高三数学专题讲座复习

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2010年高考数学复习讲座

——导数在函数解题中的应用

应用导数求解函数的相关问题,已成为当今高考的必考内容,这类考题在试卷中所占分数比例也随着教育的发展其分值也不断增大,仅全国卷(Ⅰ)卷中,用导数解函数问题的考题有三道,共有分数29分,约占全试卷分数的20%,有关专家认为:由于导数在工农业生产中的广泛应用,已成为大学各专业课程的不可缺少的基础课内容,所以今后的高考也将作为学生必须加强的考试内容。为了让2009届考生能成功地应对该知识点的考试,我们特成本稿供同学们参考。

根据2009年的考试大纲,我们预计湖南卷利用导数的考题将会在15%—20%之间,其考题难度可能与09年持平,综合2008年或者2009年理二科试卷,各省市命题点可能落在利用导数讨论函数的单调区间和求参变量的取值范围、求函数参变量的值与在反指定区间内的极值、利用导数法解函数证明题与应用题、利用导数法求解解析几何问题等七种题型上。现在我们来依一举例说明。

一、利用导数讨论函数的单调区间和求参变量的取值范围、

这类题型是2008年命题概率最大的一类,讨论函数的单调区间的解题步骤通常有三步:首先是对函数求导、其次是求)(xf>0或)(xf<0的区间,再判断函数的增减性。而求函数参变量的取值范围的解题方法是:想方设法利用求导法建立导函数不等式或不等式组来求解。

例1、全国理19.(本小题满分12分)

已知函数32()1fxxaxx,aR.

(Ⅰ)讨论函数()fx的单调区间;

(Ⅱ)设函数()fx在区间2133,内是减函数,求a的取值范围.

解:(1)32()1fxxaxx求导:2()321fxxax333322aax

∴当23a≤时,得 ()0fx≥,()fx在R上递增

而当23a时,()0fx求得两根为233aax

即()fx在233aa,递增,223333aaaa,递减, 233aa,递增

(2)又∵()fx在区间2133,内是减函数,

∴2133,223333aaaa,

∴2232333133aaaa≤≥,且23a解得:74a≥

二、求函数参变量的值与在指定区间内的极值、

求函数多元参变量的值的主体思路是根据已知条件直接得到参数之间的关系式或者利用导函数条件与图象性质得到特殊关系、然后得方程或方程组求解。而在指定区间内求函数的极值时,则需首先要讨论函数的单调区间,特殊情况还需在给定条件范围内构造新的函数,然后通过讨论新的构造函数的单调性,找到构造函数的增减区间,进而找到该函数的极值点,再求得函数的极值。

例2. (08福建文21). 已知函数32()2fxxmxnx的图像过点(-1,-6),且函数()'()6gxfxx的图像关于y轴对称。

(1)求m,n的值及函数()yfx的单调区间;

(2)若a>0,求函数()yfx在区间(1,1)aa内的极值。

解:(1)由函数f (x)图像过(-1,-6),得m-n=-3,……①

由32()2fxxmxnx,得:2'()32fxxmxn

而2()3(26)gxxmxn图像关于y轴对称,所以:26023m,即m=-3,

代入①得n=0

于是f′(x)=3x2-6x=3x(x-2).

由f′(x)>得x>2或x<0,

故f(x)的单调递增区间是(-∞,0),(2,+∞);

由f′(x)<0得0

故f(x)的单调递减区间是(0,2).

(Ⅱ)由(Ⅰ)得f′(x)=3x(x-2),

令f′(x)=0得x=0或x=2.

当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表:

X (-∞.0) 0 (0,2) 2 (2,+ ∞)

f′(x) + 0 - 0 + f(x) ↗ 极大值 ↘ 极小值 ↗

由此可得:

当0

当a=1时,f(x)在(a-1,a+1)内无极值;

当1

当a≥3时,f(x)在(a-1,a+1)内无极值.

综上得:当0

例3(08湖南理21)已知函数f(x)=ln2(1+x)-21xx.

(I)

求函数()fx的单调区间;

(Ⅱ)若不等式enan)11(对任意的N*n都成立(其中e是自然对数的底数).

求的最大值.

解: (Ⅰ)函数()fx的定义域是(1,),

22222ln(1)22(1)ln(1)2().1(1)(1)xxxxxxxfxxxx

设2()2(1)ln(1)2,gxxxxx则()2ln(1)2.gxxx

令()2ln(1)2,hxxx则22()2.11xhxxx

当10x时, ()0,hx ()hx在(-1,0)上为增函数,

当x>0时,()0,hx()hx在(0,)上为减函数.

所以h(x)在x=0处取得极大值,而h(0)=0,所以()0(0)gxx,

函数g(x)在(1,)上为减函数.于是当10x时,()(0)0,gxg

当x>0时,()(0)0.gxg

所以,当10x时,()0,fx()fx在(-1,0)上为增函数.

当x>0时,()0,fx()fx在(0,)上为减函数.

故函数()fx的单调递增区间为(-1,0),单调递减区间为(0,).

(Ⅱ)不等式1(1)naen等价于不等式1()ln(1)1.nan由111n知, 1.1ln(1)ann 设11(),0,1,ln(1)Gxxxx则

22222211(1)ln(1)().(1)ln(1)(1)ln(1)xxxGxxxxxxx

由(Ⅰ)知,22ln(1)0,1xxx即22(1)ln(1)0.xxx

所以()0,Gx0,1,x于是G(x)在0,1上为减函数.

故函数G(x)在0,1上的最小值为1(1)1.ln2G

所以a的最大值为11.ln2

三、利用导数法求解解析几何问题与应用题、

导函数的几何意义在于导函数在该点的值是原函数在该点和切线的斜率,于是利用导数法求解解析几何问题,就是要利用这一斜率与已知条件结合起来,使问题得到简化。而利用导函数求解应用题一般落实在函数建模和利用求导法判断所建模型函数的增减区间与极值点来简化求解过程。

例6()

设函数()bfxaxx,曲线()yfx在点(2,(2))f处的切线方程为74120xy。

(1)求()yfx的解析式;

(2)证明:曲线()yfx上任一点处的切线与直线0x和直线yx所围成的三角形面积为定值,并求此定值。

21.解:

(Ⅰ)方程74120xy可化为734yx.

当2x时,12y.又2()bfxax,

于是1222744baba,, 解得13.ab,

故3()fxxx. (Ⅱ)设00()Pxy,为曲线上任一点,由231yx知曲线在点00()Pxy,处的切线方程为

002031()yyxxx,

即 00200331()yxxxxx.

令0x得06yx,从而得切线与直线0x的交点坐标为060x,.

令yx得02yxx,从而得切线与直线yx的交点坐标为00(22)xx,. ······ 10分

所以点00()Pxy,处的切线与直线0x,yx所围成的三角形面积为

016262xx.

故曲线()yfx上任一点处的切线与直线0x,yx所围成的三角形的面积为定值,此定值为6.

例7(08广东文17)某单位用2160万元购得一块空地,计划在该地块上建造一栋至少10层、每层2000平方米的楼房.经测算,如果将楼房建为(10)xx≥层,则每平方米的平均建筑费用为56048x(单位:元).为了使楼房每平方米的平均综合费用最少,该楼房应建为多少层?

(注:平均综合费用平均建筑费用平均购地费用,平均购地费用购地总费用建筑总面积)

17.【考查分析】本题考查函数及求最值问题。

解:设楼房每平方米的平均综合费为()fx元,则

21601000010800()5604856048(10)2000fxxxxxxxZ,≥

210800()48fxx

令()0fx得15x

当15x时,()0fx;当015x时,()0fx

因此当15x时,()fx取最小值(15)2000f

答:为了楼房每平方米的平均综合费最少,该楼房应建为15层 四、利用导数法解函数证明题和函数与数例综合题

本类考题是高考数学题中综合性最强,难度最大的考题之一,通常以证明变量的相等关系或不等关系为主,证明时要注意到参变量与函数在条件区间中与其他变量的关系,结合等式或不等式的性质来证明等量或不等量关系。而利用导数法解函数与数例综合题时,则要注意寻找数列公差、公比、求和、递推等知识点与函数性质来综合求解。

例4(08湖南文21).已知函数43219()42fxxxxcx有三个极值点。

(I)证明:275c;

(II)若存在实数c,使函数)(xf在区间,2aa上单调递减,求a的取值范围。

解:(I)因为函数43219()42fxxxxcx有三个极值点,

所以32()390fxxxxc有三个互异的实根.

设32()39,gxxxxc则2()3693(3)(1),gxxxxx

当3x时,()0,gx ()gx在(,3)上为增函数;

当31x时,()0,gx ()gx在(3,1)上为减函数;

当1x时,()0,gx ()gx在(1,)上为增函数;

所以函数()gx在3x时取极大值,在1x时取极小值.

当(3)0g或(1)0g时,()0gx最多只有两个不同实根.

因为()0gx有三个不同实根, 所以(3)0g且(1)0g.

即2727270c,且1390c,

解得27,c且5,c故275c.

(II)由(I)的证明可知,当275c时, ()fx有三个极值点.

不妨设为123xxx,,(123xxx),则123()()()().fxxxxxxx

所以()fx的单调递减区间是1(]x,,23[,]xx

若)(xf在区间,2aa上单调递减,

则,2aa1(]x,, 或,2aa23[,]xx,