导数各类题型方法总结(含答案)

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.

导数各种题型方法总结

一、基础题型:函数的单调区间、极值、最值;不等式恒成立; 1、此类问题提倡按以下三个步骤进行解决:

第一步:令0)('

=x f 得到两个根; 第二步:画两图或列表; 第三步:由图表可知;

其中不等式恒成立问题的实质是函数的最值问题, 2、常见处理方法有三种:

第一种:分离变量求最值-----用分离变量时要特别注意是否需分类讨论(>0,=0,<0) 第二种:变更主元(即关于某字母的一次函数)-----(已知谁的范围就把谁作为主元);

例1:设函数()y f x =在区间D 上的导数为()f x ',()f x '在区间D 上的导数为()g x ,若在区间D 上,()0g x <恒成立,则称函数()y f x =在区间D 上为“凸函数”,已知实数m 是常数,

4323()1262

x mx x f x =--

(1)若()y f x =在区间[]0,3上为“凸函数”,求m 的取值范围;

(2)若对满足2m ≤的任何一个实数m ,函数()f x 在区间(),a b 上都为“凸函数”,求b a -的最大值.

解:由函数4323()1262x mx x f x =-- 得32

()332

x mx f x x '=-- 2()3g x x mx ∴=--

(1) ()y f x =Q 在区间[]0,3上为“凸函数”,

则 2

()30g x x mx ∴=--< 在区间[0,3]上恒成立 解法一:从二次函数的区间最值入手:等价于max ()0g x <

(0)030

2(3)09330

g m g m <-<⎧⎧⇒⇒>⎨⎨<--<⎩⎩

解法二:分离变量法:

∵ 当0x =时, 2

()330g x x mx ∴=--=-<恒成立, 当03x <≤时, 2()30g x x mx =--<恒成立

等价于233

x m x x x ->=-的最大值(03x <≤)恒成立, 而3

()h x x x

=-(03x <≤)是增函数,则max ()(3)2h x h ==

2m ∴>

(2)∵当2m ≤时()f x 在区间(),a b 上都为“凸函数” 则等价于当2m ≤时2

()30g x x mx =--< 恒成立 变更主元法

再等价于2

()30F m mx x =-+>在2m ≤恒成立(视为关于m 的一次函数最值问题)

2

2

(2)0230

11(2)0230F x x x F x x ⎧->--+>⎧⎪⇒⇒⇒-<<⎨⎨>-+>⎪⎩⎩

2b a ∴-=

.

例2:设函数),10(323

1)(223

R b a b x a ax x x f ∈<<+-+-

= (Ⅰ)求函数f (x )的单调区间和极值;

(Ⅱ)若对任意的],2,1[++∈a a x 不等式()f x a '≤恒成立,求a 的取值范围. (二次函数区间最值的例子)

解:(Ⅰ)()()22()433f x x ax a x a x a '=-+-=---

01a <

令,0)(>

'x f 得)(x f 令,0)(<'x f 得)(x f 的单调递减区间为(-∞,a )和(3a ,+∞)

∴当x=a 时,)(x f 极小值=;4

33

b a +-

当x=3a 时,)(x f 极大值=b.

(Ⅱ)由|)(x f '|≤a ,得:对任意的],2,1[++∈a a x 2

2

43a x ax a a -≤-+≤恒成立①

则等价于()g x 这个二次函数max min ()()g x a g x a

≤⎧⎨

≥-⎩ 22

()43g x x ax a =-+的对称轴2x a =

01,a <+=(放缩法)

即定义域在对称轴的右边,()g x 这个二次函数的最值问题:单调增函数的最值问题。

22()43[1,2]g x x ax a a a =-+++在上是增函数.

max min ()(2)2 1.

()(1)4 4.

g x g a a g x g a a =+=-+=+=-+

于是,对任意]2,1[++∈a a x ,不等式①恒成立,等价于

(2)44,4

1.(1)215g a a a a g a a a

+=-+≤⎧≤≤⎨

+=-+≥-⎩解得 又,10<

.15

4

<≤a 点评:重视二次函数区间最值求法:对称轴(重视单调区间)与定义域的关系

第三种:构造函数求最值

题型特征:)()(x g x f >恒成立0)()()(>-=⇔x g x f x h 恒成立;从而转化为第一、二种题型

2x a =

[]1,

2a a ++

.

例3;已知函数32()f x x ax =+图象上一点(1,)P b 处的切线斜率为3-,

32

6()(1)3(0)2

t g x x x t x t -=+

-++> (Ⅰ)求,a b 的值;

(Ⅱ)当[1,4]x ∈-时,求()f x 的值域;

(Ⅲ)当[1,4]x ∈时,不等式()()f x g x ≤恒成立,求实数t 的取值范围。 解:(Ⅰ)/

2

()32f x x ax =+∴/(1)31f b a

⎧=-⎨=+⎩, 解得3

2a b =-⎧⎨=-⎩

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,()f x 在[1,0]-上单调递增,在[0,2]上单调递减,在[2,4]上单调递减 又(1)4,(0)0,(2)4,(4)16f f f f -=-==-= ∴()f x 的值域是[4,16]-

(Ⅲ)令2

()()()(1)3[1,4]2

t h x f x g x x t x x =-=-++-∈

思路1:要使()()f x g x ≤恒成立,只需()0h x ≤,即2

(2)26t x x x -≥-分离变量

思路2:二次函数区间最值

二、题型一:已知函数在某个区间上的单调性求参数的范围

解法1:转化为0)(0)('

'

≤≥x f x f 或在给定区间上恒成立, 回归基础题型 解法2:利用子区间(即子集思想);首先求出函数的单调增或减区间,然后让所给区间是求的增或减区间的子集;

做题时一定要看清楚“在(m,n )上是减函数”与“函数的单调减区间是(a,b )”,要弄清楚两句话的区别:前者是后者的子集

例4:已知R a ∈,函数x a x a x x f )14(2

1121)(2

3++++=

. (Ⅰ)如果函数)()(x f x g '=是偶函数,求)(x f 的极大值和极小值; (Ⅱ)如果函数)(x f 是),(∞+-∞上的单调函数,求a 的取值范围.

解:)14()1(4

1)(2

++++=

'a x a x x f . (Ⅰ)∵ ()f x '是偶函数,∴ 1-=a . 此时x x x f 3121)(3-=,34

1

)(2-='x x f ,

令0)(='x f ,解得:32±=x .

可知:()f x 的极大值为34)32(=-f , ()f x 的极小值为34)32(-=f . (Ⅱ)∵函数)(x f 是),

(∞+-∞上的单调函数,