当前位置:文档之家› 2016函数与导数一轮复习建议1

2016函数与导数一轮复习建议1

2016届函数导数一轮复习要点分析

北京市第八十中学 潘荣杰

本章重点复习内容(概念复习 概念综合应用)

函数概念、函数性质(单调性、奇偶性、周期性)、幂函数、指数函数、对数函数的基本性质与运算、函数应用(零点、二分法)、函数图象变换、导数概念与导数应用(积分)

复习要点分析

(1)深刻理解函数概念,注重概念的本质,特别是函数的多种表示,注重函数三要素考查(求定义域、值域、解析式)。

函数的表示:解析法、列表法与图像法,特别是对分段函数的理解 1、【2007年北京】已知函数()()x g x f ,分别由下表给出:

则()[]1g f 的值 1 ;满足()[]()[]x f g x g f >的x 的值 2 .

2、【13北京文13】函数1

2log ,1()2,

1x

x x f x x ≥??=??

()lg(1),1x x f x x

x x ?

+-≥?=??+

,则((3))f f -= ,()f x 的最小值是 .【答案】0,3-22.

4.【2015高考浙江理7】存在函数()f x 满足,对任意x R ∈都有 ( )

A. (sin 2)sin f x x =

B. 2

(sin 2)f x x x =+ C. 2(1)1f x x +=+ D. 2

(2)1f x x x +=+

【答案】D.

(2)指数、对数运算

1、【2015高考浙江理12】若4log 3a =,则22a

a

-+= .

【答案】33

4

. 由log b a a N b N =?= 可知log ,log a N

b a a N a b ==

定义怎么考都不过分

2、【2015高考新课标2理5】 设函数21

1log (2),1,()2,1,

x x x f x x -+-

≥?,2(2)(log 12)f f -+= ( )

A .3

B .6

C .9

D .12 【答案】C

(3)核心考查是函数性质:单调性、奇偶性、周期性 举例:概念再认识、再应用

★单调性:1、判断函数单调性的常用方法 (1) 定义法:

1、(06北京)(31)4,1

()log ,1a a x a x f x x x -+

是R 上的减函数,则a 的取值范围是( C )

(A )(0,1) (B )1(0,)3

(C ))31,71[ (D )1[,1)7

(2) 数形结合法:利用函数的图象;

2、(2014北京理2)下列函数中,在区间(0,)+∞上为增函数的是( )

.A y = 2

.(1)B y x

=- .2x C y -= 0.5.l o g (1)D y x =+ 3、(2014北京文2)下列函数中,定义域是R 且为增函数的是( )

A.x

y e -= B.y x = C.ln y x = D.y x =

(3) 定义法的等价方法:设x 1、x 2是函数f (x )的定义域的子区间上的任意两个自变量, 则12121212

()()

()[()()]00f x f x x x f x f x x x --->?

>-?f (x )是该区间上的增函数.

4、(05北京)对于函数()f x 定义域中任意的1x ,2x 12()x x ≠,有如下结论: ①1212()()()f x x f x f x +=+; ② 1212()()()f x x f x f x ?=+; ③

1212

()()

f x f x x x -->0; ④1212()()()22x x f x f x f ++<. 当()l

g f x x =时,上述结论中正确结论的序号是 .②③ (4) 利用导数判断

(5)设(),()f x g x 在某区间上都是增(减)函数,则()()f x g x +在该区间上是增(减)函数.

5、【2015高考湖南理5】设函数()ln(1)ln(1)f x x x =+--,则()f x 是 ( ) A.奇函数,且在(0,1)上是增函数 B. 奇函数,且在(0,1)上是减函数 C. 偶函数,且在(0,1)上是增函数 D. 偶函数,且在(0,1)上是减函数 【答案】A.

6、(14湖南理10)已知函数())0(2

1

2<-

+=x e x x f x 与())ln(2a x x x g ++=图象上存在关于y 轴对称的点,则a 的取值范围是( B ) A. )1,

(e -∞ B. ),(e -∞ C. ),1(e e - D. )1,(e

e - (6)复合函数单调性的规律

7、(14天津4)函数()()

212

log 4f x x =-的单调递增区间是( D )

(A )()0,+¥ (B )(),0-¥ (C )()2,+¥ (D )(),2-?

2、函数单调性的应用

(1) 比较实数的大小;(2) 求函数的值域或最值;(3) 解不等式;(4) 作函数的图象. (5)零点问题、方程问题 举例比较大小

1、(14辽宁文理科3)已知1

3

2a -=,2

1211

log ,log 33

b c ==,则( ) A .a b c >> B .a c b >> C .c a b >> D .c b a >> 【答案】C

2、(2014安徽文5)设7log 3=a ,1.12=b ,1

.38.0=c 则( B )

(A)c a b << (B)b a c << (C)a b c << (D)b c a <<

3、(14山东5)已知实数,x y 满足x y a a <(01a <<),则下列关系式恒成立的是(D )

(A )

22

1111

x y >++(B )22ln(1)ln(1)x y +>+ (C )sin sin x y > (D )33

x y > 教师要以题进行总结,目标是:学生在解决问题时能联想回忆起单调性,并准确应用。 ★奇偶性

概念认识: ()f x 为偶函数,则()()(||)f x f x f x -==

奇偶性就是一种对称性,应从代数式与图像两方面认识概念应用:知其一半,就知另一半 1.【2015高考广东理3】下列函数中,既不是奇函数,也不是偶函数的是 ( ) A .x e x y += B .x x y 1+= C .x x y 2

1

2+= D .21x y += 【答案】A .

【解析】记()x f x x e =+,则()11f e =+,()111f e --=-+,那么()()11f f -≠,

()()11f f -≠-,所以x y x e =+既不是奇函数也不是偶函数,依题可知B 、C 、D 依次是奇

函数、偶函数、偶函数,故选A .

2、(14湖南文15)若()()

ax e x f x ++=1ln 3是偶函数,则=a ____________.-32

3、(14年海南全国二理15)已知偶函数()f x 在[)0,+∞单调递减,()20f =.若()10f x ->,则x 的取值范围是__________.【答案】(-1,3)

4、(08北京)已知函数2

()cos f x x x =-,对于ππ22

??

-????

,上的任意12x x ,,有如下条件:

①12x x >; ②22

12

x x >; ③12x x >. 其中能使12()()f x f x >恒成立的条件序号是_________.② ★周期性

1、【10北京】如图放置的边长为1的正方形PABC 沿x 轴滚动。

设顶点P (x ,y )的轨迹方程是()y f x =,则()f x 的最小正周期为 4 ;()y f x =在其两个相邻零点间的图像与x 轴 所围区域的面积为 。1π+

2、【13全国卷大纲文13】设()[)()21,3=2f x x f x x ∈-是以为周期的函数,且当时, 则=-)1(f __________1-

3、【13全国Ⅱ理】设()f x 是周期为2的奇函数,当01x ≤≤时,()2(1)f x x x =-,则5

()2

f -=

(A)12-

(B)14- (C)14 (D)1

2

【答案】 A

(4)函数零点问题

概念再认识

对于函数()y f x =,我们使()0f x =的实数x 叫做函数()y f x =的零点,也就是函数

()y f x =的图象与x 轴的交点的横坐标。

概念本身给出求零点的什么方法? 解决零点问题常用方法: 依据概念,函数零点的个数求法有两种: ①(代数法)求方程0)(=x f 的实数根; ②(几何法)画出函数)(x f y =的图象。

从数学角度说,求函数的零点与研究方程的解是相同的一个问题,而研究方程的解就是探求解析解或数值解,但大多方程很难得到解析解,我们只能将问题进行转化,一是转化为两个函数图象的交点问题,二是画出函数图象来求方程的数值解。 零点问题解决具体方法:

1、解方程()0f x =

2、画()f x 图象

3、()()y f x g x =-的零点个数问题可转化为()=()f x g x 即()y f x =与()y g x =的交点个数问题

4、零点存在定理

5、结合导数进行研究 典型例题: 1、函数2

()cos f x x x =在区间[0,4]上的零点个数为 ( )

A .4

B .5

C .6

D .7

2、【福建文15】函数()?

??>+-≤-=0,ln 620

,22x x x x x x f 的零点个数是_________2

3、【2014北京文6】已知函数()26

log f x x x

=

-,在下列区间中,包含()f x 零点的区间是(C ) A.()0,1 B.()1,2 C.()2,4 D.()4,+∞ 4、(13天津理7)函数1|log |2)(5.0-=x x f x

的零点个数为( B )

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

5、【2011辽宁文】已知函数a x e x f x +-=2)(有零点,则a 的取值范_______.(,2ln 22]-∞-

6、【2015高考湖南,理15】已知32,(),x x a f x x x a ?≤=?>?

,若存在实数b ,使函数()()g x f x b =-有

两个零点,则a 的取值范围是 . 【答案】),1()0,(+∞-∞ .

【解析】分析题意可知,问题等价于方程)(3

a x

b x ≤=与方程)(2

a x

b x >=的根的个数和为2,

若两个方程各有一个根:则可知关于b 的不等式组??

?

?

???≤->≤a b a b a b 3

1

有解,∴23a b a <<,从而1>a ;

若方程)(3a x b x ≤=无解,方程)(2

a x

b x >=有2个根:则可知关于b 的不等式组????

?>->a

b a b 31

有解,从而0

7.【2015高考北京理14】设函数()()()2142 1.x a x f x x a x a x ?-

=?--??

???≥

①若1a =,则()f x 的最小值为

;②若()f x 恰有2个零点,则实数a 的取值范围是

【答案】(1)1,(2)

1

12

a ≤<或2a ≥. (5)函数图象及其应用

函数图象变换:讲清三种变换实质

应用:解方程、解不等式。强化作图技能、识图能力

1、【13北京理5】函数()f x 的图象向右平移1个单位长度,所得图象与曲线x

y e =关于y 轴对

称,则()f x =( D ) (A )1

x e

+ (B )1

x e

- (C )1

x e

-+ (D )1

x e

--

2.【2015高考安徽理9】函数()()

2

ax b

f x x c +=

+的图象如图所示,则下列结论成立的是( )

(A )0a >,0b >,0c < (B )0a <,0b >,0c >

(C )0a <,0b >,0c < (D )0a <,0b <,0c <

【答案】C

(6)函数应用问题与不等式、导数小综合(积分)

1.【2015高考四川理13】某食品的保鲜时间y (单位:小时)与储存温度x (单位:C )满足函数关系b

kx e

y +=( 718.2=e 为自然对数的底数,k 、b 为常数)。若该食品在0C 的保鲜

时间设计192小时,在22C 的保鲜时间是48小时,则该食品在33C 的保鲜时间是 小时.

【答案】24

【解析】由题意得:221122192

4811,,1924248b

k k k b

e e e e

+?=?∴===?=??,所以33x =时,331131

()192248

k b k b y e e e +==?=?=.

2、【2014北京文8】加工爆米花时,爆开且不糊的粒数的百分比称为“可食用率”.特定条件下,

可食用率p 与加工时间t (单位:分钟)满足的函数关系2

p at bt c =++(a 、b 、c 是

常数),下图记录了三次实验的数据.根据上述函数模型和实验数据,可以得到最佳加工时间( B )

A.3.50分钟

B.3.75分钟

C.4.00分钟

D.4.25分钟

3、【13全国2文12】若存在正数x 使2()1x

x a -<成立,则a 的取值范围是( D ) (A )(,)-∞+∞ (B )(2,)-+∞ (C )(0,)+∞ (D )(1,)-+∞

4、【13全国1理11】已知函数??

?>+≤+-=0),1ln(0

,2)(2x x x x x x f 若ax x f ≥|)(|,则a 的取值范围是

( D )

A.]0,(-∞

B.]1,(-∞

C.]1,2[-

D.]0,2[-

5.【2015高考新课标1理12】设函数()f x =(21)x e x ax a --+,其中a 1,若存在唯一的整数0x ,使得0()f x 0,则a 的取值范围是 ( )

(A)[-32e ,1) (B)[-32e ,34) (C)[32e ,34) (D)[3

2e

,1)

【答案】D

6.【2015高考新课标2,理12】设函数'

()f x 是奇函数()()f x x R ∈的导函数,(1)0f -=,当

0x >时,'()()0xf x f x -<,则使得()0f x >成立的x 的取值范围是( )

A .(,1)(0,1)-∞-

B .(1,0)(1,)-+∞

C .(,1)(1,0)-∞--

D .(0,1)(1,)+∞ 【答案】A

7.【2015高考天津理11】曲线2

y x = 与直线y x = 所围成的封闭图形的面积为 . 【答案】

1

6

8.【2015高考陕西,理16】如图,一横截面为等腰梯形的水渠,因泥沙沉积,导致水渠截面边界呈抛物线型(图中虚线表示),则原始的最大流量与当前最大流量的比值为 .

【答案】1.2

(7)重要载体分段函数(建议单独训练)

1、设2

lg 0()30

a

x x f x x t dt x >??=?+???…,若((1))1f f =,则a = .

【答案】1 (函数概念)

2、【2015高考福建理14】若函数()6,2,

3log ,2,a x x f x x x -+≤?=?+>?

(0a > 且1a ≠)的值域是

[)4,+∞,则实数a 的取值范围是 .

【答案】(1,2]

【解析】当2x ≤,故64x -+≥,要使得函数()f x 的值域为[)4,+∞,只需1()3log a f x x =+(2x >)的值域包含于[)4,+∞,故1a >,所以1()3log 2a f x >+,所以3log 24a +≥,解得12a <≤,所以实数a 的取值范围是(1,2].

3、(2011江苏)已知实数0≠a ,函数???≥--<+=1

,21

,2)(x a x x a x x f ,若)1()1(a f a f +=-,则a

的值为________ 答案:3

4

a =-

(分类讨论) 4、(09天津)已知函数22

4,0()4,0

x x x f x x x x ?+≥=?-

(2)(),f a f a ->则实数a 的取值范围是 (A )(,1)(2,)-∞-+∞ (B )(1,2)- (C )(2,1)- (D )(,2)(1,)-∞-+∞ 【答案C 】单调性

5、(2011天津理)设()()2

12

log ,0log ,0x x f x x x >??=?--,则a 的取值范围是( ).

A.()()1001,,U - B.()()11,,-∞-+∞U C.()()101,,-+∞U D.()()101,,-∞-U 【答案】C 奇偶性

6、【2015高考北京,理7】如图,函数()f x 的图象为折线ACB ,则不等式()()2log 1f x x +≥的解集是( )

A .{}|10x x -<≤

B .{}|11x x -≤≤

C .{}|11x x -<≤

D .{}

|12x x -<≤

A

B O

x

y

-1

2

2C

【答案】C 数形结合解不等式

高频考点重要载体分段函数:考什么?如何应对?主要解决方法是什么?

7、设函数?

??>-≤=-1,log 11

,2)(21x x x x f x ,则满足2)(≤x f 的x 的取值范围是( )

A .1[-,2]

B .[0,2]

C .[1,+∞]

D .[0,+∞]

【答案】D (数形结合,解不等式)

8、已知函数32

,

2()(1),2x f x x x x ?≥?=??-

若关于x 的方程f(x)=k 有两个不同的实根,则数k 的取值

范围是_______(0,1) (数形结合,解方程)

9、【14江苏14】设函数()?????≥-<+=0

,0

,22x x x x x x f 若()()2≤a f f ,则实数a 的取值范围是

______

a ≤10、【2014湖北理10】

已知函数)(x f 是定义在R 上的奇函数,当0≥x 时,)3|2||(|2

1

)(222a a x a x x f --+-=

,若R ∈?x ,)()1(x f x f ≤-,则实数a 的取值范围为( )

A.11[,]66

-

B. [

C. 11[,]33-

D. [ (数形结合,恒成立求参问题)

导数专题

纵观近几年高考数学试题,高考对导数的考查的要求可分为三个层次:一是考查导数的概念和

某些实际背景(如瞬时速度、加速度、切线斜率等),求导公式和求导法则;二是导数的简单应用,包括求函数的单调区间,求函数的极值、最值;三是综合考查,包括解决实际问题,将导数内容与函数的单调型、方程根的分布、不等式等知识有机结合在一起。

导数概念与几何意义:重视增长率、膨胀率、加速度等反映导数应用的实例,知道瞬时变化率就是导数,体会导数的思想及其内涵。

1、(2009湖北卷理)设球的半径为时间t 的函数()R t 。若球的体积以均匀速度c 增长,则球的表面积的增长速度与球半径

A.成正比,比例系数为C

B. 成正比,比例系数为2C

C.成反比,比例系数为C

D. 成反比,比例系数为2C 【答案】D

【解析】由题意可知球的体积为34

()()3

V t R t π=

,则'2'()4()()c V t R t R t π==,由此可得'

4()()()

c

R t R t R t π=,而球的表面积为2()4()S t R t π=, 所以'2'()4()8()()v S t R t R t R t ππ==表=, 即'

'

'

'

228()()24()()()()()()

c c v R t R t R t R t R t R t R t R t ππ?表===

=,故选D 2、把一个周长为12 cm 的长方形围成一个圆柱,当圆柱的体积最大时,该圆柱的底面周长与高的比为________.(应用题要重视) 答案 2∶1 切线问题

基础知识:()y f x =在00(,())x f x 处的切线方程为000()()()y f x f x x x '-=- 3、已知直线1y x =+ 与曲线y ln()x a =+相切,则a 的值为( B )

(A)1 (B)2 (C) -1 (D)-2

解:设切点00(,)P x y ,则0000ln 1,()y x a y x =+=+,又0

'

01

|1x x y x a

===+

00010,12x a y x a ∴+=∴==-∴=.故答案选B

小结:切线问题抓住三条:1、切点在切线上 2、切点在原函数上 3、在切点处的导数等于切线的斜率

导数核心问题: 单调性问题

举例:导数为二次分解型 4、2

1()ln 2

a f x a x x x -=+

- ()a R ∈求函数)(x f 单调区间.

小结:本题导数相当于二次能分解型,分类的分界点确定的依据是:开口方向与根的大小及根是否在定义域内.

导数为二次不能分解型

5、已知函数1()()2ln (f x a x x a x

=--∈R).求函数()f x 的单调区间.

一般解法:函数()f x 的定义域为(0,)+∞.

222

122()(1)ax x a f x a x x x

-+'=+-=, 令 2

()2h x ax x a =-+. 依据开口,判别式的正负,有根时要注意根是否在定义域内进行讨论。 简化解法:函数()f x 的定义域为(0,)+∞.

222

122()(1)ax x a f x a x x x

-+'=+-=, 令 2

()2h x ax x a =-+. (1)当0a ≤时,

由2

()20h x ax x a =-+<在(0,)+∞上恒成立,则()0f x '<在(0,)+∞上恒成立,

所以函数()f x 在区间(0,)+∞单调递减。

(2)当0a >时,方程2

()20h x ax x a =-+=的判别式

2444(1)(1),a a a ?=-=-+

①当01a <<时,此时0?>.

由()0f x '>得10x a <<,或1x a >;

由()0f x '<得11x a a

<<

.

所以函数()f x 单调递增区间是和)+∞,

单调递减区间.

②当1a ≥时,此时0?≤.所以()0f x '≥,

所以函数()f x 单调递增区间是(0,)+∞. 综上:当1a ≥时,()f x 单调递增区间是(0,)+∞

当01a <<时,()f x 单调递增区间是1(0,a 和1()a +∞,

单调递减区间11(a a

.

当0a ≤时,()f x 在区间(0,)+∞单调递减

小结:本题导数相当于二次不能分解型,分类的分界点确定的依据是:开口方向与判别式的正

负,根的大小及根是否在定义域内.特别注意当()0f x '=有根时,要注意根是否在定义域内。注意韦达定理的应用。 如何简化讨论?能归纳一种特殊情况吗? 6、求()g x =ln (1)

(0)x x a x a -->在区间[1,e ]上的最大值.(其中e 为自然对数的底数)

一般解法:()g x =ln (1)x x a x --,

则()ln 1g x x a '=+-, 解()0g x '=,得1

e a x -=,

所以,在区间1(0,e )a -上,()g x 为递减函数,

在区间1(e ,)a -+∞上,()g x 为递增函数. 当1

e

1a -≤,即01a <≤时,在区间[1,e]上,()g x 为递增函数,

所以()g x 最大值为(e)e e g a a =+-.

当1

e

e a -≥,即2a ≥时,在区间[1,e]上,()g x 为递减函数,

所以()g x 最大值为(1)0g =.

当1

1

(e)(1)e e 0g g a a -=+->,解得e

e 1

a <-,

所以,e

1e 1a <<-时,()g x 最大值为(e)e e g a a =+-,

e

2e 1

a ≤<-时,()g x 最大值为(1)0g =. 综上所述,当e 0e 1a <<-时,()g x 最大值为(e)e e g a a =+-,当e

e 1

a ≥-时,()g x 的

最大值为(1)0g =.

简化解法:()g x =ln (1)x x a x --,

则()ln 1g x x a '=+-,[1,e]x ∈,则ln 1[1,2]x +∈,直接找到分类讨论的分界点。

一轮复习拓展到什么程度?

导数专题:

一、切线、函数单调性问题、极值、最值问题(基础) 二、函数背景下的不等式证明与解不等式问题(拓展) 三、函数的零点与方程解问题(拓展) 四、恒成立与有解求参数范围问题(拓展)

五、三角函数、分段函数背景下的导数问题(二轮)

举例:求参数的范围的问题:策略先一般后特殊

(1)最值法如: ()a f x >恒成立,则max ()a f x >.(注意有无等号)

(2)直接研究含参数函数的最值或转化为一次、二次函数的根分布问题(在某区间恒正、恒负). 7、设函数2()ln f x x x ax =++.若()f x 在其定义域内为增函数,求a 的取值范围;

解: 2121()2x ax f x x a x x

++'=++=,要使()f x 在定义域()0+∞,内为增函数,

只需()0f x '≥即2

210x ax ++≥

解法一: ()f x 的定义域为()0+∞,.方程2

210x ax ++=的判别式2

8a ?=-,

(1) 当0?≤,

即a -≤≤时,2

210x ax ++≥,

()0f x '≥在()0+∞,内恒成立, 此时()f x 为增函数.

(2) 当0?>,

即a <-

a >

要使()f x 在定义域()0+∞,内为增函数, 只需在()0+∞,内有2

210x ax ++≥即可,

设2

()21h x x ax =++,由(0)10,

022

h a

=>???-,

所以a > 由(1) (2)可知,若()f x 在其定义域内为增函数,a

的取值范围是[)-+∞. 解法二:(最值思想)参变分离.1

()20f x x a x

'=

++≥在()0,x ∈+∞恒成立

书写规范

解法三:分类讨论求2()21h x x ax =++的最小值 一些较难的求参数范围(不宜参变分离)如何认识与突破? 难点集中突破,寻找突破口及一般解题的思路。

8、已知函数)ln()(a x x x f +-=的最小值为0,其中.0>a

(Ⅰ)求a 的值;

(Ⅱ)若对任意的),,0[+∞∈x 有)(x f ≤2

kx 成立,求实数k 的最小值; 解答:(Ⅰ)1a =

(Ⅱ)分析:设22()()ln(1)(0)g x f x kx x x kx x =-=-+-≥

边界值(0)0g = ,我们希望()g x 为减函数,

找k 的范围使()0g x '<恰好成立,也许就是答案。

1()2(2)11x g x kx x k x x '=

-=-++,而0x ≥ ,所以1

(0,1]1

x ∈+ (1)当21k ≥ 即1

2k ≥ ,()0g x '≤恒成立,所以()g x 在[0,)+∞上为减函数

所以()(0)0g x g ≤= ,即2()f x kx ≤ 成立

(2)当20k ≤ 即0k ≤ ,()0g x '≥恒成立,所以()g x 在[0,)+∞上为增函数

所以()(0)0g x g ≥= ,不符合题意 (3)当021k << ,即102

k <<

, 1(0,

1)2x k ∈-,()0g x '≥,所以()g x 在1(0,1)2k

-上为增函数 所以()(0)0g x g ≥= ,不符合题意 综上12k ≥

,实数k 的最小值为12

9、【2015北京理18】 已知函数1()ln

1x

f x x

+=-

(3)设实数k 使得3

()()3x f x k x >+ 对(0,1)x ∈恒成立,求k 的最大值

解:设3

()()()

(0,1)3x g x f x k x x =-+∈

22

24

22()(1)(1)()11g x k x x k x x '=

-+=+--- 因为(0,1)x ∈,所以4

2

(2,)1x

∈+∞- (1)当2k ≤时,()0g x '≥,所以()g x 在(0,1)上为增函数

所以()(0)0g x g >= ,符合题意 (2)当2k >时,

x ∈,()0g x '<,所以()g x 在上为减函数

所以()(0)0g x g <= ,不符合题意 综上:2k ≤,k 的最大值为2

导数的学习给我们带来了什么?

导数即是一种工具又是一种思想方法,导数拓展了我们研究问题的领域。 举例:解不等式问题

10、(2015全国Ⅱ文21)已知()()ln 1f x x a x =+-. (I )讨论()f x 的单调性;

(II )当()f x 有最大值,且最大值大于22a -时,求a 的取值范围. 【答案】(I )()f x 的定义域为(0,)+∞ ,1

()f x a x

'=

- 若0a ≤, 则()0f x '>,所以()f x 在(0,)+∞上单调递增

若0a > ,则当1(0,)x a ∈时,()0f x '>,当1(,)x a

∈+∞时,()0f x '< 所以()f x 在1(0,)a 单调递增,在1(,)a

+∞单调递减

(II )由(1)知,当0a ≤时,()f x 在(0,)+∞上无最大值; 当0a >时,()f x 在1

x a

=

处取得最大值,最大值为 1

()ln 1f a a a =-+- 故1

()22f a a

>-,即ln 10a a +-<(这是什么问题?)

设()ln 1g a a a =+-,则()g a 在(0,)+∞上单调递增,又(1)0g = 故当01a <<时,()0g a <;当1a >时,()0g a > 故a 的取值范围为(0,1)

11、(2012课标文21)设函数f (x )= e x -ax -2

(Ⅰ)求f (x )的单调区间

(Ⅱ)若a =1,k 为整数,且当x >0时,(x -k ) f′(x )+x +1>0,求k 的最大值

解: (Ⅰ)()f x 的定义域为(,)-∞+∞,()x f x e a '=- 若0a ≤,则()0f x '>,所以()f x 在(,)-∞+∞上单调递增

若0a >,则(,ln )x a ∈-∞时,()0f x '<;(ln ,)x a ∈+∞时,()0f x '> 所以()f x 在(,ln )a -∞上单调递减,在(ln ,)a +∞上单调递增 (Ⅱ)解法一:

由于1a =,所以()()1()(1)1x

x k f x x x k e x '-++=--++

故当0x >时,()(1)10x

x k e x --++>等价于

1(0)1x x k x x e +<

+>- ① 设1

()(0)1

x x g x x x e +=+>- 则2

(2)()(1)x x x e e x g x e --'=

-由(1)知()2x

h x e x =-- 在(0,)+∞上单调递增

而(1)0,

(2)0h h <> 所以()h x 在(0,)+∞上存在唯一的零点,故

()g x '在(0,)+∞上存在唯一的零点。设零点为t ,则(1,2)t ∈

当(0,)x t ∈时,()0g x '<;当(,)x t ∈+∞时,()0g x '>; 所以()g x 在(0,)+∞上的最小值为()g t 又由()0g t '=,可得2t

e t =+ ,所以1

()1(2,3)1

t t g t t t e +=

+=+∈- 由于①等价于()k g t <,故整数k 的最大值为2

解法二:由1a =,由已知得当0x >时

()()1()(1)10x x k f x x x k e x '-++=--++>恒成立

设()()(1)1(0)x g x x k e x x =--++>

()(1)x g x e x k '=-+

(1)1k ≤时,()0g x '>恒成立,故()g x 在(0,)+∞上单调递增

故()(0)1g x g >= ,符合题意

(2)1k >时,(0,1)x k ∈-,()0g x '<,()g x 在(0,1)k -单调递减

(1,)x k ∈-+∞,()0g x '>,()g x 在(1,)k -+∞单调递增

1min ()(1)1k g x g k k e -=-=+-

依题意需1

10k k e

-+->

设1

()1(1)k h k k e

k -=+->,则1()10k h k e -'=-<

即()h k 在(1,)+∞上单调递减,又2(2)30,

(3)40h e h e =->=-<

故()h k 在(1,)+∞上存在唯一零点0(2,3)k ∈ ,即0()0h k = 即0(1,)k k ∈时,()0h k > ;0(,)k k ∈+∞时,()0h k < 故0(1,)k k ∈

综上,0(,)k k ∈-∞,整数k 的最大值为2

举例:零点问题: 12、【2013年江苏】

设函数ax x x f -=ln )(,ax e x g x -=)(,其中a 为实数.

(1)若)(x f 在),1(+∞上是单调减函数,且)(x g 在),1(+∞上有最小值,求a 的取值范围; (2)若)(x g 在),1(+∞-上是单调增函数,试求)(x f 的零点个数,并证明你的结论. 改编为:求函数ax x x f -=ln )((e

a 1

)的零点个数. 法一:由()()y f x g x =-的零点个数问题可转化为()=()f x g x 即()y f x =与()y g x =的交点个数问题本题转化为研究方程ln 0x ax -=解的个数,

进而可以转化为ln x a x =

(e

a 1

≤)解的个数,即 y a =(e a 1≤)与ln ()x

h x x =的交点个数问题

2

1ln ()x h x x -'=

可以得到ln ()x

h x x =增区间为(0,)e ,减区间为(,)e +∞

x e =时,max 1

()h x e

=

0,()x h x +→→-∞

,()0x h x →+∞→

1

a e =或0a ≤时,()h x 只有一个零点;

1

0a e

<<时,()h x 有两个零点

法二:直接研究函数ax x x f -=ln )(的性质,来解决次问题。

11()ax f x a x x

-'=

-= ①0a ≤时,()0f x '>在(0,)+∞上恒成立,

()f x 在区间(0,)+∞上为增函数

0,

()x f x +→→-∞

,

()x f x →+∞→+∞,()f x 的图象如图,所以()f x 只有一个零点; ②1

0a e

<<

时, 1

(0,)x a

∈时,()0f x '>,()f x 在区间1(0,)a 上为增函数

1(,)x a ∈+∞时,()0f x '<,()f x 在区间1

(,)a +∞上为减函数

1x a =时,max 1

()ln 10f x a

=->

0,

()x f x +→→-∞

,

()x f x →+∞→-∞ ()f x 的图象如图所以()f x 有两个零点;

③1a e =

时,由②知,max 1

()ln 10f x a

=-=, 所以()f x 只有一个零点; 综上:1

a e

=

或0a ≤时,()f x 只有一个零点; 1

0<<

a e

时,()f x 有两个零点. ()f x 的图象如图 结论:“解决函数零点问题”的实质——借助导数工具研究函数性质,描绘出函数图象,进而确定函数的零点个数。

无论哪种做法都是对函数性质的整体研究,都是在刻画函数的图象,参变分离本身就是对问题的一种转化,能采用此种手段的最好用此种方法,对函数边界状态的刻画是难点,这里涉及的极限知识多与函数增长速度有关。

相关主题
文本预览
相关文档 最新文档