(全国通用版)2019高考数学二轮复习 专题六 函数与导数 规范答题示例8 函数的单调性、极值与最值问题学案

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酷酷酷啦啦啦 1 规范答题示例8 函数的单调性、极值与最值问题

典例8 (12分)已知函数f(x)=ln x+a(1-x).

(1)讨论f(x)的单调性;

(2)当f(x)有最大值,且最大值大于2a-2时,求a的取值范围.

审题路线图 求f′x―――→讨论f′x的符号fx单调性―→fx最大值―→解fxmax>2a-2.

规 范 解 答·分 步 得 分 构 建 答 题 模 板 酷酷酷啦啦啦 2 解 (1)f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=1x-a(x>0).

若a≤0,则f′(x)>0,

所以f(x)在(0,+∞)上单调递增.

若a>0,则当x∈0,1a时,f′(x)>0;

当x∈1a,+∞时,f′(x)<0.

所以f(x)在0,1a上单调递增,在1a,+∞上单调递减.5分

所以当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上单调递增,

当a>0时,f(x)在0,1a上单调递增,在1a,+∞上单调递减.6分

(2)由(1)知,当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上无最大值,不合题意;

当a>0时,f(x)在x=1a处取得最大值,

最大值为f1a=ln1a+a1-1a=-ln a+a-1.

因此f1a>2a-2等价于ln a+a-1<0.9分

令g(a)=ln a+a-1,则g(a)在(0,+∞)上单调递增,g(1)=0.

于是,当01时,g(a)>0.

因此,a的取值范围是(0,1).12分 第一步

求导数:写出函数的定义域,求函数的导数.

第二步

定符号:通过讨论确定f′(x)的符号.

第三步

写区间:利用f′(x)的符号确定函数的单调性.

第四步

求最值:根据函数单调性求出函数最值.

评分细则 (1)函数求导正确给1分;

(2)分类讨论,每种情况给2分,结论1分;

(3)求出最大值给2分;

(4)构造函数g(a)=ln a+a-1给2分;

(5)通过分类讨论得出a的范围,给2分.

跟踪演练8 (2018·全国Ⅱ)已知函数f(x)=13x3-a(x2+x+1).

(1)若a=3,求f(x)的单调区间;

(2)证明:f(x)只有一个零点.

(1)解 当a=3时,f(x)=13x3-3x2-3x-3,

f′(x)=x2-6x-3. 酷酷酷啦啦啦 3 令f′(x)=0,解得x=3-23或x=3+23.

当x∈(-∞,3-23)∪(3+23,+∞)时,f′(x)>0;

当x∈(3-23,3+23)时,f′(x)<0.

故f(x)的单调递增区间为(-∞,3-23),(3+23,+∞),单调递减区间为(3-23,3+23).

(2)证明 因为x2+x+1>0在R上恒成立,

所以f(x)=0等价于x3x2+x+1-3a=0.

设g(x)=x3x2+x+1-3a,

则g′(x)=x2x2+2x+3x2+x+12≥0在R上恒成立,当且仅当x=0时g′(x)=0,

所以g(x)在(-∞,+∞)上单调递增.

故g(x)至多有一个零点,从而f(x)至多有一个零点.

又f(3a-1)=-6a2+2a-13=-6a-162-16<0,

f(3a+1)=13>0,故f(x)有一个零点.

综上,f(x)只有一个零点.