()(x x f x x f x ,则)5log 1(2+f 的值为 4 求下列函数的值域 (1)1(0)y x x x =+>; (2)4 32++=x x x y (3)2552+++=x x x y ; (4)22232(0)(1) k k y k k ++=>+ 5 设函数2()2()g x x x R =-∈,()4()()()()g x x x g x f x g x x x g x +++-=+-a a a x g x f x x 且1≠a ,若a g =)2(,则=)2(f 3 已知定义在R 的函数)(x f ,且函数)3(-=x f y 的图像关于点)(0,3对称,当0≥x 时,x x x f 2)(2+=,若)()2(2a f a f >-,则实数a 的取值范围 4 设函数1 sin )1()(22+++=x x x x f 的最大值是M ,最小值是m ,则=+m M 5 已知定义在R 上的偶函数)(x f 满足)2()()4(f x f x f +=+,且在区间[0,2]上是减函数,有下列命题: (1)0)2(=f ; (2) 函数)(x f 的图象关于直线4-=x 对称; (3)函数)(x f 在(8,10)上单调递增; (4)若关于x 的方程m x f =)(在区间[-6,2]的两根为21,x x ,则这两根之和为-8.

高三数学导数压轴题

导数压轴 一.解答题(共20小题) 1.已知函数f(x)=e x(1+alnx),设f'(x)为f(x)的导函数. (1)设g(x)=e﹣x f(x)+x2﹣x在区间[1,2]上单调递增,求a的取值范围; (2)若a>2时,函数f(x)的零点为x0,函f′(x)的极小值点为x1,求证:x0>x1. 2.设. (1)求证:当x≥1时,f(x)≥0恒成立; (2)讨论关于x的方程根的个数. 3.已知函数f(x)=﹣x2+ax+a﹣e﹣x+1(a∈R).

(1)当a=1时,判断g(x)=e x f(x)的单调性; (2)若函数f(x)无零点,求a的取值范围. 4.已知函数. (1)求函数f(x)的单调区间; (2)若存在成立,求整数a的最小值.5.已知函数f(x)=e x﹣lnx+ax(a∈R).

(Ⅰ)当a=﹣e+1时,求函数f(x)的单调区间; (Ⅱ)当a≥﹣1时,求证:f(x)>0. 6.已知函数f(x)=e x﹣x2﹣ax﹣1. (Ⅰ)若f(x)在定义域内单调递增,求实数a的范围; (Ⅱ)设函数g(x)=xf(x)﹣e x+x3+x,若g(x)至多有一个极值点,求a的取值集合.7.已知函数f(x)=x﹣1﹣lnx﹣a(x﹣1)2(a∈R).

(2)若对?x∈(0,+∞),f(x)≥0,求实数a的取值范围. 8.设f′(x)是函数f(x)的导函数,我们把使f′(x)=x的实数x叫做函数y=f(x)的好点.已知函数f(x)=. (Ⅰ)若0是函数f(x)的好点,求a; (Ⅱ)若函数f(x)不存在好点,求a的取值范围. 9.已知函数f(x)=lnx+ax2+(a+2)x+2(a为常数).

高考数学 导数及其应用的典型例题

第二部分 导数、微分及其导数的应用 知识汇总 一、求导数方法 1.利用定义求导数 2.导数的四则运算法则 3.复合函数的求导法则 若)(u f y =与)(x u φ=均可导,则[])(x f y φ=也可导,且dx du du dy dx dy ? = 即 [])()(x x f y φφ'?'=' 4.反函数的求导法则 若)(x f y =与)(y x φ=互为反函数,且)(y φ单调、可导,则 )(1)(y x f φ'= ',即dy dx dx dy 1 = 5.隐函数求导法 求由方程0),(=y x F 确定的隐函数 )(x f y =的导数dx dy 。只需将方程0),(=y x F 两边同时对x 求导(注意其中变量y 是x 的函数),然后解出 dx dy 即可。 6.对数求导法 对数求导法是先取对数,然后按隐函数求导数的方法来求导数。对数求导法主要解决两类函数的求导数问题: (1)幂指数函数y=)()(x v x u ;(2)由若干个因子的乘积或商的显函数,如 y= 3 4 )3(52)2)(1(---++x x x x x ,3 ) 2)(53() 32)(1(--+-=x x x x y ,5 5 2 2 5 +-=x x y 等等。 7.由参数方程所确定函数的求导法则 设由参数方程 ? ? ?==)() (t y t x ?φ ),(βα∈t 确定的函数为y=f(x),其中)(),(t t ?φ

可导,且)(t φ'≠0,则y=f(x)可导,且 dt dx dt dy t t dx dy =''=)()(φ? 8.求高阶导数的方法 二、求导数公式 1.基本初等函数求导公式 (1) 0)(='C (2) 1 )(-='μμμx x (3) x x cos )(sin =' (4) x x sin )(cos -=' (5) x x 2 sec )(tan =' (6) x x 2csc )(cot -=' (7) x x x tan sec )(sec =' (8) x x x cot csc )(csc -=' (9) a a a x x ln )(=' (10) (e )e x x '= (11) a x x a ln 1 )(log = ' (12) x x 1)(ln = ', (13) 211)(arcsin x x -= ' (14) 211)(arccos x x -- =' (15) 21(arctan )1x x '= + (16) 21(arccot )1x x '=- + 2.常见函数的高阶导数 (1) n n x n x -+-?-?-?=αα αααα)1()2()1()() ( (2) x n x e e =) () ( (3) ()()ln x n x n a a a = (4) () (sin ) sin 2n x x n π? ?=+? ??? (5) ??? ? ??+=2cos )(cos )(πn x x n (6) () 1 (1)!ln()(1) ()n n n n a x a x --+=-+ (7) 1 )() (!)1()1(++-=+n n n n b ax a n b ax

(完整)高考文科数学导数专题复习

高考文科数学导数专题复习 第1讲 变化率与导数、导数的计算 知 识 梳 理 1.导数的概念 (1)函数y =f (x )在x =x 0处的导数f ′(x 0)或y ′|x =x 0,即f ′(x 0)=0 lim x ?→f (x 0+Δx )-f (x 0) Δx . (2)函数f (x )的导函数f ′(x )=0 lim x ?→f (x +Δx )-f (x ) Δx 为f (x )的导函数. 2.导数的几何意义函数y =f (x )在点x 0处的导数的几何意义,就是曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线的斜率,过点P 的切线方程为y -y 0=f ′(x 0)(x -x 0). 3.基本初等函数的导数公式 4.导数的运算法则若f ′(x ),g ′(x )存在,则有: 考点一 导数的计算 【例1】 求下列函数的导数: (1)y =e x ln x ;(2)y =x ? ?? ??x 2+1x +1x 3; 解 (1)y ′=(e x )′ln x +e x (ln x )′=e x ln x +e x 1x =? ?? ??ln x +1x e x .(2)因为y =x 3 +1+1x 2, 所以y ′=(x 3)′+(1)′+? ?? ??1x 2′=3x 2 -2x 3. 【训练1】 (1) 已知函数f (x )的导函数为f ′(x ),且满足f (x )=2x ·f ′(1)+ln x ,则f ′(1)等于( ) A.-e B.-1 C.1 D.e 解析 由f (x )=2xf ′(1)+ln x ,得f ′(x )=2f ′(1)+1 x ,∴f ′(1)=2f ′(1)+1,则f ′(1)=-1.答案 B (2)(2015·天津卷)已知函数f (x )=ax ln x ,x ∈(0,+∞),其中a 为实数,f ′(x )为f (x )的导函数.若f ′(1)=3,则a 的值为________. (2)f ′(x )=a ? ?? ??ln x +x ·1x =a (1+ln x ).由于f ′(1)=a (1+ln 1)=a ,又f ′(1)=3,所以a =3.答案 (2)3 考点二 导数的几何意义 命题角度一 求切线方程 【例2】 (2016·全国Ⅲ卷)已知f (x )为偶函数,当x ≤0时,f (x )=e -x -1 -x ,则曲线y =f (x )在点(1,2)处的 切线方程是________.解析 (1)设x >0,则-x <0,f (-x )=e x -1 +x .又f (x )为偶函数,f (x )=f (-x )=e x -1 +x , 所以当x >0时,f (x )=e x -1 +x .因此,当x >0时,f ′(x )=e x -1 +1,f ′(1)=e 0 +1=2.则曲线y =f (x )在点(1, 2)处的切线的斜率为f ′(1)=2,所以切线方程为y -2=2(x -1),即2x -y =0. 答案 2x -y =0 【训练2】(2017·威海质检)已知函数f (x )=x ln x ,若直线l 过点(0,-1),并且与曲线y =f (x )相切,则直线l 的方程为( )A.x +y -1=0 B.x -y -1=0 C.x +y +1=0 D.x -y +1=0

高中数学导数的应用——极值与最值专项训练题(全)

高中数学专题训练 导数的应用——极值与最值一、选择题 1.函数y=ax3+bx2取得极大值和极小值时的x的值分别为0和1 3,则() A.a-2b=0B.2a-b=0 C.2a+b=0 D.a+2b=0 答案 D 解析y′=3ax2+2bx,据题意, 0、1 3是方程3ax 2+2bx=0的两根 ∴-2b 3a= 1 3,∴a+2b=0. 2.当函数y=x·2x取极小值时,x=() A. 1 ln2B.- 1 ln2 C.-ln2 D.ln2 答案 B 解析由y=x·2x得y′=2x+x·2x·ln2 令y′=0得2x(1+x·ln2)=0 ∵2x>0,∴x=- 1 ln2 3.函数f(x)=x3-3bx+3b在(0,1)内有极小值,则() A.0<b<1 B.b<1 C.b>0 D.b<1 2 答案 A 解析f(x)在(0,1)内有极小值,则f′(x)=3x2-3b在(0,1)上先负后正,∴f′(0)=-3b<0, ∴b>0,f′(1)=3-3b>0,∴b<1 综上,b的范围为0<b<1 4.连续函数f(x)的导函数为f′(x),若(x+1)·f′(x)>0,则下列结论中正确的是() A.x=-1一定是函数f(x)的极大值点 B.x=-1一定是函数f(x)的极小值点 C.x=-1不是函数f(x)的极值点 D.x=-1不一定是函数f(x)的极值点 答案 B 解析x>-1时,f′(x)>0 x<-1时,f′(x)<0 ∴连续函数f(x)在(-∞,-1)单减,在(-1,+∞)单增,∴x=-1为极小值点.

5.函数y =x 33+x 2-3x -4在[0,2]上的最小值是( ) A .-173 B .-103 C .-4 D .-643 答案 A 解析 y ′=x 2+2x -3. 令y ′=x 2+2x -3=0,x =-3或x =1为极值点. 当x ∈[0,1]时,y ′<0.当x ∈[1,2]时,y ′>0,所以当x =1时,函数取得极小值,也为最小值. ∴当x =1时,y min =-173. 6.函数f (x )的导函数f ′(x )的图象,如右图所示,则( ) A .x =1是最小值点 B .x =0是极小值点 C .x =2是极小值点 D .函数f (x )在(1,2)上单增 答案 C 解析 由导数图象可知,x =0,x =2为两极值点,x =0为极大值点,x =2为极小值点,选C. 7.已知函数f (x )=12x 3-x 2-72x ,则f (-a 2)与f (-1)的大小关系为( ) A .f (-a 2)≤f (-1) B .f (-a 2)

高考理科数学数学导数专题复习

高考理科数学数学导数专 题复习 Last revision date: 13 December 2020.

高考数学导数专题复习 考试内容 导数的背影.导数的概念.多项式函数的导数. 利用导数研究函数的单调性和极值.函数的最大值和最小值.证明不等式恒成立 考试要求: (1)了解导数概念的某些实际背景. (2)理解导数的几何意义. (3)掌握常用函数导数公式,会求多项式函数的导数.(4)理解极大值、极小值、最大值、最小值的概念,并会用导数求多项式函数的单调区间、极大值、极小值及闭区间上的最大值和最小值.(5)会利用导数求某些简单实际问题的最大值和最小值. (6)会利用导数证明不等式恒成立问题及相关问题 知识要点 在0x 处有增 称为函数,即 f 2. 函数)(x f y =在点0x 处连续与点0x 处可导的关系: ⑴函数)(x f y =在点0x 处连续是)(x f y =在点0x 处可导的必要不充分条件. 可以证明,如果)(x f y =在点0x 处可导,那么)(x f y =点0x 处连续. 事实上,令x x x ?+=0,则0x x →相当于0→?x . 于是)]()()([lim )(lim )(lim 0000 00 x f x f x x f x x f x f x x x x +-+=?+=→?→?→ ).()(0)()(lim lim ) ()(lim )]()()([ lim 000'0000000000 x f x f x f x f x x f x x f x f x x x f x x f x x x x =+?=+??-?+=+???-?+=→?→?→?→?⑵如果 )(x f y =点0x 处连续,那么)(x f y =在点0x 处可导,是不成立的.

高考理科数学全国卷三导数压轴题解析

2018年高考理科数学全国卷三导数压轴题解析 已知函数2()(2)ln(1)2f x x ax x x =+++- (1) 若0a =,证明:当10x -<<时,()0f x <;当0x >时,()0f x >; (2) 若0x =是()f x 的极大值点,求a . 考点分析 综合历年试题来看,全国卷理科数学题目中,全国卷三的题目相对容易。但在2018年全国卷三的考察中,很多考生反应其中的导数压轴题并不是非常容易上手。第1小问,主要通过函数的单调性证明不等式,第2小问以函数极值点的判断为切入点,综合考察复杂含参变量函数的单调性以及零点问题,对思维能力(化归思想与分类讨论)的要求较高。 具体而言,第1问,给定参数a 的值,证明函数值与0这一特殊值的大小关系,结合函数以及其导函数的单调性,比较容易证明,这也是大多数考生拿到题目的第一思维方式,比较常规。如果能结合给定函数中20x +>这一隐藏特点,把ln(1)x +前面的系数化为1,判断ln(1)x +与2/(2)x x +之间的大小关系,仅通过一次求导即可把超越函数化为求解零点比较容易的代数函数,解法更加容易,思维比较巧妙。总体来讲,题目设置比较灵活,不同能力层次的学生皆可上手。 理解什么是函数的极值点是解决第2问的关键。极值点与导数为0点之间有什么关系:对于任意函数,在极值点,导函数一定等于0么(存在不存在)?导函数等于0的点一定是函数的极值点么?因此,任何不结合函数的单调性而去空谈函数极值点的行为都是莽撞与武断的。在本题目中,0x =是()f x 的极大值点的充要条件是存在10δ<和20δ>使得对于任意1(,0)x δ∈都满足()(0)=0f x f <( 或者()f x 单调递增),对于任意2(0,)x δ∈都满足()(0)=0f x f <( 或者()f x 单调递减),因此解答本题的关键是讨论函数()f x 在0x =附近的单调性或者判断()f x 与(0)f 的大小关系。题目中并没有限定参数a 的取值范围,所以要对实数范围内不同a 取值时的情况都进行分类讨论。在第1小问的基础上,可以很容易判断0a =以及0a >时并不能满足极大值点的要求,难点是在于判断0a <时的情况。官方标准答案中将问题等价转化为讨论函数2 ()ln(1)/(2)h x x x x =+++在0x =点的极值情况,非常巧妙,但是思维跨度比较大,在时间相对紧张的选拔性考试中大多数考生很难想到。需要说明的是,官方答案中的函数命题等价转化思想需要引起大家的重视,这种思想在2018年全国卷2以及2011年新课标卷1的压轴题中均有体现,这可能是今后导数压轴题型的重要命题趋势,对学生概念理解以及思维变通的能力要求更高,符合高考命题的思想。 下面就a 值变化对函数()f x 本身在0x =附近的单调性以及极值点变化情况进行详细讨论。

高三数学重点知识:导数及其应用

2019年高三数学重点知识:导数及其应用查字典数学网高中频道收集和整理了2019年高三数学重点知识:导数及其应用,以便高中生在高考备考过程中更好的梳理知识,轻松备战。祝大家暑假快乐。 一基础再现 考点87简单复合函数的导数 1.曲线在点处的切线方程为____________。 2.已知函数和的图象在处的切线互相平行,则=________. 3.(宁夏、海南卷)设函数 (Ⅰ)讨论的单调性;(Ⅱ)求在区间的最大值和最小值. 考点88定积分 4.计算 5.(1);(2) 6. 计算= 7.___________ 8.求由曲线y=x3,直线x=1,x=2及y=0所围成的曲边梯形的面积. 二感悟解答 1.答案: 2.答案:6 3.解:的定义域为. 当时,;当时,;当时,.

从而,分别在区间,单调增,在区间单调减. (Ⅱ)由(Ⅰ)知在区间的最小值为. 又. 所以在区间的最大值为. 4.答案:6 5.答案:(1) 死记硬背是一种传统的教学方式,在我国有悠久的历史。但随着素质教育的开展,死记硬背被作为一种僵化的、阻碍学生能力发展的教学方式,渐渐为人们所摒弃;而另一方面,老师们又为提高学生的语文素养煞费苦心。其实,只要应用得当,“死记硬背”与提高学生素质并不矛盾。相反,它恰是提高学生语文水平的重要前提和基础。 (2)利用导数的几何意义:与x=0,x=2所围图形是以(0,0)为圆心,2为半径的四分之一个圆,其面积即为(图略) 观察内容的选择,我本着先静后动,由近及远的原则,有目的、有计划的先安排与幼儿生活接近的,能理解的观察内容。随机观察也是不可少的,是相当有趣的,如蜻蜓、蚯蚓、毛毛虫等,孩子一边观察,一边提问,兴趣很浓。我提供的观察对象,注意形象逼真,色彩鲜明,大小适中,引导幼儿多角度多层面地进行观察,保证每个幼儿看得到,看得清。看得清才能说得正确。在观察过程中指导。我注意帮助幼儿学习正确的观察方法,即按顺序观察和抓住事物的不同特征重

高考数学导数专题复习(基础精心整理)学生版

导数专题复习(基础精心整理)学生版 【基础知识】 1.导数定义:在点处的导数记作k = 相应的切线方程是))((000x x x f y y -'=- 2.常见函数的导数公式: ①;②;③;④; ⑤;⑥;⑦;⑧ 。 3.导数的四则运算法则: (1) (2) (3) 4.导数的应用: (1)利用导数判断函数单调性: ①是增函数;②为减函数;③为常数; (2)利用导数求极值:①求导数;②求方程的根;③列表得极值(判断零点两边的导函数的正负)。 (3)利用导数求最值:比较端点值和极值 【基本题型】 一、求()y f x =在0x 处的导数的步骤:(1)求函数的改变量()()00y f x x f x ?=+?-;(2)求平均变化率 ()()00f x x f x y x x +?-?=?V ;(3)取极限,得导数()00lim x y f x x →?'=?V 。 例1..已知x f x f x x f x ?-?+=→?) 2()2(lim ,1)(0则的值是( ) A. 41- B. 2 C. 4 1 D. -2 变式1:()()()为则设h f h f f h 233lim ,430 --='→( ) A .-1 B.-2 C .-3 D .1 二、导数的几何意义 ()f x 0x x x f x x f x f x x y x ?-?+='=='→?) ()(lim )(|000 00'0C ='1()n n x nx -='(sin )cos x x ='(cos )sin x x =-'()ln x x a a a =x x e e =')('1(log )ln a x x a =x x 1 )(ln '= )()()()(])()(['+'='x g x f x g x f x g x f 2)()()()()()()(x g x g x f x g x f x g x f ' -'=' ??? ? ??' ?'='x u u f x u f ))(()(0)(x f x f ?>')(0)(x f x f ?<')(0)(x f x f ?≡')(x f '0)(='x f

函数与导数专题复习(精编)

函数与导数专题复习【知识网络】

第1课时 客观题中的函数常见题型 【典例分析】 题型一、函数的解析式 例1.(2010年高考陕西卷理科5)已知函数?????≥+<+=1 ,1 ,12)(2x ax x x x f x ,若((0))f f =4a , 则实数a =( ) (A ) 12 (B )4 5 (C) 2 (D ) 9 题型二、函数的定义域与值域 例2.(2009年江西卷)函数2 34 y x x = --+的定义域为( ) A .(4,1)-- B .(4,1)- C .(1,1)- D .(1,1]- 例3.(2008年江西卷)若函数()y f x =的值域是1,32?????? ,则函数()()1 ()F x f x f x =+ 的值域是( ) A .[21,3] B .[2,310] C .[25,310] D .[3,3 10] 整理:求函数值域的方法: (1) 观察法:观察函数特点 (2) 图像法:一元二次函数, 对勾函数, 指数函数, 对数函数, 三角函数 (3) 分离常数 (4) 换元法

题型三、函数的性质(奇偶性、单调性与周期性) 例4.(2010年高考山东卷理科4)设f(x)为定义在R 上的奇函数,当x ≥0时,f(x)=2x +2x+b(b 为常数),则f(-1)= (A) 3 (B) 1 (C)-1 (D)-3 例5.(2010年高考江西卷理科9)给出下列三个命题: ①函数11cos ln 21cos x y x -= +与ln tan 2 x y =是同一函数; ②若函数()y f x =与()y g x =的图像关于直线y x =对称,则函数(2)y f x =与 1 ()2 y g x =的图像也关于直线y x =对称; ③若奇函数()f x 对定义域内任意x 都有()(2)f x f x =-,则()f x 为周期函数. 其中真命题是 A .①② B .①③ C .②③ D .② 题型四、函数图像的应用 例6.(2010年高考山东卷理科11)函数y =2x -2 x 的图像大致是 题型五、函数的最值与参数的取值范围 例7.(2010年高考江苏卷试题14)将边长为1m 正三角形薄片,沿一条平行于底边的 直线剪成两块,其中一块是梯形,记2 (S =梯形的周长) 梯形的面积 ,则S 的最小值是_______.

高中数学专题复习:专题复习(六)——函数与导数

专题复习(六)—— 函数与导数 (一)知识梳理 1.导数的概念 (1)函数y =f (x )在x =x 0处的导数 一般地,函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率是lim Δx →0 Δy Δx =lim Δx →0 f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx ,我们称它为函数y =f (x )在x =x 0处的导数,记作f ′(x 0)或y ′|x =x 0,即f ′(x 0)=lim Δx →0 Δy Δx =lim Δx →0 f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx . (2)导数的几何意义 函数f (x )在x =x 0处的导数就是曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线的斜率. (3)函数f (x )的导函数 称函数f ′(x )=lim Δx →0 f (x +Δx )-f (x ) Δx 为f (x )的导函数. 2.基本初等函数的导数公式 3.导数的运算法则 (1)[f (x )±g (x )]′=f ′(x )±g ′(x ); (2)[f (x )·g (x )]′=f ′(x )g (x )+f (x )g ′(x ); (3)????f (x )g (x )′=f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )[g (x )]2(g (x )≠0). 4.函数的单调性与导数的关系 已知函数f (x )在某个区间内可导,则 (1)如果f ′(x )>0,那么函数y =f (x )在这个区间内单调递增; (2)如果f ′(x )<0,那么函数y =f (x )在这个区间内单调递减; (3)若f ′(x )=0恒成立,则f (x )在这个区间内是常数函数. 5.理清导数与函数单调性的关系

(完整版)高中数学导数压轴题专题训练

高中数学导数尖子生辅导(填选压轴) 一.选择题(共30小题) 1.(2013?文昌模拟)如图是f(x)=x3+bx2+cx+d的图象,则x12+x22的值是() A.B.C.D. 考点:利用导数研究函数的极值;函数的图象与图象变化. 专题:计算题;压轴题;数形结合. 分析:先利用图象得:f(x)=x(x+1)(x﹣2)=x3﹣x2﹣2x,求出其导函数,利用x1,x2是原函数的极值点,求出x1+x2=,,即可求得结论. 解答:解:由图得:f(x)=x(x+1)(x﹣2)=x3﹣x2﹣2x, ∴f'(x)=3x2﹣2x﹣2 ∵x1,x2是原函数的极值点 所以有x1+x2=,, 故x12+x22=(x1+x2)2﹣2x1x2==. 故选D. 点评:本题主要考查利用函数图象找到对应结论以及利用导数研究函数的极值,是对基础知识的考查,属于基础题. 2.(2013?乐山二模)定义方程f(x)=f′(x)的实数根x0叫做函数f(x)的“新驻点”,若函数g(x)=x,h(x)=ln(x+1),φ(x)=x3﹣1的“新驻点”分别为α,β,γ,则α,β,γ的大小关系为() A.α>β>γB.β>α>γC.γ>α>βD.β>γ>α 考点:导数的运算. 专题:压轴题;新定义. 分析:分别对g(x),h(x),φ(x)求导,令g′(x)=g(x),h′(x)=h(x),φ′(x)=φ(x),则它们的根分别为α,β,γ,即α=1,ln(β+1)=,γ3﹣1=3γ2,然后分别讨论β、γ的取值范围即可. 解答: 解:∵g′(x)=1,h′(x)=,φ′(x)=3x2, 由题意得: α=1,ln(β+1)=,γ3﹣1=3γ2, ①∵ln(β+1)=, ∴(β+1)β+1=e, 当β≥1时,β+1≥2, ∴β+1≤<2, ∴β<1,这与β≥1矛盾, ∴0<β<1; ②∵γ3﹣1=3γ2,且γ=0时等式不成立,

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