2020版高中数学高二选修2-2教案及练习归纳整理08巩固练习导数的应用--单调性提高
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第一章导数及其应用3. 1变化率与导数练习(P6)在第3 h和5 h时,原油温度的瞬时变化率分别为1和3.它说明在第3 h附近,原油温度大约以1 C/ h的速度下降;在第 5 h时,原油温度大约以 3 C/ h的速率上升.练习(P8)函数h(t )在t - t3附近单调递增,在t~t4附近单调递增.并且,函数h(t )在t4附近比在t3附近增加得慢•[说明:体会“以直代曲”的思想练习(P9)因此,物体在第5 s 时的瞬时速度为10 m / s ,它在第5 s 的动能Ek =—1 3X 102 = 150 J. 2 4、设车轮转动的角度为',时间为t ,则'"kt 2(「0).由题意可知,当 t -0.8时,.-2 '-.所以k ^2^ ,于是'心二"斫t 2 .8 8函数r (V )根据图象,估算出 r (0.6) 0.3, r (1.2) 0.2说明:如果没有信息技术,教师可以将此图直接提供给学生,然后让学生根据导数的几何意 义估算两点处的导数. 习题1.1 A 组(P10 )1、在t 处,虽然W (t ) W (t0 10 2 0),然w W 1(t 0 ^W 1(t^ t )4t W 2 (t 0 r W 2 (t(f t ).所以,企业甲比企业乙治理的效率高 .说明:平均变化率的应用,体会平均变化率的内涵2、h -h(1t )一 h ⑴…St 33,所以, t ; th ⑴二 3.3这说明运动员在t Ms 附近以3.3 m /s 的速度下降3、物体在第 5 s 的瞬时速度就是函数 s (t )在「5时的导数t ) s ( 5i t 10,所以, ts (5) 二 10 .(0 V 5)的图象为-s( 5车轮转动开始后第3.2 s 时的瞬时角速度就是函数 「⑴在t 另.2时的导数A ( 3. 2+U ) &(3幵2) 25- 八一 -t 20,所以 一 (3.2)_ 20..处t 8因此,车轮在开始转动后第3.2 s 时的瞬时角速度为 20 s -1 .说明:第2,3,4题是对了解导数定义及熟悉其符号表示的巩固 5、由图可知,函数f (x)在x - 5处切线的斜率大于零,所以函数在x =.「5附近单调递增.同理可得,函数f ( x)在x - -4,-2,0,2附近分别单调递增,几乎没有变化,单调递减,单调 递减. 说明:“以直代曲”思想的应用6、第一个函数的图象是一条直线,其斜率是一个小于零的常数,因此,其导数 f (x)的图象如图(1)所示;第二个函数的导数 f ( X )恒大于零,并且随着x 的增加,f ( x)的值也在增加;对于第三个函数,当X 小于零时,f ( x)小于零,当x 大于零时,f ( x)大于零,并且随着 x 的增加,f ( x)的值也在增加.以下给出了满足上述条件的导函数图象中的一种说明:由给出的 v( t)的信息获得s(t )的相关信息,并据此画出 s(t )的图象的大致形状.这个说明:本题意在让学生将导数与曲线的切线斜率相联系 习题3.1 B 组(P11)1、高度关于时间的导数刻画的是运动变化的快慢,即速度; 速度变化的快慢,根据物理知识,这个量就是加速度 速度关于时间的导数刻画的是2、过程基于对导数内涵的了解,以及数与形之间的相互转换3、由(1)的题意可知,函数f ( x)的图象在点(1, 5)处的切线斜率为_1,所以此点附近曲线呈下降趋势.首先画出切线的图象,然后再画出此点附近函数的图象点处函数图.同理可得(2)( 3 )某象的大致形状.下面是一种参考答案.1、 f ( x) -2x -7,所以,f (2) 3, f (6) - 5.2、 (1)y 1 - (2) y — 2e x ;xln 2(3) y 二 10 x 4-6x ;(4) y 二-3sin x -1x(5) y 二 _ _ sin ;(6y 「— 13 32心-1习题1.2 A 组(P18)S S(r 阳播;r ) S(r ) r , 所以,S (r )-1、«— •一 nrr A 1A rr2、T h (t) -9.8t 6.5 .十3f ■=1 J 33、 r (V )3 '4 V 24、 (1) y - 3x 21 ;(2) y - i 说明:这是一个综合性问题,包含了对导数内涵、导数几何意义的了解,以及对以直代曲思 想的领悟.本题的答案不唯一. 1 . 2导数的计算 练习(P18)xln 2(3) 4cos x ;nx n=e xIim(2 低 r + A r ) = 2i r .r 0"x n e x;(5)f (x)6y =—x 3cosx _cos x;( 4)sin 2 xy ^99(x 学 1)98 ;-2'x ;(6)e8 2 2x .由 f (x o ) ~ 4 有 4~ 8y 2si n(2 x 5)4 xcos(2x 5)2 2x o ,解得 x o 一 3' 2 .7、 y 1.8、 ( 1)氨气的散发速度 A (t ) ~500 In0.8340.834:(2) A (7) 一 25.5,它表示氨气在第 7天左右时,以25.5克/天的速率减少(3)y -sin x 的导数为y - cos x .就越来越逼近函数y cos x .-0时,x-0.所以函数图象与x轴交于点P(0,0).x,所以y e y所以,曲线在点P处的切线的方程为d (t) - -4sin t .所以,上午6:00时潮水的速度为0.42 m / h ;上午9:00时潮水的速度为0.63 m / h;中午12:00时潮水的速度为1 . 3导数在研究函数中的应用练习(P26)0.83 m/h ;下午6:00时潮水的速度为 1.24 m /h.1、亠44 ,所以*f ( X)-2x1时,函数f ( X)二X21时,函数 f ( X尸X2所以 f (X) -e x 1 .时,函数 f ( x)- -e x时,函数 f ( x)- -e x(1)因为f ( x)_x2— 2x-2 .-2 x 4单调递增;当f (x) 0 ,即x2x 4单调递减.x单调递增;-x单调递减.(2)因为f ( x) v e x x ,当 f (x) 0,即x,所以f ( x)二3 3x2.jf,当 f (x) 0,即x :当 f (x) 0,即x(3)因为f ( x) =3x x3当f (X) 0 ,即一1 X 1时,函数f (x) -3x x3单调递增;3(4)因为f ( x) 一x3一x2…x,所以f ( x) — 3x2一2x 一1.1当f(X)0,即X —•或x . 1时,函数f ( X)- X3 - X2- X单调递增;3当f (x).0,即—1 x 1时,函数f ( x) _ x 3x 2x 单调递减轧_ M w亠 _ _32、 絆- 匕・ ------ ・---- V* a Pi[砾號\: 注:图象形状不唯一.bx c(a - 0),所以 f ( x)- 2ax b .(2) 当 a <0 时,因此函数f ( x) ~2x 3 - 6x 2 7在(0, 2)内是减函数练习(P29)1、X 2 , X 4是函数y 一 f ( x)的极值点,其中x x 2是函数 y — f (x)的极大值点,x " x 4是函数y — f ( x)的极小值点. 2、( 1)因为 f ( x)— 6 x 2 x 2,所以 f ( x) -12x 1 .令 f (x) 12- x-1 £,得 x 尸■ 1 .121当x 严一时,f (x)0, f ( x)单调递增;当x 凉;1时,f (x):0, f ( x)单调递减.12 12所以,当x -r 时,f (x)有极小值,并且极小值为f (r i 6(r)2-”r -.3、因为 f (x)ax 2 (1 )当 a 「0 时,即x —b时,2a即x — 时,f (x) 0, f (x) 0,函数 函数f ( x) = ax 2bx 2f ( x) _ ax bx• c(a - 0)单调递增; c( a 二0)单调递减.f(x) 0 , 函数2f ( x) _ ax bxf (x)0, 4、证明:因为f ( x) 2x 3即x 弓一“b 时, 2a 即x b 时,2a6x 27,所以'f (x)—6x 2c( a-0)单调递增; 函数 2f ( x)ax bxc(a 辱0)单调递减.12x .当 x (0, 2)时,f ( x) £x 2 12 x : 0,12 12 12 12 24 (2) 因为f ( x) — x327x,所以f ( x) — 3x227 .令f (x) 3x2一27 一0,得x 一:3 .下面分两种情况讨论:①当f (;)讥,即x V—3或x --3时;②当f "(x) V 0,即3 V X* 3时.if当x变化时,f (x),f (x)变化情况如下表:因此,当x壬鼻3时,f ( x)有极大值,并且极大值为54 ;当x - 3时,f (x)有极小值,并且极小值为—54 .(3) 因为f ( x) -6 12x x3,所以f ( x) - 12 3x2.令f (x) 12 - 3x2-0,得x -匚2 .下面分两种情况讨论:①当f ( x) ■ 0,即卩2 x :: 2时;②当f(X): 0,即x匚2或x「2时. 当x变化时,f (x), f (x)变化情况如下表:因此,当S2时,f ( x)有极小值,并且极小值为=10 ;当x -2时,f ( x)有极大值,并且极大值为22(4) 因为f ( x)_3x_x3,所以f( x)— 3 3x2.令f (x) 3二3x2二0,得x 1 .下面分两种情况讨论:①当f ( 1)哀・0,即卩彳东<1时;②当f '( x)弋0,即x V F或x洁1时. 当x变化时,f (x),f (x)变化情况如下表:因此,当x二-1时,f ( x)有极小值,并且极小值为"2 ;当x _1时,f (x)有极大值,并且极大值为2练习(P31 )11(1 )在[0, 2]上,当x _ 时,f ( X )_6X 2_X _2有极小值,并且极小值为f ()1212又由于 f (0)冃一2 , f (2)- 20 .因此,函数f ( x) 6x 2x 2在[0, 2]上的最大值是20、最小值是 _49・24(2)在[-4,4]上,当x "=-3时,f (x)x^ - 27x 有极大值,并且极大值为 f ( 3): 当x 二3时,f (x) m x 3- 27 x 有极小值,并且极小值为f ⑶--又由于 f ( V) — 44, f (4)戸—』44.又由于f (丄__,f ⑶_15 .3271 55因此,函数f ( x) -6 12x _x 3在[—,3]上的最大值是 22、最小值是.327在[2,3]上,函数f (x) -3x - x 3无极值. 因为 f (2) - 2,f (3) - 18 .因此,函数f ( x) =3x_x 3在[2,3]上的最大值是 一2、最小值是一18习题1.3 A 组(P31)_ 49 24-54 ; 54 ;二 22 .因此,函数f ( x) - X 3-- 27 x 在卜4,4]上的最大值是 54、最小值是 54 .1,3]上,当x -2时,f ( x)二6 12x _ X 3有极大值,并且极大值为f (2)31 551、( 1)因为f (刈二一2 x 1,所以f ( x)二一2 0 .因此,函数f ( x)二「2x 1是单调递减函数.(2) 因为f ( x) = x cos x ,x (0, —),所以f (x) = 1 sin x 0 ,x (0, —).2 2 因此,函数f ( x) - x cos x在(0, — )上是单调递增函数.2(3) 因为f ( x) 一-2x^4,所以f (x) 2一:0 .因此,函数 f ( x) -2x 4是单调递减函数.(4) 因为f ( x) -2 x3” 4x,所以f ( x)— 6x2 40 .因此,函数f ( x) - 2x3 4x是单调递增函数.2、( 1)因为f ( x)— x2• 2x 4,所以f ( x) —2x 2 .当f (x) 0 ,即x萨一1时,函数f (x)尸x2 1 2x 4单调递增当 f (x) f (x) - x22x i 4单调递减(2)因为f ( x)-2x2 - 3x^3,所以f (x) -4x - 3 .当f (x) 0,即x 3时,函数f ( x) - 2x2 _ 3x 3单调递增4当f (x) 0,即x 3时,函数f ( x) _2x2 3x 3单调递减4(3)因为f ( x)-3x x3,所以f ( x) 3 - 3x2 0 .因此,函数f ( x) _3x x3是单调递增函数.(4)因为f ( x) =x3 +x2 - x,所以f "( x) =3x2±2x -1.1当f (x) 0,即x^»1或x 时,函数f ( x) _ x3 x2一_ x单调递增.31当f (x) 0,即_1 x.:时,函数f ( x)=x3^x2= x单调递减.33、 ( 1)图略. (2)加速度等于0.4、 ( 1 )在X2处,导函数yf ( x)有极大值;(2)在x - X1和x—X4处,导函数y 一f (x)有极小值;(3)在x - X3处,函数y 一 f ( x)有极大值;(4)在x 一X5处,函数y— f ( x)有极小值.5、 ( 1)因为f ( x) -6 X2 x 2,所以f ( x) 12x 1 .令f (x) 12 x 1 -0,得x =「「1 .12当x啊■-时,f ( X) 0,f ( x)单调递增;12当x •-汁时,f ( x) 0, f ( x)单调递减.12所以,x 一十时,f (x)有极小值,并且极小值为 f ( 4)U夢6 (—1)2 F■12 12 12 12(2)因为f ( x) -x312x,所以f (x) 3x2 12.令f (x) "3x2 12 一0,得x「2 .下面分两种情况讨论:①当f ( x) - 0,即x 2或x 2时;②当f ( x) 0,即2 : x 2时.当x变化时,f (x) , f (x)变化情况如下表:因此,当x 一—2时,f ( x)有极大值,并且极大值为16; 当x -2时,f ( x)有极小值,并且极小值为-16 .(3)因为f ( x) -6 -12x x3,所以f ( x)— -12 3x2.令f (x) ^「12 3x2口0,得x 2 .下面分两种情况讨论:①当f ( x) • 0,即x二2或x 2时;②当f ( x) 一0,即卩2二x : 2时.当x变化时,f (x),f (x)变化情况如下表:因此,当x - 2时,f ( x)有极大值,并且极大值为22 ;当x 一2时,f ( x)有极小值,并且极小值为-10 .(4)因为f ( x) -48x x3,所以f (x) - 48 3x2.令f (x)二48— 3x2二0,得x「二4 .下面分两种情况讨论:①当f ( x) 0,即x : -2或x 2时;②当f ( xp 0,即—2 x 2时. 当x变化时,f (x),f (x)变化情况如下表:因此,当x _ 4时,f ( x)有极小值,并且极小值为128 ;当x -4时,f ( x)有极大值,并且极大值为 128.(1 )在[_1,1]上,当x =「丄 时,函数f (x) 6x 2+x 42有极小值,并且极小值为1247 24由于 f ( 1)一7 , f (1) 一 9 ,247所以,函数f ( x) _6x 2 x- 2在[_1,1]上的最大值和最小值分别为 9,24(2)在[3,3]上,当x »2时,函数f ( x) -x 312x 有极大值,并且极大值为16;当x =2时,函数f ( x) - X 3=12X 有极小值,并且极小值为-16 .由于 f ( —3) 一9 , f (3) - —9 ,所以,函数f ( x) - x 3-12x 在[-3,3]上的最大值和最小值分别为16, 16 .1 1(3)在[_ ,1]上,函数 f ( x) 6 12x. x 3在[—,1]上无极值.32693由于 f ( 1),f (1)_ 5, 3271所以,函数f ( x) - 6 —12x ;方x 3在[,1]上的最大值和最小值分别为 326927(4 )当x 4时,f ( x)有极大值,并且极大值为128..由于 f ( 一3) 一 -117 , f (5) - 115 ,所以,函数f ( x) =48x_x 3在[-3,5]上的最大值和最小值分别为 128, 117 .习题3.3 B 组(P32)1、( 1 )证明:设 f ( x) _sin x x , x (0,).因为 f ( X )- cos x 1 0, x (0,)所以f ( x) -sin x _x 在(0^ )内单调递减因此 f ( x) — sin x x : f (0)一0, x (0/ ),即 sin x x , x (0,). 图略(2)证明:设 f ( x) - x x 2, x (0,1). 因为 f ( x) — 1 2x ,x (0,1)所以,当x (0, 1 )时,f (x) _1_2x 0 , f (x)单调递增,2f ( x)r x x2嚣f (0) - 0 ;,1)时,f ( x) _ 1 _ 2x 0 , f ( x)单调递减,f (X)EX-X2 f (1尸0 ;1又f(__) 0 .因此,x _x20 , x (0,1).2 4()一x_1 一,x - 0 .x e x因为f ( x) - e x 1, x - 0所以,当x 0时,f ( x) - e x T 0 , f (x)单调递增,f (x)二e x 1 x f (0)二0 ;当x 0时,f ( x) i e x 1 0 , f (x)单调递减,f (x) = e x-1 - x > f (0)=0 ;综上,e x-1 x , x - 0 . |图略(4)证明:设 f (x) J|n x - x , x 0 .因为 f ( x) - 11,X = 0x所以,当0-C X V1时,f Yx) z斗一1刃,f ( x)单调递增,xf ( x)二In x i x f (1)二一1 0 ;当x 1 时,f ( x)--1-1 0,f ( x)单调递减,xf ( x) — In x x : f (1) —10 ;当x "1时,显然In1 : 1 . 因此,In x x .由(3)可知,e x x 1 x,x 0 . 图略(3 )证明:设. 综上,In x x e x,x 0 图略2、( 1)函数f ( x) 一ax3 bx2 cx d的图象大致是个“双峰”图象,类似“”或的形状.若有极值,则在整个定义域上有且仅有一个极大值和一个极小值,从图象上能大致估计它的单调区间.(2)因为f ( x) -ax3 bx2 cx d,所以f ( x)」3ax2 2bx c .下面分类讨论:当a -0时,分a 0和a 0两种情形:①当a 0 ,且b? -3ac 0时,设方程f ( x) 一3ax2 2bx c "0的两根分别为x i, X2,且x i ' X2 ,当f (x) -3ax2 2bx 0,即x x i 或x X2 时,函数f (x) - ax3 ' bx2 ex ' d 单调递增;当f (x) _3ax2 2bx c 0,即x i,x X2 时,函数f ( x)「「ax3 bx2 ex d 单调递减.当a 0,且b23ac-0 时,此时f ( x) =3ax2 ' 2bx ' c 0,函数f ( x)二ax3 ' bx2 c^ d 单调递增②当a 0,且b2- 3ac 0时,设方程f ( x) 一3ax2 2bx c 0的两根分别为x i, X2,且x i x2,当f (x) =3ax2 2bx c ' 0,即x i x ; X2 时,函数f ( x)二ax3 bx2 cx d 单调递增;当f (x)…3ax22bx c 0,即x :x i 或x X2 时,函数f (x) ax 3bx2 cx d 单调递减当 a 0,且b23ac—0 时,此时f ( x) "3ax2 ' 2bx ' c 0,函数f ( x) 一ax3 bx2 c^ d 单调递减i . 4生活中的优化问题举例习题i.4 A组(P37 )i、设两段铁丝的长度分别为x , l x,则这两个正方形的边长分别为x , L A,两个正方1- 4 4形的面积和为S f (x) - (-"X )2( - x)2 -亍(2 x2- 2lx T 2 ) , 0二x "1 .4 4 i6令 f ( x)二0,即4x 21 =0, x =十.2当X 和,1厂时,f '(X)W0 ;当X J )时,f ( X) 0 >2 2因此,X --是函数f ( X)的极小值点,也是最小值点.2所以,当两段铁丝的长度分别是-时,两个正方形的面积和最小2、如图所示,由于在边长为a的正方形铁片的四角截去四个边长为x的小正方形,做成一个无盖方盒,所以无盖方盒的底面为正方形,且边长为 a 2x,高为x .(i )无盖方盒的容积V ( x)」(a 一2x)2 x , 0 • x ' a .2(2)因为V (x) 4x 3 _4ax2 a2 x ,(第2 题)Rh42R 0222222 8 n i i a i )当R—+ 2V x 2 m 2 (x所以 V ( x)二 12x 2 8ax a 2 . 2—2第一章课后习题解答 沖j一 T令 f (x) 0,得 x - a i , 1 'n可以得到,x- a i 是函数f ( x)的极小值点,也是最小值点 5、设矩形的底宽为 x m ,则半圆的半径为 (第 3 题).此时,h VR 2所以,当罐咼与底面直径相等时,所用材料最省 =r z rf - 24、证明:由于 f ( x) =( x ai),所以f (x)n i in i i这个结果说明,用 n 个数据的平均值 1-n a i 表示这个物体的长度是合理的,m ,半圆的面积为 63、如图,设圆柱的高为.-.h ,底半径为R , 则表面积S 2 Rh 2 R 2I ----- ---23 V 2R . 这就是最小二乘法的基本原理 71二厂 ----------R 2 h ,得 h V 2 'R—兀 ---------------------+ TT o — S(R) 2 R V 2 R 2 R 22V 2 R 2, R 0 . R —当R因此,二 VR 3 ;-是函数S(R)的极小值点,也是最小值点由V 因此,令 S(R)R_ 0,解得 R _ I VS(R)V ]时)时,S(R)令V (x)0 ,得x a (舍去),或 x a .26a a a」当 x (0,)时,V (x) 0 ;当x e (- 一 )时,V ( x/0 .66 2因此,xa是函数V ( x)的极大值点,也是最大值点6 —所以,当x a 时,无盖方盒的容积最大.r °2a x矩形的面积为ax 2 m 2,矩形的另一边长为 — ) m8x 8因此铁丝的长为 I (x)冷 _xx Na -— 二(「•: =) x_2a, 0 x 8a2 x 4 4 x'■ ~令 I ( x) ] 2a _0,得 x_ 8a(负值舍去).4 x 2 丫4 械因此,所以,当底宽为8a m 时,所用材料最省.56、利润L 等于收入R 减去成本C ,而收入R 等于产量乘单价. 由此可得出利润L 与产量q 的函数关系式,再用导数求最大利润.1 彳收入 R _q p 一 q (25 _ q) - 25q_ 1q 2,8 8利润 L _ R =C _(25q =1 q 2)_ (100 4q)q 221q =100, 0 : q 厂 200 .8 8求导得L * =+ 214令 L —0,即卩—1 q 21 0, q _84 .4当 q (0,84)时,L 0 ;当 q (84,200)时,L 0 ;因此,q 84是函数L 的极大值点,也是最大值点所以,产量为 84时,利润L 最大,当 x (0, 8a )时,V 4仕I ( x). 0 .x_ 8a 是函数I (x)的极小值点,也是最小值点I 4习题1.4 B组(P37)1、设每个房间每天的定价为x元,那么宾馆利润L (x)二(50 -x—)( x 20)二一1 X2 70x 1360,180 x : 680 .10 10令L (x) 1 x 70- 0,解得x -350 .5当x (180,350)时,L ( x) 0 ;当乂(350,680)时,L ( x) 0.因此,x ~ 350是函数L( x)的极大值点,也是最大值点所以,当每个房间每天的定价为350元时,宾馆利润最大2、设销售价为x元/件时,利润L (x) =( x_a)(c #C b ~x x4)_p( x _ a)(5 —呂x) , a”.F~l«^T.b b 4令L (x) _ _ 8c x 4ac 5bc ― 0,解得x _ 4a 5b .当x _4a 5b是函数L( x)的极大值点,也是最大值点84a所以,销售价为4a 5b元/件时,可获得最大利润81 . 5定积分的概念练习(P42)说明:进一步熟悉求曲边梯形面积的方法和步骤,体会“以直代曲”和“逼近”的思想练习(P45)1、S i S i --v()『二t - [ - ( ' ) 2& 2] -1 —-( i)2 1爼■nn n于是S L工/:.,s i達?止S ii T 行n[_(i )2 1 i卜n n-()2-1n n1 23 [1 22'n1 n(n 1)(23n1 1 土一占(1 )(13取极值,得n s - limn—九i 叶)] n说明:进一步体会22 kkm.3说明:进一步体会和步骤.练习(P48)x3dx 4.“以不变代变“以不变代b b⑴/ 4a」*5b 口」当x (a, )时,L (x)88r/ +5b 5b □斗0 ;当x ( 4a ,)时,8 4L ( x) 0 .从几何上看,表示由曲线 y x 3与直线x0 , x 2 , y 0所围成的曲边梯形的面积n nnnr 2^ ii'三£ v( ) ti Tn2]n(^_-1 )2」 (』)n n nn 2 ]2n 1)21 ) !n2n1 1-lim •「[-(1 -n • 厂13 n”和“ '逼近” 的思想 ”和“ '逼近” 的思想,21 n 1)(1 )2ni =1,2, ” ;»n .熟悉求变速直线运动物体路程的方法说明:进一步熟悉定积分的定义和几何意义习题1.5 A 组(P50 )1、( 1) (x 1)dx100i 1)1]10.495 ;1 2-H -- --t -------- =■i 11001002 500(2)(x __1)dx ■ -[(1i _1k_1]1 — 0.499 ;1i 怎5005002 10001(3)(X _1)dx-[(1i 」)」.<■ 1 -0.4995 .1i 110001000说明:体会通过分割、近似替换、求和得到定积分的近似值的方法 2、距离的不足近似值为:18 V 12 17 13 V 0 1 40( m );距离的过剩近似值为: 271 18 1 12 V 7 V3 1 - 67 ( m )3、证明:令f ( x )匸1 .用分点a 二x o * X 1作和式i1i1y x 3所围成的曲边梯形的面积的相反数(2)根据定积分的性质,得1 qx 3dx1由于在区间[1,0]上x 30,在区间[0,1]仔x 3dx1> 上x 31x 3 dx1 1 0 .4£,所以定积分 1x 3dx 等于位于x 轴上方的将区间 [a, b ]等分成 n个小区间,在每个小区间[X i 1 , x i ]上任取一点 i (i 1,2, , n)X i 1 X i X n — b从而「b. ; b -a 1dx i im b - a ,a 7冕斗n说明:进一步熟悉定积分的概念 4、根据定积分的几何意义,-1 x 2 dx 表示由直线沪0,x=,尸0以及曲线所围成的曲边梯形的面积,即四分之一单位圆的面积,因此(1)x 3 dx4<由于在区间[1,0]上x 30,所以定积分[ ~ =—"—x 3 dx 表示由直线 x 0 , x 1 , y1二0和曲说明:在(3)中,由于x 3在区间[1,0]上是非正的,曲边梯形面积减去位于 x 轴下方的曲边梯形面积 . I 0 3x 3dx1上x 3(3)根据定积分的性质,得2 x 3dx1一 空由于在区间[1,0] 上 x 30,在区间[0, 2]曲边梯形面积减去位于 X 轴下方的曲边梯形面积2 — — ' — ---------------------------------x 3dx1 4 15 04 4)_2,所以定积分 1x 3dx 等于位于x 轴上方的在区间 [0, 2]上是非负的,如果直接利用定义把区间[1,2]分成n 等份来求这个定积分,那么和式中既有正项又有负项,而且无法抵「X - il - (i 1)1-1 .n则细棒的质量挡一些项,求和会非常麻烦 .利用性质3可以将定积分2 0x 3dx 化为x 3dx.12x 3dx ,这样,x 3在区间[1,0]和区间[0, 2] 上的符号都是不变的,再利用定积分的定义,容易求出r °x 3dx ,12;x 3dx ,进而得到定积分2I x 3dx 的值.由此可见,利用定积分的性质可以化简运算--1在(2)( 3)中,被积函数在积分区间上的函数值有正有负,通过练习进一步体会定积分 的几何意义.习题1.5 B 组(P50 )1、 该物体在t - 0到t - 6 (单位: 说明:根据定积分的几何意义, 的路程.2、 ( 1) v — 9.81t .s )之间走过的路程大约为 145 m.通过估算曲边梯形内包含单位正方形的个数来估计物体走过(2)过剩近似值:丄1…9.81- 空-88.29 ( m ); 2 24 2不足近似值:8i 1 1 1 8 7 '9.81 ---------- 「一 9.81 一 : ------- 68.67------------------ ( m )4(3)9.81tdt49.81tdt 二 78.48( m ).■ 0(1)分割在区间[0, l ]上等间隔地插入 l[0,-], n 记第i 个区间为[(i-1)| , -iL ]nn -1个分点,将它分成 n 个小区间:l 2l[--,—],,,,n n (i -1,2, n ) [4n^)L,i ],n把细棒在小段 [0, l ], n[l , 2l],,,, n nA —心[(n 2)l ,l ]上质量分别记作: n m 1, m 2 , , m n ,(2)近似代替(i -x很小时,在小区间['1)1 , il ]上,可以认为线密度n n化很小,近似地等于一个常数,不妨认为它近似地等于任意一点当n 很大,即'(x) - x 2的值变值(-i )s 卩[(F 1)l-』]处的函数n ni 2.于是,细棒在小段[,』]上质量 m^ ( i 厂x i 2」(i 「1,2, n ).n nn(3)求和得细棒的质量m i 、2 _!_.i 1 i n(4)取极限n 细棒的质量m ^!im r.n_]* •i2 L,所以m l2x dx ..。
《导数及其应用》全章复习与巩固:李 霞 :【学习目标】1. 会利用导数解决曲线的切线的问题.2. 会利用导数解决函数的单调性等有关问题.3. 会利用导数解决函数的极值、最值等有关问题.4. 能通过运用导数这一工具解决生活中的一些优化问题:例如利润最大、用料最省、效率最高等问题【要点梳理】 要点一:有关切线问题直线与曲线相切,我们要抓住三点: ①切点在切线上; ②切点在曲线上;③切线斜率等于曲线在切点处的导数值. 要点诠释:通过以上三点可以看出,抓住切点是解决此类题的关键,有切点直接求,无切点则设切点,布列方程组.要点二:有关函数单调性的问题设函数()y f x =在区间(a ,b )内可导,(1)如果恒有'()0f x >,则函数()f x 在(a ,b )内为增函数; (2)如果恒有'()0f x <,则函数()f x 在(a ,b )内为减函数; (3)如果恒有'()0f x =,则函数()f x 在(a ,b )内为常数函数. 要点诠释:(1)若函数()f x 在区间(a ,b )内单调递增,则'()0f x ≥,若函数()f x 在(a ,b )内单调递减,则'()0f x ≤.(2)'()0f x ≥或'()0f x ≤恒成立,求参数值的范围的方法: ① 分离参数法:()m g x ≥或()m g x ≤.② 若不能隔离参数,就是求含参函数(,)f x m 的最小值min (,)f x m ,使min (,)0f x m ≥. (或是求含参函数(,)f x m 的最大值max (,)f x m ,使max (,)0f x m ≤) 要点三:函数极值、最值的问题 函数极值的问题(1)确定函数的定义域; (2)求导数)(x f '; (3)求方程0)(='x f 的根;(4)检查'()f x 在方程根左右的值的符号,如果左正右负,则f(x)在这个根处取得极大值;如果左负右正,则f(x)在这个根处取得极小值.(最好通过列表法) 要点诠释: ①先求出定义域②一般都要列表:然后看在每个根附近导数符号的变化:若由正变负,则该点为极大值点; 若由负变正,则该点为极小值点.注意:无定义的点不用在表中列出③根据表格给出结论:注意一定指出在哪取得极值. 函数最值的问题若函数()y f x =在闭区间],[b a 有定义,在开区间(,)a b 内有导数,则求函数()y f x =在],[b a 上的最大值和最小值的步骤如下:(1)求函数)(x f 在),(b a 内的导数)(x f '; (2)求方程0)(='x f 在),(b a 内的根;(3)求在),(b a 内所有使0)(='x f 的的点的函数值和)(x f 在闭区间端点处的函数值)(a f ,)(b f ; (4)比较上面所求的值,其中最大者为函数()y f x =在闭区间],[b a 上的最大值,最小者为函数()y f x =在闭区间],[b a 上的最小值.要点诠释:①求函数的最值时,不需要对导数为0的点讨论其是极大还是极小值,只需将导数为0的点和端点的函数值进行比较即可.②若)(x f 在开区间),(b a 内可导,且有唯一的极大(小)值,则这一极大(小)值即为最大(小)值. 要点四:优化问题在实际生活中用料最省、利润最大、效率最高等问题,常常可以归结为函数的最大值问题,从而可用导数来解决.我们知道,导数是求函数最大(小)值的有力工具,导数在实际生活中的应用主要是解决有关函数最大值、最小值的实际问题.利用导数解决实际问题中的最值的一般步骤:(1) 分析实际问题中各量之间的关系,找出实际问题的数学模型,写出实际问题中变量之间的函数关系式()y f x =;(2) 求函数的导数'()f x ,解方程'()0f x =;(3) 比较函数在区间端点和极值点的函数值大小,最大(小)者为最大(小)值. 要点诠释:①解决优化问题的方法:首先是需要分析问题中各个变量之间的关系,建立适当的函数关系,并确定函数的定义域,通过创造在闭区间内求函数取值的情境,即核心问题是建立适当的函数关系.再通过研究相应函数的性质,提出优化方案,使问题得以解决,在这个过程中,导数是一个有力的工具. 利用导数解决优化问题的基本思路:②得出变量之间的关系()y f x =后,必须由实际意义确定自变量x 的取值范围;③在实际问题中,有时会遇到函数在区间内只有一个点使'()0f x =的情形,如果函数在这点有极大(小)值,那么不与端点值比较,也可以知道这就是最大(小)值.④在求实际问题的最大(小)值时,一定要注意考虑实际问题的意义,不符合实际意义的值应舍去. 【典型例题】类型一: 利用导数解决有关切线问题例1. 已知函数33y x x =-,过点016A (,)作曲线()y f x =的切线,求此切线方程. 【思路点拨】因为点A 不在曲线上,故应先设出切点并求出切点.【解析】曲线方程为33y x x =-,点(016)A ,不在曲线上. 设切点为00()M x y ,,则点M 的坐标满足30003y x x =-. 因200()3(1)f x x '=-,故切线的方程为20003(1)()y y x x x -=--.点(016)A ,在切线上,则有32000016(3)3(1)(0)x x x x --=--. 化简得308x =-,解得02x =-.所以,切点为(22)M --,,切线方程为9160x y -+=.【总结升华】此类题的解题思路是,先判断点A 是否在曲线上,若点A 不在曲线上,应先设出切点,然后根据直线与曲线相切的三个关系列方程组,从而求得参数值.举一反三:【变式】求过点(20),且与曲线1y x=相切的直线方程. 【答案】设00()P x y ,为切点,则切线的斜率为0201x x y x ='=-|. ∴切线方程为00201()y y x x x -=--,即020011()y x x x x -=--. 又已知切线过点(20),,把它代入上述方程,得020011(2)x x x -=--. 解得000111x y x ===,,即20x y +-=. 类型二: 利用导数解决有关函数单调性的问题 【导数的应用综合 370878 例题3】例2.已知函数f (x )=2ln(1)2kx x x +-+ (k ≥0).(Ⅰ)当k =2时,求曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程; (Ⅱ)求f (x )的单调区间.【思路点拨】(Ⅱ)求出导数(1)'()1x kx k f x x+-=+后,主要根据(1)x kx k +-的正负进行分类讨论.【解析】(I )当2k =时,2()ln(1)f x x x x =+-+,1'()121f x x x=-++由于(1)ln 2f =,3'(1)2f =, 所以曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线方程为 3ln 2(1)2y x -=- 即 322ln 230x y -+-=(II )(1)'()1x kx k f x x+-=+,(1,)x ∈-+∞.当0k =时,'()1xf x x=-+.所以,在区间(1,0)-上,'()0f x >;在区间(0,)+∞上,'()0f x <. 故()f x 得单调递增区间是(1,0)-,单调递减区间是(0,)+∞.当01k <<时,由(1)'()01x kx k f x x +-==+,得10x =,210kx k-=>所以,在区间(1,0)-和1(,)k k -+∞上,'()0f x >;在区间1(0,)kk-上,'()0f x <故()f x 得单调递增区间是(1,0)-和1(,)k k -+∞,单调递减区间是1(0,)kk-.当1k =时,2'()1x f x x=+故()f x 得单调递增区间是(1,)-+∞.当1k >时,(1)'()01x kx k f x x +-==+,得11(1,0)kx k -=∈-,20x =.所以在区间1(1,)k k --和(0,)+∞上,'()0f x >;在区间1(,0)kk -上,'()0f x <故()f x 得单调递增区间是1(1,)k k --和(0,)+∞,单调递减区间是1(,0)kk-【总结升华】(1)解决此类题目,关键是解不等式'()0f x ≥或'()0f x ≤,若'()f x 中含有参数,须分类讨论. (2)特别应注意,在求解过程中应先写出函数的定义域.举一反三:【变式1】 若x ax x f +=3)(恰有三个单调区间,试确定a 的取值范围,并求出这三个单调区间. 【答案】13)(2+='ax x f(1)当0>a 时,则()10f x '≥>()x R ∈,此时)(x f 只有一个增区间),(+∞-∞,与题设矛盾; (2)当0=a 时,则()10f x '=>,此时)(x f 只有一个增区间),(+∞-∞,与题设矛盾;(3)当0<a 时,则21()3()3(3f x a x a x x a '=+=+- 由0)(<'x f 得a x a x 3131->--<或,由0)(>'x f ,得ax a3131-<<--∴综上可知,当0<a 时,)(x f 恰有三个单调区间: 减区间),31(),31,(+∞----∞aa;增区间)31,31(aa---【导数的应用综合 370878 例题1】 【变式2】函数()2sin 2=-xf x x 的图象大致是( )A B C D 【答案】C首先易判断函数为奇函数,排除A ,求导后解导数大于零可得周期性区间,从而排除B 、D,故选C. 类型三:利用导数解决函数极值、最值的问题例3.设函数2()()f x x x a =--(x ∈R ),其中a ∈R .(Ⅰ)当1a =时,求曲线()y f x =在点(2(2))f ,处的切线方程; (Ⅱ)当0a ≠时,求函数()f x 的极大值和极小值. 【解析】(Ⅰ)当1a =时,232()(1)2f x x x x x x =--=-+-,得(2)2f =-,且2()341f x x x '=-+-,(2)5f '=-.所以,曲线2(1)y x x =--在点(22)-,处的切线方程是25(2)y x +=--,整理得580x y +-=.(Ⅱ)2322()()2f x x x a x ax a x =--=-+-22()34(3)()f x x ax a x a x a '=-+-=---.令()0f x '=,解得3ax =或x a =. 由于0a ≠,以下分两种情况讨论.(1)若0a >,当x 变化时,()f x '的正负如下表:因此,函数()f x 在3ax =处取得极小值3a f ⎛⎫⎪⎝⎭,且34327a f a ⎛⎫=- ⎪⎝⎭;函数()f x 在x a =处取得极大值()f a ,且()0f a =. (2)若0a <,当x 变化时,()f x '的正负如下表:因此,函数()f x 在x a =处取得极小值()f a ,且()0f a =;函数()f x 在3ax =处取得极大值3a f ⎛⎫⎪⎝⎭,且34327a f a ⎛⎫=- ⎪⎝⎭.【总结升华】1. 导数式含参数时,如何讨论参数范围而确定到数值的正负是解决这类题的难点,一般采用求根法和图象法.2. 列表能比较清楚的看清极值点.3. 写结论时极值点和极大(小)值都要交代清楚.举一反三:【导数的应用综合 370878 例题2】 【变式1】设函数1()ln (0),3f x x x x =->则()y f x =( ) A 在区间1(,1),(1,)e e 内均有零点.B 在区间1(,1),(1,)e e 内均无零点.C 在区间1(,1)e 内有零点,在区间(1,)e 内无零点.D 在区间1(,1)e内无零点,在区间(1,)e 内有零点.【答案】D由题得xx x x f 33131)`(-=-=,令0)`(>x f 得3>x ;令0)`(<x f 得30<<x ;0)`(=x f 得3=x ,故知函数)(x f 在区间)3,0(上为减函数,在区间),3(+∞为增函数,在点3=x 处有极小值03ln 1<-;又()0131)1(,013,31)1(>+=<-==ee f e e f f ,故选择D. 【变式2】已知函数c bx x ax x f -+=44ln )((x>0)在x = 1处取得极值-3-c ,其中a,b,c 为常数. (1)试确定a,b 的值;(2)讨论函数f(x)的单调区间并求极值; 【答案】(1) 由题意知(1)3f c =--,因此3b c c -=--,从而3b =-.又对()f x 求导得3431()4ln 4f x ax x ax bx x'=++3(4ln 4)x a x a b =++. 由题意(1)0f '=,因此40a b +=,解得12,3a b ==-.(2)由(1)知3()48ln f x x x '=(0x >),令()0f x '=,解得1x =.当01x <<时,()0f x '<,此时()f x 为减函数; 当1x >时,()0f x '>,此时()f x 为增函数.所以()f x 有极小值(1)3f c =--.因此()f x 的单调递减区间为(01),,而()f x 的单调递增区间为(1)+,∞,当1x =时,()f x 取极小值3c --.例4. 已知函数()ln f x ax x =- (a 为常数). (Ⅰ)当1=a时,求函数()f x 的单调区间; (Ⅱ)求函数()f x 在[)+∞,1上的最值.【思路点拨】(Ⅱ)求导后可采用求根法求出极值点,再讨论增减性以确定最值. 【解析】(Ⅰ)当1a =时,函数()f x =ln x x -,函数的定义域为(0,)x ∈+∞由()011>-='x x f 得1>x ,∴函数()f x 的单调增区间为(1,)+∞; 由()011<-='xx f 得10<<x ,∴函数()f x 的单调减区间为(0,1).(Ⅱ)∵1'()f x a x=-,①若0a ≤,则对任意的[1,)x ∈+∞都有'()0f x <,∴函数()f x 在[1,)+∞上为减函数, ∴()f x 在[1,)+∞上有最大值,没有最小值,()(1)f x f a ==最大值;②若0a >,令'()0f x =得1x a=, 当01a <<时,11a >,∴当1(1,)x a ∈时'()0f x <,函数()f x 在1(1,)a上为减函数,当1(,)x a ∈+∞时'()0f x >,函数()f x 在1(,)a+∞上为增函数;∴1x a =时,函数()f x 有最小值,11()()1ln f x f a a ==-最小值,当1a ≥时,11a≤,在[1,)+∞恒有'()0f x ≥,∴函数()f x 在[1,)+∞上为增函数,()f x 在[1,)+∞有最小值,()(1)f x f a ==最小值.【总结升华】求含参函数在某区间上的最值问题,首先要通过对参数分类讨论,确定出函数的单调区间,其次要善于对极值和端点值进行比较,此时往往需要继续分类讨论.举一反三:【导数的应用综合 370878 例题4】 【变式】已知函数f (x )=-x 3+3x 2+9x +a .(1)求f (x )的单调递减区间;(2)若f (x )在区间[-2,2]上的最大值为20,求它在该区间上的最小值. 【答案】(1)f ′(x )=-3x 2+6x +9.令f ′(x )<0,解得x <-1,或x >3,∴函数f (x )的单调递减区间为(-∞,-1),(3,+∞). (2)∵f (-2)=8+12-18+a =2+a , f (2)=-8+12+18+a =22+a , ∴f (2)>f (-2). ∵在(-1,3)上f ′(x )>0, ∴f (x )在(-1,2]上单调递增. 又由于f (x )在[-2,-1)上单调递减, ∴f (-1)是f (x )的极小值,且f (-1)=a -5.∴f (2)和f (-1)分别是f (x )在区间[-2,2]上的最大值和最小值,于是有22+a =20,解得a =-2. ∴f (x )=-x 3+3x 2+9x -2. ∴f (-1)=a -5=-7,即函数f (x )在区间[-2,2]上的最小值为-7. 类型四: 利用导数解决优化问题例5. 用长为18 m 的钢条围成一个长方体形状的框架,要求长方体的长与宽之比为2:1,问该长方体的长、宽、高各为多少时,其体积最大?最大体积是多少?【思路点拨】选取一个控制变量,建立体积的函数是本题的第一个关键. 【解析】设长方体的宽为x (m ),则长为2x (m),高为:⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=230(m)35.441218<<x x xh .故长方体的体积为).230()(m 69)35.4(2)(3322<<x x x x x x V -=-=从而).1(18)35.4(1818)(2x x x x x x V -=--=' 令V ′(x )=0,解得x =0(舍去)或x =1, ∴x =1. 当0<x <1时,V ′(x )>0;当1<x <32时,V ′(x )<0, 故在x =1处V (x )取得极大值,并且这个极大值就是V (x )的最大值. 最大体积V =V ′(x )=9×12-6×13(m 3),此时长方体的长为2 m ,高为1.5 m. 当长方体的长为2 m 时,宽为1 m ,高为1.5 m 时,体积最大,最大体积为3 m 3.精品文档 用心整理资料来源于网络 仅供免费交流使用【总结升华】 生活中的优化问题,大多可以建立目标函数.本题的目标函数为高次多项式函数,采用导数法可解. 同时要格外注意实际意义对定义域的影响;举一反三:【变式】某单位用2 160万元购得一块空地,计划在该空地上建造一栋至少10层、每层2000平方米的楼房.经测算,如果将楼房建为x (x ≥10)层,则每平方米的平均建筑费用为560+48x (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) 【答案】设楼房每平方米的平均综合费用为()f x ,则 21601000010800()(56048)56048(10,)2000f x x x x x N x x ⨯=++=++≥∈. 210800'()48f x x=-,令'()0f x =,得x=15. 当x >15时,'()0f x >,当10≤x <15时,'()0f x <.因此,当x=15时,()f x 取得最小值(15)2000f =.为了使楼房每平方米的平均综合费用最少,该楼房应建为15层.。
第一章 导数及其应用§1.1.1变化率问题教学目标:1.理解平均变化率的概念;2.了解平均变化率的几何意义;3.会求函数在某点处附近的平均变化率 教学重点:平均变化率的概念、函数在某点处附近的平均变化率; 教学难点:平均变化率的概念. 教学过程: 一.创设情景为了描述现实世界中运动、过程等变化着的现象,在数学中引入了函数,随着对函数的研究,产生了微积分,微积分的创立以自然科学中四类问题的处理直接相关:一、已知物体运动的路程作为时间的函数,求物体在任意时刻的速度与加速度等; 二、求曲线的切线;三、求已知函数的最大值与最小值; 四、求长度、面积、体积和重心等。
导数是微积分的核心概念之一它是研究函数增减、变化快慢、最大(小)值等问题最一般、最有效的工具。
导数研究的问题即变化率问题:研究某个变量相对于另一个变量变化的快慢程度. 二.新课讲授 (一)问题提出 问题1 气球膨胀率我们都吹过气球回忆一下吹气球的过程,可以发现,随着气球内空气容量的增加,气球的半径增加越来越慢.从数学角度,如何描述这种现象呢?⏹ 气球的体积V (单位:L )与半径r (单位:dm )之间的函数关系是334)(r r V π=⏹ 如果将半径r 表示为体积V 的函数,那么343)(πV V r = 分析: 343)(πV V r =, ⑴ 当V 从0增加到1时,气球半径增加了)(62.0)0()1(dm r r ≈-气球的平均膨胀率为)/(62.001)0()1(L dm r r ≈--⑵ 当V 从1增加到2时,气球半径增加了)(16.0)1()2(dm r r ≈- 气球的平均膨胀率为)/(16.012)1()2(L dm r r ≈--可以看出,随着气球体积逐渐增大,它的平均膨胀率逐渐变小了.思考:当空气容量从V 1增加到V 2时,气球的平均膨胀率是多少?1212)()(V V V r V r --问题2 高台跳水在高台跳水运动中,运动员相对于水面的高度h (单位:m )与起跳后的时间t (单位:s )存在函数关系h (t )= -4.9t 2+6.5t +10.如何用运动员在某些时间段内的平均速v 度粗略地描述其运动状态? 思考计算:5.00≤≤t 和21≤≤t 的平均速度在5.00≤≤t 这段时间里,)/(05.405.0)0()5.0(s m h h v =--=;在21≤≤t 这段时间里,)/(2.812)1()2(s m h h v -=--=探究:计算运动员在49650≤≤t 这段时间里的平均速度,并思考以下问题:⑴运动员在这段时间内使静止的吗?⑵你认为用平均速度描述运动员的运动状态有什么问题吗?探究过程:如图是函数h (t )= -4.9t 2+6.5t +10的图像,结合图形可知,)0()4965(h h =, 所以)/(004965)0()4965(m s h h v =--=, 虽然运动员在49650≤≤t 这段时间里的平均速度为)/(0m s ,但实际情况是运动员仍然运动,并非静止,可以说明用平均速度不能精确描述运动员的运动状态. (二)平均变化率概念:1.上述问题中的变化率可用式子1212)()(x x x f x f --表示,称为函数f (x )从x 1到x 2的平均变化率2.若设12x x x -=∆, )()(12x f x f f -=∆ (这里x ∆看作是对于x 1的一个“增量”可用x 1+x ∆代替x 2,同样)()(12x f x f y f -=∆=∆) 3. 则平均变化率为=∆∆=∆∆xfx y x x f x x f x x x f x f ∆-∆+=--)()()()(111212 思考:观察函数f (x )的图象 平均变化率=∆∆x f1212)()(x x x f x f --直线AB三.典例分析例1.已知函数f (x )=x x +-2的图象上的一点)2,1(--A 及临近一点)2,1(y x B ∆+-∆+-,则=∆∆xy. 解:)1()1(22x x y ∆+-+∆+--=∆+-, ∴x xx x x y ∆-=∆-∆+-+∆+--=∆∆32)1()1(2 例2. 求2x y =在0x x =附近的平均变化率。
选修2-2《导数及其应用》全章辅导学案第一章 导数及其应用1.1 变化率与导数自主探究学习1.平均变化率:变化率可用式子1212)()(x x x f x f --表示, 称为函数f (x )从x 1到x 2的平均变化率。
若设12x x x -=∆, )()(12x f x f f -=∆ (这里x ∆看作是对于x 1的一个“增量”可用x 1+x ∆代替x 2,同样)()(12x f x f y f -=∆=∆),则平均变化率为=∆∆=∆∆xfx y x x f x x f x x x f x f ∆-∆+=--)()()()(111212. 2.导数的概念从函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率是:0000()()limlimx x f x x f x fxx ∆→∆→+∆-∆=∆∆,我们称它为函数()y f x =在0x x =出的导数,记作'0()f x 或0'|x x y =,0000()()()limx f x x f x f x x∆→+∆-'=∆.3.几何意义:函数y =f (x )在x =x 0处的导数等于在该点00(,())x f x 处的切线的斜率,即0000()()()limx f x x f x f x k x∆→+∆-'==∆。
名师要点解析要点导学1.)(x f 的对于区间(a ,b )上任意点处都可导,则)(x f 在各点的导数也随x 的变化而变化,因而也是自变量x 的函数,该函数被称为)(x f 的导函数,记作)('x f .2.(1)导数即为函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率;(2)0x x x ∆=-,当0x ∆→时,0x x →,所以000()()()limx f x f x f x x x ∆→-'=-.3. 求曲线在某点处的切线方程的基本步骤: ①求出P 点的坐标;②求出函数在点0x 处的变化率0000()()()lim x f x x f x f x k x∆→+∆-'==∆ ,得到曲线在点00(,())x f x 的切线的斜率;③利用点斜式求切线方程.4.在导数几何意义的应用过程中,应注意:切点),(00y x P 在曲线上,即)(00x f y =;②切点),(00y x P 也在切线上;③在切点处的切线斜率为)('0x f k =.5. 曲线在P 点处的切线与曲线过点P 的切线不是同一个概念:前者P 点为切点;后者P 点可能是切点也可能不.一般曲线的切线与曲线可以有两个以上的切点. 【经典例题】例1物体在地球上作自由落体运动时,下落距离212S gt =其中t 为经历的时间,29.8/g m s =,若 0(1)(1)limt S t S V t∆→+∆-=∆9.8/m s =,则下列说法正确的是【 】A. 0~1s 时间段内的速率为9.8/m sB. 在1~1+△ts 时间段内的速率为9.8/m sC. 在1s 末的速率为9.8/m sD. 若△t >0,则9.8/m s 是1~1+△ts 时段的速率;若△t <0,则9.8/m s 是1+△ts ~1时段的速率【分析】理解导数的概念,导数即为函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率,0(1)(1)limt S t S V t∆→+∆-=∆表示在1s 末的速率.【解】C .【点拨】本例旨在强化对导数意义的理解,0lim →∆t tS t S ∆-∆+)1()1(中的△t 可正可负【例2】(1)求函数f (x )=x x +-2在1x =-附近的平均变化率,并求出在该点处的导数; (2)求曲线y =3x 2在点(1,3)处的切线方程。
学习目标1.能利用导数研究函数的单调性.2.理解函数的极值、最值与导数的关系.3.掌握函数的单调性、极值与最值的综合应用.知识点一函数的单调性与其导数的关系定义在区间(a,b)内的函数y=f(x)知识点二求函数y=f(x)的极值的方法解方程f′(x)=0,当f′(x0)=0时,(1)如果在x0附近的左侧________,右侧________,那么f(x0)是极大值.(2)如果在x0附近的左侧________,右侧________,那么f(x0)是极小值.知识点三函数y=f(x)在[a,b]上最大值与最小值的求法(1)求函数y=f(x)在(a,b)内的极值.(2)将函数y=f(x)的各__________与端点处的函数值________比较,其中________的一个是最大值,________的一个是最小值.类型一 构造法的应用命题角度1 比较函数值的大小例1 已知定义在(0,π2)上的函数f (x ),f ′(x )是它的导函数,且恒有sin x ·f ′(x )>cos x ·f (x )成立,则( ) A.2f (π6)>f (π4)B.3f (π6)>f (π3)C.6f (π6)>2f (π4)D.3f (π6)<f (π3)反思与感悟 此类题目的关键是构造出恰当的函数,利用函数的单调性确定函数值的大小. 跟踪训练1 已知定义域为R 的奇函数f (x )的导函数为f ′(x ),当x ≠0时,f ′(x )+f (x )x <0,若a =12f (12),b =-2f (-2),c =(ln 12)f (ln 12),则a ,b ,c 的大小关系正确的是( )A .a <c <bB .b <c <aC .a <b <cD .c <a <b命题角度2 求解不等式例2 定义域为R 的可导函数y =f (x )的导函数f ′(x ),满足f (x )>f ′(x ),且f (0)=2,则不等式f (x )<2e x 的解集为( ) A .(-∞,0) B .(-∞,2) C .(0,+∞)D .(2,+∞) 反思与感悟 构造恰当函数并判断其单调性,利用单调性得到x 的取值范围.跟踪训练2 定义在R 上的函数f (x )满足f (1)=1,且对任意的x ∈R 都有f ′(x )<13,则不等式f (lg x )>lg x +23的解集为________.类型二 利用导数研究函数的极值与最值例3 已知函数f (x )=x 3+ax 2+b 的图象上一点P (1,0),且在点P 处的切线与直线3x +y =0平行.(1)求函数f (x )的[解析]式;(2)求函数f (x )在区间[0,t ](0<t <3)上的最大值和最小值;(3)在(1)的结论下,关于x 的方程f (x )=c 在区间[1,3]上恰有两个相异的实根,求实数c 的取值范围.反思与感悟 (1)求极值时一般需确定f ′(x )=0的点和单调性,对于常见连续函数,先确定单调性即可得极值点,当连续函数的极值点只有一个时,相应的极值点必为函数的最值点. (2)求闭区间上可导函数的最值时,对函数极值是极大值还是极小值可不再作判断,只需要直接与端点的函数值比较即可获得.跟踪训练3 已知a ,b 为常数且a >0,f (x )=x 3+32(1-a )x 2-3ax +b .(1)函数f (x )的极大值为2,求a ,b 间的关系式;(2)函数f (x )的极大值为2,且在区间[0,3]上的最小值为-232,求a ,b 的值.类型三 数形结合思想的应用例4 已知函数y =xf ′(x )的图象如图所示(其中f ′(x )是函数f (x )的导函数),给出以下说法:①函数f (x )在区间(1,+∞)上是增函数; ②函数f (x )在区间(-1,1)上单调递增; ③函数f (x )在x =-12处取得极大值;④函数f (x )在x =1处取得极小值. 其中正确的说法是________.反思与感悟 解决函数极值与函数、导函数图象的关系时,应注意(1)对于导函数的图象,重点考查导函数的值在哪个区间上为正,在哪个区间上为负,在哪个点处与x 轴相交,在交点附近导函数值是怎样变化的.(2)对于函数的图象,函数重点考查递增区间和递减区间,进而确定极值点.跟踪训练4 设函数f (x )在R 上可导,其导函数为f ′(x ),且函数f (x )在x =-2处取得极小值,则函数y =xf ′(x )的图象可能是( )1.已知函数f(x)=x3+bx2+cx的图象如图所示,则x21+x22等于()A.43B.73C.83D.1632.已知f (x )是定义在(0,+∞)上的非负可导函数,且满足xf ′(x )+f (x )≤0,对任意的正数a ,b ,若a <b ,则必有( ) A .bf (b )≤af (a ) B .bf (a )≤af (b ) C .af (a )≤bf (b )D .af (b )≤bf (a )3.函数f (x )的定义域为R ,f (-1)=1,对任意的x ∈R ,f ′(x )>3,则f (x )>3x +4的解集为________.4.已知函数f (x )=x 3-12x 2-2x +5,若对于任意x ∈[-1,2],都有f (x )<m ,则实数m 的取值范围是________________________________________________________________________.导数作为一种重要的工具,在研究函数中具有重要的作用,例如函数的单调性、极值与最值等问题,都可以通过导数得以解决.不但如此,利用导数研究得到函数的性质后,还可以进一步研究方程、不等式等诸多代数问题,所以一定要熟练掌握利用导数来研究函数的各种方法.[答案]精析知识梳理 知识点一 增 减 知识点二(1)f ′(x )>0 f ′(x )<0 (2)f ′(x )<0 f ′(x )>0 知识点三(2)极值 f (a ),f (b ) 最大 最小 题型探究例1 D [由f ′(x )sin x >f (x )cos x , 则f ′(x )sin x -f (x )cos x >0, 构造函数g (x )=f (x )sin x,则g ′(x )=f ′(x )sin x -f (x )cos xsin 2x .当x ∈(0,π2)时,g ′(x )>0,即函数g (x )在(0,π2)上单调递增,∴g (π6)<g (π3),∴3f (π6)<f (π3),故选D.]跟踪训练1 B [令g (x )=xf (x ), 则g (-x )=-xf (-x )=xf (x ), ∴g (x )是偶函数. g ′(x )=f (x )+xf ′(x ), ∵f ′(x )+f (x )x<0,∴当x >0时,xf ′(x )+f (x )<0, 当x <0时,xf ′(x )+f (x )>0.∴g (x )在(0,+∞)上是减函数. ∵12<ln 2<1<2, ∴g (2)<g (ln 2)<g (12).∵g (x )是偶函数,∴g (-2)=g (2),g (ln 12)=g (ln 2),∴g (-2)<g (ln 12)<g (12).故选B.]例2 C [设g (x )=f (x )e x ,则g ′(x )=f ′(x )-f (x )e x .∵f (x )>f ′(x ), ∴g ′(x )<0,即函数g (x )在定义域上单调递减. ∵f (0)=2,∴g (0)=f (0)=2, 则不等式等价于g (x )<g (0). ∵函数g (x )单调递减,∴x >0,∴不等式的解集为(0,+∞),故选C.] 跟踪训练2 (0,10)[解析] ∵f ′(x )<13,∴f ′(x )-13<0,∴f (x )-x +23在R 上为减函数.设F (x )=f (x )-x +23,则F (x )在R 上为减函数.∵f (1)=1,∴F (1)=f (1)-1=1-1=0.由f (lg x )>lg x +23,得f (lg x )-lg x +23>0,∴F (lg x )>F (1). ∵F (x )在R 上单调递减, ∴lg x <1,∴0<x <10, ∴原不等式的解集为(0,10).例3 解 (1)因为f ′(x )=3x 2+2ax ,曲线在P (1,0)处的切线斜率为f ′(1)=3+2a ,即3+2a =-3,a =-3.又函数过(1,0)点,即-2+b =0,b =2. 所以a =-3,b =2,f (x )=x 3-3x 2+2. (2)由f (x )=x 3-3x 2+2, 得f ′(x )=3x 2-6x .由f ′(x )=0,得x =0或x =2.①当0<t ≤2时,在区间(0,t )上,f ′(x )<0,f (x )在[0,t ]上是减函数,所以f (x )max =f (0)=2,f (x )min =f (t )=t 3-3t 2+2.②当2<t <3时,当x 变化时,f ′(x ), f (x )的变化情况如下表:f (x )min =f (2)=-2,f (x )max 为f (0)与f (t )中较大的一个. f (t )-f (0)=t 3-3t 2=t 2(t -3)<0, 所以f (x )max =f (0)=2.(3)令g (x )=f (x )-c =x 3-3x 2+2-c ,则g ′(x )=3x 2-6x =3x (x -2).在x ∈[1,2)上,g ′(x )<0;在x ∈(2,3]上,g ′(x )>0. 要使g (x )=0在[1,3]上恰有两个相异的实根, 则⎩⎪⎨⎪⎧g (1)≥0,g (2)<0,g (3)≥0,解得-2<c ≤0.跟踪训练3 解 (1)f ′(x )=3x 2+3(1-a )x -3a =3(x -a )(x +1), 令f ′(x )=0,解得x 1=-1,x 2=a , 因为a >0,所以x 1<x 2.当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:所以当x =-1时,f (x )有极大值2,即3a +2b =3.(2)当0<a <3时,由(1)知,f (x )在[0,a )上为减函数,在(a,3]上为增函数, 所以f (a )为最小值, f (a )=-12a 3-32a 2+b .即-12a 3-32a 2+b =-232.又由b =3-3a 2,于是有a 3+3a 2+3a -26=0, 即(a +1)3=27,所以a =2,b =-32.当a >3时,由(1)知f (x )在[0,3]上为减函数,即f (3)为最小值,f (3)=-232,从而求得a =10748,不合题意,舍去.综上,a =2,b =-32.例4 ①④[解析] 对于①,由图象知,当x ∈(1,+∞)时,xf ′(x )>0,故f ′(x )>0,∴f (x )在区间(1,+∞)上单调递增.对于②,当x ∈(-1,0)时,xf ′(x )>0,故f ′(x )<0;当x ∈(0,1)时,xf ′(x )<0,故f ′(x )<0.所以当x ∈(-1,0)∪(0,1)时,f ′(x )<0,故f (x )在(-1,0),(0,1)上是减函数.对于③,由②知f (x )在(-1,0)上单调递减,∴x =-12不是极值点,由①②知④是正确的,故填①④.跟踪训练4 A [∵函数f (x )在R 上可导,其导函数为f ′(x ), 且函数f (x )在x =-2处取得极小值, ∴当x >-2时,f ′(x )>0; 当x =-2时,f ′(x )=0; 当x <-2时,f ′(x )<0. ∴当-2<x <0时,xf ′(x )<0; 当x =-2时,xf ′(x )=0; 当x <-2时,xf ′(x )>0. 由此观察四个选项,故选A.] 当堂训练1.C 2.A 3.(-1,+∞) 4.(7,+∞)。
北师大版高中数学选修2-2第三章《 导数应用》全部教案§1 函数的单调性与极值第一课时 导数与函数的单调性(一)一、教学目标:1、知识与技能:⑴理解函数单调性的概念;⑵会判断函数的单调性,会求函数的单调区间。
2、过程与方法:⑴通过具体实例的分析,经历对函数平均变化率和瞬时变化率的探索过程;⑵通过分析具体实例,经历由平均变化率及渡到瞬时变化率的过程。
3、情感、态度与价值观:让学生感悟由具体到抽象,由特殊到一般的思想方法。
二、教学重点:函数单调性的判定 教学难点:函数单调区间的求法 三、教学方法:探究归纳,讲练结合 四、教学过程 (一).创设情景函数是客观描述世界变化规律的重要数学模型,研究函数时,了解函数的赠与减、增减的快与慢以及函数的最大值或最小值等性质是非常重要的.通过研究函数的这些性质,我们可以对数量的变化规律有一个基本的了解.下面,我们运用导数研究函数的性质,从中体会导数在研究函数中的作用. (二).新课探究1.问题:图3.3-1(1),它表示跳水运动 中高度h 随时间t 变化的函数2() 4.9 6.510h t t t =-++的图像,图3.3-1(2)表示高台跳水运动员的速度v 随时间t 变化的函数'()()9.8 6.5v t h t t ==-+的图 像.运动员从起跳到最高点,以及从最高点到入 水这两段时间的运动状态有什么区别?通过观察图像,我们可以发现:(1)运动员从起点到最高点,离水面的高度h 随时间t 的增加而增加,即()h t 是增函数.相应地,'()()0v t h t =>.(2)从最高点到入水,运动员离水面的高度h 随时间t 的增加而减少,即()h t 是减函数.相应地,'()()0v t h t =<. 2.函数的单调性与导数的关系观察下面函数的图像,探讨函数的单调性与其导数正负的关系.如图3.3-3,导数'0()f x 表示函数()f x 在点00(,)x y 处的切线的斜率.在0x x =处,'0()0f x >,切线是“左下右上”式的,这时,函数()f x 在0x 附近单调递增; 在1x x =处,'0()0f x <,切线是“左上右下”式的,这时,函数()f x 在1x 附近单调递减. 结论:函数的单调性与导数的关系在某个区间(,)a b 内,如果'()0f x >,那么函数()y f x =在这个区间内单调递增;如果'()0f x <,那么函数()y f x =在这个区间内单调递减.说明:(1)特别的,如果'()0f x =,那么函数()y f x =在这个区间内是常函数.3.求解函数()y f x =单调区间的步骤:(1)确定函数()y f x =的定义域;(2)求导数''()y f x =;(3)解不等式'()0f x >,解集在定义域内的部分为增区间;(4)解不等式'()0f x <,解集在定义域内的部分为减区间.(三).典例探析例1、已知导函数'()f x 的下列信息:当14x <<时,'()0f x >; 当4x >,或1x <时,'()0f x <; 当4x =,或1x =时,'()0f x = 试画出函数()y f x =图像的大致形状.解:当14x <<时,'()0f x >,可知()y f x =在此区间内单调递增;当4x >,或1x <时,'()0f x <;可知()y f x =在此区间内单调递减; 当4x =,或1x =时,'()0f x =,这两点比较特殊,我们把它称为“临界点”. 综上,函数()y f x =图像的大致形状如图3.3-4所示. 例2、判断下列函数的单调性,并求出单调区间.(1)3()3f x x x =+; (2)2()23f x x x =--(3)()sin (0,)f x x x x π=-∈; (4)32()23241f x x x x =+-+解:(1)因为3()3f x x x =+,所以,'22()333(1)0f x x x =+=+> 因此,3()3f x x x =+在R 上单调递增,如图3.3-5(1)所示.(2)因为2()23f x x x =--,所以, ()'()2221f x x x =-=-当'()0f x >,即1x >时,函数2()23f x x x =--单调递增; 当'()0f x <,即1x <时,函数2()23f x x x =--单调递减; 函数2()23f x x x =--的图像如图3.3-5(2)所示.(3)因为()sin (0,)f x x x x π=-∈,所以,'()cos 10f x x =-< 因此,函数()sin f x x x =-在(0,)π单调递减,如图3.3-5(3)所示. (4)因为32()23241f x x x x =+-+,所以 .当'()0f x >,即 时,函数2()23f x x x =-- ; 当'()0f x <,即 时,函数2()23f x x x =-- ; 函数32()23241f x x x x =+-+的图像如图3.3-5(4)所示. 注:(3)、(4)生练例3.如图3.3-6,水以常速(即单位时间内注入水的体积相同)注入下面四种底面积相同的容器中,请分别找出与各容器对应的水的高度h 与时间t 的函数关系图像.分析:以容器(2)为例,由于容器上细下粗,所以水以常速注入时,开始阶段高度增加得慢,以后高度增加得越来越快.反映在图像上,(A )符合上述变化情况.同理可知其它三种容器的情况.解:()()()()()()()()1,2,3,4B A D C →→→→思考:例3表明,通过函数图像,不仅可以看出函数的增减,还可以看出其变化的快慢.结合图像,你能从导数的角度解释变化快慢的情况吗?一般的,如果一个函数在某一范围内导数的绝对值较大,那么函数在这个范围内变化的快,这时,函数的图像就比较“陡峭”;反之,函数的图像就“平缓”一些.如图3.3-7所示,函数()y f x =在()0,b 或(),0a 内的图像“陡峭”,在(),b +∞或(),a -∞内的图像“平缓”. 例4、求证:函数3223121y x x x =+-+在区间()2,1-内是减函数.证明:因为()()()'22661262612y x x x x x x =+-=+-=-+当()2,1x ∈-即21x -<<时,'0y <,所以函数3223121y x x x =+-+在区间()2,1-内是减函数.说明:证明可导函数()f x 在(),a b 内的单调性步骤:(1)求导函数()'f x ;(2)判断()'f x 在(),a b 内的符号;(3)做出结论:()'0f x >为增函数,()'0f x <为减函数. (四).课堂练习:课本P59页练习1(1);2(五).回顾总结:(1)函数的单调性与导数的关系;(2)求解函数()y f x =单调区间;(3)证明可导函数()f x 在(),a b 内的单调性(六).布置作业:课本P62页习题3-1A 组1、2 五、教后反思:第二课时 导数与函数的单调性(二)一、教学目标:1、知识与技能:⑴理解函数单调性的概念;⑵会判断函数的单调性,会求函数的单调区间。
第十课时导数的综合应用小结与复习一、教学目标:1、知识与技能:①利用导数研究函数的切线、单调性、极大(小)值以及函数在连续区间[a,b]上的最大(小)值;②利用导数求解一些实际问题的最大值和最小值。
2、过程与方法:①通过研究函数的切线、单调性、极大(小)值以及函数在连续区间[a,b]上的最大(小)值,培养学生的数学思维能力;②通过求解一些实际问题的最大值和最小值,培养学生分析问题、解决问题的能力,以及数学建模能力。
3、情感态度、价值观:逐步培养学生养成运用数形结合、等价转化、函数与方程等数学思想方法思考问题、解决问题的习惯。
二、教学重难点:通过研究函数的切线、单调性、极大(小)值以及函数在连续区间[a,b]上的最大(小)值,培养学生的数学思维能力;通过求解一些实际问题的最大值和最小值,培养学生分析问题、解决问题的能力,以及数学建模能力。
三、教学方法:探析归纳,讲练结合四、教学过程(一)、知识点1、导数应用的知识网络结构图:(二)重点导析:1、本课主要内容是小结导数和微分在研究函数性质方面的应用,即函数的单调性、极大(小)值、最大(小)值,以及运用导数和微分来解决实际问题.其知识要点如下表所示.f(x)在(a,b)内递增f(x)在(a,b)内,f(x)min=f(x0)2、对于函数单调性的判定,强调:(1)判别法的依据是导数的几何意义;(2)在(a,b)内f′(x)>0(f′(x)<0)是使f(x)在(a,b)内递增或递减的充分条件而非必要条件,例f(x)=x3在(-∞,+∞)内递增,并不要求在(-∞,+∞)内f′(x)>0.3、关于极值问题,仍然要注意以下问题:(1)极值点未必可导点;(2)f′(x0)=0时,f(x0)未必是极值;(3)极大值未必大于极小值.4.关于函数的最值:切实掌握求最值的步骤和方法外,应说明极值和最值的关系,以及f(x)在[a,b]内连续是使f(x)在[a,b]内有最大值和最小值的充分条件而非必要条件.(三)、例题探析例1、求函数y=x4-2x2+5在闭区间[-2,2]上的极值、最值,讨论其在[-2,2]上的各个单调区间.(可叫学生演板)x-2(-2,-1)-1(-1,0)0(0,1)1(1,2)2y′-0+0-0+y1345413例2、已知函数f(x)=alg(2-ax)(a>0,且a≠1)在定义域[0,1]上是减函数,求a的取值范围.分析:因为f(x)在[0,1]上是减函数,所以在[0,1]上必有f′(x)<0.由f′(x)<0得不等式,可由不等式求出a的取值范围.解:∵′=·<由>得y a lga0a0lg(2ax)lg(2ax)---12xalga0x0lga0x00x1a1x1a2<->①或>-<②∵<<不等式①无解.由此知>,又由<<<.222a aa⎧⎨⎪⎩⎪⎧⎨⎪⎩⎪⇒例3、如图,两个工厂A、B相距0.6km,A、 B距电站C都是0.5 km.计划铺设动力线,先由C沿AB的垂线至D,再与A、B相连.D点选在何处时,动力线总长最短?分析:据题意应知三角形ADB是等腰三角形,DE是其高线.故可设DE为x km.由AB=0.6,AC=BC=0.5,得AE=EB=0.3.CE0.4 CD0.4x==,=-.050322..-AD BD==.x2203+(.)动力线总长ll l =+-.令′=+-=·2x 0.4x [2x 0.4x]22++'+-(.)(.).03032220091222x x==.200900922x x x -++..0即-=,求得唯一极值点,=≈.2x 0x 0.17x 2009310+.故D 点选在距AB 0.17千米处时,动力线最短. (四)、课堂练习:复习参考题三A 组1(1)题、(2)题(五)、课堂内容小结:(1)本节知识要点;(2)例题涉及的知识点、难点;(3)三道例题解答所重用的工具.(六)、布置作业:课本复习参考题三A 组第1 (3)、(5)、2(2)、3 五、教学反思:。
【巩固练习及参考答案解析】 一、选择题1.(2015 郴州模拟)已知函数()f x 的导函数'()f x 的图象如图所示,那么函数()f x 的图象最有可能的是( )2.下列命题成立的是( )A.若f (x )在(a ,b )内是增函数,则对任何x ∈(a ,b ),都有f ′(x )>0B.若在(a ,b )内对任何x 都有f ′(x )>0,则f (x )在(a ,b )上是增函数C.若f (x )在(a ,b )内是单调函数,则f ′(x )必存在D.若f ′(x )在(a ,b )上都存在,则f (x )必为单调函数3.(2015 新课标Ⅱ理)设函数f '(x)是奇函数f(x)(x ∈R)的导函数,f(-1)=0,当x >0时,xf '(x)-f(x)<0,则使得f(x)>0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,+∞) 4.函数x x x f ln 3)(+=的单调递增区间是 ( )A.)1,0(eB.),(+∞eC.),1(+∞eD.(e1,e ) 5.设2:()ln 21xp f x e x x mx =++++在(0,+∞)内单调递增,:5q m ≥-,则p 是q 的( )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件6.(2015 南阳校级三模)函数()f x 的定义域为R,(2)2013f -=,对任意x R ∈都有'()2f x x <成立,则不等式2()2009f x x <+的解集是( )A.()2,2-B.()2,-+∞C.(),2-∞-D.(),-∞+∞7.设函数()f x 在R 上的导函数为'()f x ,且22()'()f x x f x x +>,下面的不等式在R 内恒成立的是( )A.()0f x >B.()0f x <C.()f x x >D.()f x x <二、填空题8.函数32()15336f x x x x =--+的单调减区间为 .9.函数y =x sin x +cos x ,x ∈(-π,π)的单调增区间是____________. 10.函数y =ln(x 2-x -2)的单调递减区间为__________.11.若函数y =x 3-ax 2+4在(0,2)内单调递减,则实数a 的取值范围是____________.三、解答题12.已知函数()ln f x x =,()ag x x=,设()()()F x f x g x =+.求函数()F x 的单调区间; 13.已知函数32()(1)(2)f x x a x a a x b =+--++ (,)a b ∈R .(I)若函数()f x 的图象过原点,且在原点处的切线斜率是3-,求,a b 的值; (II)若函数()f x 在区间(1,1)-上不单调...,求a 的取值范围. 14.已知函数32()1f x x ax x =+++,a ∈R . (Ⅰ)讨论函数()f x 的单调区间; (Ⅱ)设函数()f x 在区间2133⎛⎫--⎪⎝⎭,内是减函数,求a 的取值范围. 15.(2015 广东) 设a >1,函数f(x)=(1+x 2)e x -a.(1)求f(x)的单调区间;(2)证明:f(x)在(-∞,+∞)上仅有一个零点;(3)若曲线y=f(x)在点P 处的切线与x 轴平行,且在点M(m,n)处的切线与直线OP 平行(O是坐标原点),证明:1m ≤. 【答案与解析】1.【参考答案】A【试题解析】根据导函数图象可知,函数在()(),0,2,-∞+∞上单调增,在()0,2上单调减,因此可知函数()f x 的图象最有可能的是A 。
故选A 。
2. 【参考答案】B.【试题解析】 若f (x )在(a ,b )内是增函数,则f ′(x )≥0,故A 错;f (x )在(a ,b )内是单调函数与f ′(x )是否存在无必然联系,故C 错;f (x )=2在(a ,b )上的导数为f ′(x )=0存在,但f (x )无单调性,故D 错.3. 【参考答案】A. 【试题解析】记函数()()f x g x x=,则''2()()()xf x f x g x x -=,因为当x >0时,xf '(x)-f(x)<0,故当x>0时,g '(x)<0,所以g(x)在(0,+∞)单调递减;又因为函数f(x)(x ∈R)是奇函数,故函数g(x)是偶函数,所以g(x)在(-∞,0)单调递减,且g(-1)=g(1)=0.当0<x <1时,g(x)>0,则f(x)>0;当x <-1时,g(x)<0,则f(x)>0,综上所述,使得f(x)>0成立的x 的取值范围是(-∞,-1)∪(0,1),故选A.4. 【参考答案】C.【试题解析】 ()ln 1f x x '=+,1(0,)'()0x f x e∈∴<时,lnx<-1,,所以选C. 5. 【参考答案】B.【试题解析】 由题意知1'()40x f x e x m x=+++≥在(0,+∞)上恒成立, 则14x m e x x ⎛⎫≥-++ ⎪⎝⎭在x ∈(0,+∞)上恒成立。
当x ∈(0,+∞)时,145x e x x++>, 则14xe x x ⎛⎫-++ ⎪⎝⎭的最大值要小于-5,不妨设为c, ∴m ≥c 不可能推出m ≥-5。
但由m ≥-5,可以推出m ≥c 。
故B 正确。
6. 【参考答案】B 【试题解析】令2()()2009g x f x x =--,则''()()20,g x f x x =-<∴ 函数()g x 在R 上单调递减, 而(2)2013,f -=2(2)(2)(2)20090g f ∴-=----=∴ 不等式2()2009f x x <+,可化为()g(2)g x <- 2x ∴>-即不等式2()2009f x x <+的解集为()2,-+∞。
故选B7. 【参考答案】 A.【试题解析】 由x >0时,232()'()xf x x f x x +>。
令2()()F x x f x =,则2'()2()'()F x xf x x f x =+。
∵3'()0F x x >>,∴2()()F x x f x =在(0,+∞)上为增函数。
当x <0时,232()'()xf x x f x x +<。
令2()()F x x f x =,则3'()0F x x <<。
∴2()()F x x f x =在(-∞,0)上为减函数,∴(0)0F =, ∴()0F x ≥在R 上恒成立,且x ≠0时,()0F x >。
即2()0x f x >,∴()0f x >在x ∈R 且x ≠0时恒成立。
把x=0代入22()'()f x xf x x +>得(0)0f >, ∴()0f x >在R 上恒成立。
8.【参考答案】(-1,11) 【试题解析】2()330333(11)(1)f x x x x x '=--=-+,由(11)(1)0x x -+<得单调减区间为(1,11)-。
亦可填写闭区间或半开半闭区间。
9.【参考答案】,2ππ⎛⎫-- ⎪⎝⎭和0,2π⎛⎫⎪⎝⎭【试题解析】 y ′=x cos x ,当-π<x <-2π时,cos x <0,∴y ′=x cos x >0, 当0<x <2π时,cos x >0,∴y ′=x cos x >0. 10. 【参考答案】 (-∞,-1)【试题解析】 函数y =ln(x 2-x -2)的定义域为(2,+∞)∪(-∞,-1),令f (x )=x 2-x -2,f ′(x )=2x -1<0,得x <12, ∴函数y =ln(x 2-x -2)的单调减区间为(-∞,-1).11. 【参考答案】 [3,+∞)【试题解析】 y ′=3x 2-2ax ,由题意知3x 2-2ax <0在区间(0,2)内恒成立,即a >32x 在区间(0,2)上恒成立,∴a ≥3. 12. 【试题解析】()()()()ln 0a F x f x g x x x x =+=+>,()()221'0a x aF x x x x x-=-=> (1)若0a >,由()()'0,F x x a >⇒∈+∞,∴()F x 在(),a +∞上单调递增.由()()'00,F x x a <⇒∈,∴()F x 在()0,a 上单调递减.∴()F x 的单调递减区间为()0,a ,单调递增区间为(),a +∞.(2)若0a ≤,则()'0F x >在()0,+∞上恒成立,∴()F x 在()0,+∞上单调递增.13.【试题解析】 (Ⅰ)由题意得)2()1(23)(2+--+='a a x a x x f又⎩⎨⎧-=+-='==3)2()0(0)0(a a f b f ,解得0=b ,3-=a 或1=a(Ⅱ)函数)(x f 在区间)1,1(-不单调,等价于导函数)(x f '在)1,1(-既能取到大于0的实数,又能取到小于0的实数 即函数)(x f '在)1,1(-上存在零点,根据零点存在定理,有0)1()1(<'-'f f , 即:0)]2()1(23)][2()1(23[<+---+--+a a a a a a 整理得:0)1)(1)(5(2<-++a a a ,解得15-<<-a 14.【试题解析】解:(1)32()1f x x ax x =+++求导:2()321f x x ax '=++当23a ≤时,0∆≤,()0f x '≥,()f x 在R 上递增当23a >,()0f x '=求得两根为3a x -±=即()f x在⎛-∞ ⎝⎭递增,⎝⎭递减,⎫+∞⎪⎪⎝⎭递增(2)233133a a ⎧--⎪⎪⎨-⎪-⎪⎩≤,且23a >解得:74a ≥15.【试题解析】 (1)∵f(x)=(1+x 2)e x -a∴f(x)=2xe x +(1+x 2)e x =(1+x)2e x ∵x ∈R 时,f '(x)≥0恒成立 ∴f(x)的单调递增区间为R(2)由(1)可知f(x)在R 上为单调递增函数当x,+)(1)10f a a a a f -=+->∴>1∴f(x)在(-∞,+∞)上仅有一个零点 (3)令点P 为(x 0,y 0)02000()P ()=(1)02=-1,p(-1,-)x y f x x f x x e x a e='∴+=∴曲线在点处的切线与轴平行22-2OP 1M(m,n)OP 2()(1)op m ae k a ef m m e a e∴==--'∴=+=-直线斜率为在点处的切线与直线平行321,(1)m a e≤+≤-要证明m 即证 32(1)(1)1()1()1()0,0()+()(0)0101m m m m m m m m e g m e m g m e g m m g m g m g e m e m +≤++≤=--'∴=-'==∴∞∞∴≥=∴--≥∴≥-需证明需证明设令在(-,0)上单调递减,在(0,)上单调递增命题得证.结合图像不难得当a >2,y=f(x)与xy 4-=有两个交点.综上,当a=2时,()4f x x +有一个零点x=2;当a >2,y=f(x)与xy 4-=有两个零点.。