14东北师大附属中学高三第一轮复习导学案--导数的概念及运算学生版
高三数学一轮复习导数导学案

课题: 导数、导数的计算及其应用 2课时一、考点梳理:1.导数、导数的计算(1).导数的概念:一般地,函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率是lim Δx →0ΔyΔx=__________,称其为函数y =f (x )在x =x 0处的导数,记作f ′(x 0)或0|x x y '=. (2).导函数: 记为f ′(x )或y ′.(3).导数的几何意义: 函数y =f (x )在x =x 0处的导数f ′(x 0)的几何意义是曲线y =f (x )在x =x 0处的切线的斜率.相应地,切线方程为______________. !(4).基本初等函数的导数公式(5).导数的运算法则(1)[f (x )±g (x )]′=__________;(2)[f (x )·g (x )]′=__________;(3)⎣⎡⎦⎤f x g x ′=__________(g (x )≠0). (6).复合函数的导数: 2.导数与函数的单调性及极值、最值(1)导数和函数单调性的关系:(1)对于函数y =f (x ),如果在某区间上f ′(x )>0,那么f (x )为该区间上的________;如果在某区间上f ′(x )<0,那么f (x )为该区间上的________.(2)若在(a ,b )的任意子区间内f ′(x )都不恒等于0,f ′(x )≥0⇔f (x )在(a ,b )上为____函数,若在(a ,b )上,f ′(x )≤0,⇔f (x )在(a ,b )上为____函数.[(2)函数的极值与导数(1)判断f (x 0)是极值的方法: 一般地,当函数f (x )在点x 0处连续时, ①如果在x 0附近的左侧________,右侧________,那么f (x 0)是极大值; ②如果在x 0附近的左侧________,右侧________,那么f (x 0)是极小值.(2)求可导函数极值的步骤 : ①____________ ;②________________ ;③_________________________.(3)求函数y =f (x )在[a ,b ]上的最大值与最小值的步骤:(1)求函数y =f (x )在(a ,b )上的________;(2)将函数y =f (x )的各极值与______________比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值. `二、基础自测:1.若函数f (x )=2x 2-1的图象上一点(1,1)及邻近一点(1+Δx,1+Δy ),则ΔyΔx 等于( ).A .4B .4xC .4+2ΔxD .4+2Δx 2原函数 导函数 f (x )=c (c 为常数) f ′(x )=0f (x )=x n (n ∈Q *) ;f ′(x )=________ f (x )=sin x f ′(x )=________ f (x )=cos x f ′(x )=________ f (x )=a x f ′(x )=________f (x )=e x >f ′(x )=________ f (x )=log a x f ′(x )=________ f (x )=ln xf ′(x )=________2.曲线y =x 3在点P 处的切线的斜率为3,则点P 的坐标为( ).A .(-1,1)B .(-1,-1)C .(1,1)或(-1,-1)D .(1,-1) 3.(2012陕西高考)设函数f (x )=2x +ln x ,则( ).A .x =12为f (x )的极大值点B .x =12为f (x )的极小值点C .x =2为f (x )的极大值点D .x =2为f (x )的极小值点 4.若函数y =a (x 3-x )的递减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫-33,33,则a 的取值范围是( ). {A .a >0B .-1<a <0C .a >1D .0<a <15.若曲线y =x 4的一条切线l 与直线x +4y -8=0垂直,则l 的方程为__________. 6.已知f (x )=x 3-ax 在[1,+∞)上是单调增函数,则a 的最大值是__________.三、考点突破:考点一、根据导数的定义求函数的导数 【例1-1】已知f ′(2)=2,f (2)=3,则lim x →2fx -3x -2+1的值为( )A .1 B .2 C .3 D .4【例1-2】用导数的定义求函数y =f (x )=1x在x =1处的导数.~【变式】:求函数y =x 2+1在x 0到x 0+Δx 之间的平均变化率,并求出其导函数.考点二、利用求导公式、法则求导 [例2]求下列函数的导数:(1) y =(2x -3)2;(2)y =tan x ;(3)y =x e x ;(4)y =ln xx . (5)y =ln(2x +5).;【变式】求下列函数的导数:(1)y =x 2sin x ;(2)y =3x e x -2x +e ; (2)y =3-x ;考点三、导数的几何意义【例3】已知曲线y =13x 3+43.(1)求曲线在点P (2,4)处的切线方程;(2)求曲线过点P (2,4)的切线方程; (3)求斜率为1的曲线的切线方程.…【变式】:求曲线f (x )=x 3-3x 2+2x 过原点的切线方程.考点四、利用导数研究函数的单调性与极值、最值【例4】已知a ∈R ,函数f (x )=(-x 2+ax )e x (x ∈R ,e 为自然对数的底数).(1)当a =2时,求函数f (x )的单调递增区间;(2)若函数f (x )在(-1,1)上单调递增,求a 的取值范围;\【变式】(2009·浙江)已知函数f (x )=x 3+(1-a )x 2-a (a +2)x +b (a ,b ∈R ).(1)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;(2)若函数f (x )在区间(-1,1)上不单调,求a 的取值范围."【例5】若函数f (x )=ax 3-bx +4,当x =2时,函数f (x )有极值-43.(1)求函数f (x )的解析式;(2)若关于x 的方程f (x )=k 有三个零点,求实数k 的取值范围.【变式】设x =1与x =2是函数f (x )=a ln x +bx 2+x 的两个极值点.(1)试确定常数a 和b 的值;(2)试判断x =1,x =2是函数f (x )的极大值点还是极小值点,并说明理由.@【例6】已知函数f (x )=x 3+ax 2+bx +c ,曲线y =f (x )在点x =1处的切线为l :3x -y +1=0,若x =23时,y =f (x )有极值.(1)求a ,b ,c 的值;(2)求y =f (x )在[-3,1]上的最大值和最小值.【变式】已知函数f (x )=ax 3+x 2+bx (其中常数a ,b ∈R ),g (x )=f (x )+f ′(x )是奇函数.、(1)求f (x )的表达式;(2)讨论g (x )的单调性,并求g (x )在区间[1,2]上的最大值和最小值.四、课题巩固:一、选择题:1.设f (x )为可导函数,且满足lim x →0f1-f 1-2x2x=-1,则曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线斜率为( ). ?A .2B .-1C .1D .-22.(2012辽宁高考)函数y =12x 2-ln x 的单调递减区间为( ). A .(-1,1] B .(0,1]C .[1,+∞) D .(0,+∞)3.如图所示的曲线是函数f (x )=x 3+bx 2+cx +d 的大致图象,则x 21+x 22等于( )4.已知f ′(x )是f (x )的导函数,在区间[0,+∞)上f ′(x )>0,且偶函数f (x )满足f (2x -1)<f ⎝⎛⎭⎫13,则x 的取值范围是( )二、填空题: —5.函数f (x )=x -ln x 的单调减区间为________.6. 已知函数f (x )=2x 3-6x 2+m (m 为常数)在[-2,2]上有最大值3,那么此函数在[-2,2]上的最小值是________. 7.已知点P 在曲线y =4e x +1上,α为曲线在点P 处的切线的倾斜角,则α的取值范围是_____________.8.若a >2,则函数f (x )=13x 3-ax 2+1在区间(0,2)上有________个零点. 三、解答题9.已知函数f (x )=x ln x .(1)求f (x )的极小值;(2)讨论关于x 的方程f (x )-m =0 (m ∈R )的解的个数.?10.设f (x )=e x 1+ax 2,其中a 为正实数.(1)当a =43时,求f (x )的极值点;(2)若f (x )为R 上的单调函数,求a 的取值范围.11.已知函数f (x )=x 3+mx 2+nx -2的图象过点(-1,-6),且函数g (x )=f ′(x )+6x 的图象关于y 轴对称.~(1)求m ,n 的值及函数y =f (x )的单调区间;(2)若a >1,求函数y =f (x )在区间(a -1,a +1)内的极值.课题: 导数、导数的计算及其应用 2课时参考答案 二、基础自测:1.若函数f (x )=2x 2-1的图象上一点(1,1)及邻近一点(1+Δx,1+Δy ),则ΔyΔx 等于( ).A .4B .4xC .4+2ΔxD .4+2Δx 2}2.曲线y =x 3在点P 处的切线的斜率为3,则点P 的坐标为( ).A .(-1,1)B .(-1,-1)C .(1,1)或(-1,-1)D .(1,-1) 3.(2012陕西高考)设函数f (x )=2x +ln x ,则( ).A .x =12为f (x )的极大值点B .x =12为f (x )的极小值点C .x =2为f (x )的极大值点D .x =2为f (x )的极小值点 4.若函数y =a (x 3-x )的递减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫-33,33,则a 的取值范围是( ). A .a >0 B .-1<a <0C .a >1 D .0<a <15.若曲线y =x 4的一条切线l 与直线x +4y -8=0垂直,则l 的方程为__________. 6.已知f (x )=x 3-ax 在[1,+∞)上是单调增函数,则a 的最大值是__________.《参考答案:1.C 解析:∵Δy =f (1+Δx )-f (1)=2(1+Δx )2-1-1=4Δx +2(Δx )2,∴ΔyΔx =4+2Δx . 2.C 解析:y ′=3x 2,∴3x 2=3.∴x =±1.当x =1时,y =1,当x =-1时,y =-1.3.D 解析:由f ′(x )=-2x 2+1x =1x ⎝⎛⎭⎫1-2x =0可得x =2.当0<x <2时,f ′(x )<0,f (x )单调递减;当x >2时,f ′(x )>0,f (x )单调递增.故x =2为f (x )的极小值点. 4.A 解析:∵y ′=a (3x 2-1)=3a ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +33⎝ ⎛⎭⎪⎫x -33,∴当-33<x <33时,⎝⎛⎭⎪⎫x +33⎝ ⎛⎭⎪⎫x -33<0. ∴要使y ′<0,必须取a >0.5.4x -y -3=0 解析:设切点为(x 0,y 0),y ′=4x 3,4x 03=4,∴x 0=1.∴y 0=1.∴l 的方程为4x -y -3=0.6.3 解析:∵f (x )=x 3-ax 在[1,+∞)上是单调增函数,∴f ′(x )=3x 2-a ≥0在[1,+∞)上恒成立,即a ≤3x 2在[1,+∞)上恒成立,而当x ∈[1,+∞)时,(3x 2)min =3×12=3.∴a ≤3,故a max =3. 三、考点突破: ^考点一、根据导数的定义求函数的导数 【例1-1】已知f ′(2)=2,f (2)=3,则lim x →2fx -3x -2+1的值为( ).A .1B .2C .3D .4 【例1-2】用导数的定义求函数y =f (x )=1x在x =1处的导数. 【例1-1】C 解析:令Δx =x -2,则lim x →2f (x )-3x -2+1=lim Δx →0f (Δx +2)-f (2)Δx +1=f ′(2)+1=2+1=3. 【例1-2】解:Δy =f (1+Δx )-f (1)=11+Δx -11=1-1+Δx 1+Δx=-Δx1+Δx (1+1+Δx ).∴ΔyΔx =-11+Δx (1+1+Δx ),∴lim Δx →0Δy Δx =lim Δx →0⎣⎢⎡⎦⎥⎤-11+Δx (1+1+Δx )=-12.∴f ′(1)=-12. 【变式】:求函数y =x 2+1在x 0到x 0+Δx 之间的平均变化率,并求出其导函数. 解 ∵Δy =x 0+Δx2+1-x 20+1=x 0+Δx 2+1-x 20-1x 0+Δx2+1+x 20+1=2x 0Δx +Δx 2x 0+Δx2+1+x 20+1,¥∴ΔyΔx =2x 0+Δxx 0+Δx 2+1+x 20+1.∴Δx →0时,Δy Δx →x x 2+1.∴y ′=xx 2+1.考点二、利用求导公式、法则求导 [例2]求下列函数的导数:(1) y =(2x -3)2;(2)y =tan x ;(3)y =x e x ;(4)y =ln xx . (5)y =ln(2x +5). 解:(1)y ′=(4x 2-12x +9)′=8x -12.(2)y ′=⎝⎛⎭⎫sin x cos x ′=(sin x )′cos x -sin x (cos x )′cos 2x =cos x cos x -sin x (-sin x )cos 2x =1cos 2x . (3)y ′=x ′e x +x (e x )′=e x +x e x =e x (x +1).(4)y ′=⎝⎛⎭⎫ln x x ′=(ln x )′x -x ′ln x x 2=1x ·x -ln x x 2=1-ln x x 2. ?(5)设u =2x +5,则y =ln(2x +5)由y =ln u 与u =2x +5复合而成.∴y ′=y ′u ·u ′x =1u ·2=2u =22x +5.【变式】求下列函数的导数:(1)y =x 2sin x ;(2)y =3x e x -2x +e ; (2)y =3-x ; 考点三、导数的几何意义【例3】已知曲线y =13x 3+43.(1)求曲线在点P (2,4)处的切线方程;(2)求曲线过点P (2,4)的切线方程;(3)求斜率为1的曲线的切线方程.解:(1)∵P (2,4)在曲线y =13x 3+43上,且y ′=x 2,∴在点P (2,4)处的切线的斜率为:y ′|x =2=4.∴曲线在点P (2,4)处的切线方程为:y -4=4(x -2),即4x -y -4=0.(2)设曲线y =13x 3+43与过点P (2,4)的切线相切于点A ⎝⎛⎭⎫x 0,13x 03+43,则切线的斜率为:0|x x y '==x 02.∴切线方程为y-⎝⎛⎭⎫13x 03+43=x 02(x -x 0),即y =x 02·x -23x 03+43.∵点P (2,4)在切线上,∴4=2x 02-23x 03+43,即x 03-3 x 02+4=0,∴x 03+x 02-4x 02+4=0,∴x 02(x 0+1)-4(x 0+1)(x 0-1)=0,∴(x 0+1)(x 0-2)2=0,解得x 0=-1或x 0=2,故所求的切线方程为4x -y -4=0或x -y +2=0.(3)设切点为(x 0,y 0),则x 02=1,x 0=±1,切点为(-1,1)或⎝⎛⎭⎫1,53,∴切线方程为y -1=x +1或y -53=x -1,即x-y +2=0或3x -3y +2=0.?【变式】:求曲线f (x )=x 3-3x 2+2x 过原点的切线方程. 解:f ′(x )=3x 2-6x +2.设切线的斜率为k .(1)当切点是原点时k =f ′(0)=2,所以所求曲线的切线方程为y =2x .(2)当切点不是原点时,设切点是(x 0,y 0),则有y 0=x 30-3x 20+2x 0,k =f ′(x 0)=3x 20-6x 0+2,①又k =y 0x 0=x 20-3x 0+2,②由①②得x 0=32,k =-14.∴所求曲线的切线方程为y =-14x .综上,曲线f (x )=x 3-3x 2+2x 过原点的切线方程为y =2x 或y =-14x .考点四、利用导数研究函数的单调性与极值、最值【例4】已知a ∈R ,函数f (x )=(-x 2+ax )e x (x ∈R ,e 为自然对数的底数).(1)当a =2时,求函数f (x )的单调递增区间;(2)若函数f (x )在(-1,1)上单调递增,求a 的取值范围;解:(1)当a =2时,f (x )=(-x 2+2x )e x ,∴f ′(x )=(-2x +2)e x +(-x 2+2x )e x =(-x 2+2)e x .令f ′(x )>0,即(-x 2+2)e x >0,∵e x >0,∴-x 2+2>0,解得-2<x < 2.∴函数f (x )的单调递增 /区间是(-2,2).(2)∵函数f (x )在(-1,1)上单调递增,∴f ′(x )≥0对x ∈(-1,1)都成立.∵f ′(x )=[-x 2+(a -2)x +a ]e x ,∴[-x 2+(a -2)x +a ]e x ≥0对x ∈(-1,1)都成立.∵e x >0,∴-x 2+(a -2)x +a ≥0对x ∈(-1,1)都成立,即x 2-(a-2)x -a ≤0对x ∈(-1,1)恒成立.设h (x )=x 2-(a -2)x -a ,只需满足⎩⎪⎨⎪⎧h -1≤0h 1≤0,解得a ≥32.【变式】(2009·浙江)已知函数f (x )=x 3+(1-a )x 2-a (a +2)x +b (a ,b ∈R ).(1)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;(2)若函数f (x )在区间(-1,1)上不单调,求a 的取值范围. 解 (1)由题意得f ′(x )=3x 2+2(1-a )x -a (a +2),又⎩⎪⎨⎪⎧f 0=b =0f ′0=-a a +2=-3,解得b =0,a =-3或a =1.(2)由f ′(x )=0,得x 1=a ,x 2=-a +23.又f (x )在(-1,1)上不单调,即⎩⎪⎨⎪⎧-1<a <1,a ≠-a +23或⎩⎪⎨⎪⎧-1<-a +23<1,a ≠-a +23.解得⎩⎪⎨⎪⎧ -1<a <1,a ≠-12或⎩⎪⎨⎪⎧-5<a <1,a ≠-12.所以a 的取值范围为(-5,-12)∪(-12,1). 【例5】若函数f (x )=ax 3-bx +4,当x =2时,函数f (x )有极值-43.(1)求函数f (x )的解析式;(2)若关于x 的方程f (x )=k 有三个零点,求实数k 的取值范围. 【解 (1)由题意可知f ′(x )=3ax 2-b .于是⎩⎪⎨⎪⎧ f ′2=12a -b =0f 2=8a -2b +4=-43,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =13,b =4故函数为f (x )=13x 3-4x +4. (2)由(1)可知f ′(x )=x 2-4=(x -2)(x +2).令f ′(x )=0得x =2或x =-2, 当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表所示:x (-∞,-2) -2 (-2,2) 2 ](2,+∞)f ′(x ) +0 - 0 + f (x )~ 单调递增极大值单调递减极小值单调递增因此,当x =-2时,f (x )有极大值283,当x =2时,f (x )有极小值-43, 所以函数的大致图象如右图,故实数k 的取值范围为(-43,283).【变式】 设x =1与x =2是函数f (x )=a ln x +bx 2+x 的两个极值点.(1)试确定常数a 和b 的值;(2)试判断x =1,x =2是函数f (x )的极大值点还是极小值点,并说明理由. >解 (1)f ′(x )=a x +2bx +1,∴⎩⎪⎨⎪⎧f ′1=a +2b +1=0f ′2=a2+4b +1=0.解得a =-23,b =-16. (2)f ′(x )=-23x +(-x3)+1=-x -1x -23x.函数定义域为(0,+∞),列表 x(0,1) 1 (1,2) 2 (2,+∞) { f ′(x ) - 0 + 0 - f (x )单调递减[极小值单调递增极大值单调递减∴x =1是f (x )的极小值点,x =2是f (x )的极大值点.【例6】已知函数f (x )=x 3+ax 2+bx +c ,曲线y =f (x )在点x =1处的切线为l :3x -y +1=0,若x =23时,y =f (x )有极值.(1)求a ,b ,c 的值;(2)求y =f (x )在[-3,1]上的最大值和最小值. 解: (1)由f (x )=x 3+ax 2+bx +c ,得f ′(x )=3x 2+2ax +b , 当x =1时,切线l 的斜率为3,可得2a +b =0;① 、当x =23时,y =f (x )有极值,则f ′⎝⎛⎭⎫23=0,可得4a +3b +4=0.②由①②解得a =2,b =-4,又切点的横坐标为x =1,∴f (1)=4.∴1+a +b +c =4.∴c =5.(2)由(1),得f (x )=x 3+2x 2-4x +5,∴f ′(x )=3x 2+4x -4.令f ′(x )=0,得x =-2或x =23,∴f ′(x )<0的解集为⎝⎛⎭⎫-2,23,即为f (x )的减区间.[-3,-2)、⎝⎛⎦⎤23,1是函数的增区间.又f (-3)=8,f (-2)=13,f ⎝⎛⎭⎫23=9527,f (1)=4,∴y =f (x )在[-3,1]上的最大值为13,最小值为9527.变式迁移3 已知函数f (x )=ax 3+x 2+bx (其中常数a ,b ∈R ),g (x )=f (x )+f ′(x )是奇函数.(1)求f (x )的表达式;(2)讨论g (x )的单调性,并求g (x )在区间[1,2]上的最大值和最小值.解 (1)由题意得f ′(x )=3ax 2+2x +b .因此g (x )=f (x )+f ′(x )=ax 3+(3a +1)x 2+(b +2)x +b .因为函数g (x )是奇函数,所以g (-x )=-g (x ),即对任意实数x ,有a (-x )3+(3a +1)(-x )2+(b +2)(-x )+b =-[ax 3+(3a +1)x 2+(b +2)x +b ],从而3a +1=0,b =0,解得a =-13,b =0,因此f (x )的表达式为f (x )=-13x 3+x 2. (2)由(1)知g (x )=-13x 3+2x ,所以g ′(x )=-x 2+2,令g ′(x )=0,解得x 1=-2,x 2=2, 则当x <-2或x >2时,g ′(x )<0,从而g (x )在区间(-∞,-2),(2,+∞)上是减函数; )当-2<x <2时,g ′(x )>0,从而g (x )在区间(-2,2)上是增函数.由前面讨论知,g (x )在区间[1,2]上的最大值与最小值只能在x =1,2,2时取得,而g (1)=53,g (2)=423,g (2)=43.因此g (x )在区间[1,2]上的最大值为g (2)=423,最小值为g (2)=43. 四、课题巩固: 一、选择题:1.设f (x )为可导函数,且满足lim x →0f1-f 1-2x2x=-1,则曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线斜率为( ). A .2 B .-1 C .1 D .-22.(2012辽宁高考)函数y =12x 2-ln x 的单调递减区间为( ). A .(-1,1] B .(0,1]C .[1,+∞) D .(0,+∞):3.如图所示的曲线是函数f (x )=x 3+bx 2+cx +d 的大致图象,则x 21+x 22等于( )4.已知f ′(x )是f (x )的导函数,在区间[0,+∞)上f ′(x )>0,且偶函数f (x )满足f (2x -1)<f ⎝⎛⎭⎫13,则x 的取值范围是( )参考答案:1.B 解析:lim x →0f (1)-f (1-2x )2x =lim x →0f (1-2x )-f (1)-2x =-1,即y ′|x =1=-1,则y =f (x )在点(1,f (1))处的切线斜率为-1.2.B 解析:对函数y =12x 2-ln x 求导,得y ′=x -1x =x 2-1x (x >0),令⎩⎪⎨⎪⎧x 2-1x ≤0,x >0,解得x ∈(0,1].因此函数y =12x 2-ln x 的单调递减区间为(0,1].故选B.3.C [由图象知f (x )=x (x +1)(x -2)=x 3-x 2-2x =x 3+bx 2+cx +d ,∴b =-1,c =-2,d =0.而x 1,x 2是函数f (x )的极值点,故x 1,x 2是f ′(x )=0,即3x 2+2bx +c =0的根,∴x 1+x 2=-2b 3,x 1x 2=c3,、x 21+x 22=(x 1+x 2)2-2x 1x 2=49b 2-2c 3=169.][∵x ∈[0,+∞),f ′(x )>0,∴f (x )在[0,+∞)上单调递增,又因f (x )是偶函数,∴f (2x -1)<f ⎝⎛⎭⎫13⇔f (|2x -1|)<f ⎝⎛⎭⎫13⇒|2x -1|<13,∴-13<2x -1<13.即13<x <23. 二、填空题:5.函数f (x )=x -ln x 的单调减区间为________.6. 已知函数f (x )=2x 3-6x 2+m (m 为常数)在[-2,2]上有最大值3,那么此函数在[-2,2]上的最小值是_____. 7.已知点P 在曲线y =4e x +1上,α为曲线在点P 处的切线的倾斜角,则α的取值范围是_____________.8.若a >2,则函数f (x )=13x 3-ax 2+1在区间(0,2)上有________个零点.|参考答案:1.(0,1) 2.-37 3. ⎣⎡⎭⎫3π4,π 4. 1个解析:f ′(x )=x 2-2ax =x (x -2a )=0⇒x 1=0,x 2=2a >4,易知f (x )在(0,2)上为减函数,且f (0)=1>0,f (2)=113-4a <0,由零点判定定理知,在函数f (x )=13x 3-ax 2+1在区间(0,2)上恰好有1个零点. 三、解答题9.已知函数f (x )=x ln x .(1)求f (x )的极小值;(2)讨论关于x 的方程f (x )-m =0 (m ∈R )的解的个数. 解 (1)f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=ln x +1,令f ′(x )=0,得x =1e , 当x ∈(0,+∞)时,f ′(x ),f (x )的变化的情况如下:x ⎝⎛⎭⎫0,1e 1e 《⎝⎛⎭⎫1e ,+∞ f ′(x ) -0 +f (x )极小值¥所以,f (x )在(0,+∞)上的极小值是f ⎝⎛⎭⎫1e =-1e .(2)当x ∈⎝⎛⎭⎫0,1e ,f (x )单调递减且f (x )的取值范围是⎝⎛⎭⎫-1e ,0;当x ∈⎝⎛⎭⎫1e ,+∞时,f (x )单调递增且f (x )的取值范围是⎝⎛⎭⎫-1e ,+∞.令y =f (x ),y =m ,两函数图象交点的横坐标是f (x )-m =0的解,由(1)知当m <-1e 时,原方程无解;由f (x )的单调区间上函数值的范围知,当m =-1e 或m ≥0时,原方程有唯一解;当-1e <m <0时,原方程有两解. 10.设f (x )=e x 1+ax 2,其中a 为正实数.(1)当a =43时,求f (x )的极值点;(2)若f (x )为R 上的单调函数,求a 的取值范围. 解:对f (x )求导得f ′(x )=e x1+ax 2-2ax (1+ax 2)2.①(1)当a =43时,若f ′(x )=0,则4x 2-8x +3=0,解得x 1=32,x 2=12. 结合①,可知 所以,x 1=32是极小值点,x 2=12是极大值点.(2)若f (x )为R 上的单调函数,则f ′(x )在R 上不变号.结合①与条件a >0,知ax 2-2ax +1≥0在R 上恒成立,因此Δ=4a 2-4a =4a (a -1)≤0,由此并结合a >0,知0<a ≤1.11.已知函数f (x )=x 3+mx 2+nx -2的图象过点(-1,-6),且函数g (x )=f ′(x )+6x 的图象关于y 轴对称.(1)求m ,n 的值及函数y =f (x )的单调区间;(2)若a >1,求函数y =f (x )在区间(a -1,a +1)内的极值.解: (1)由函数f (x )图象过点(-1,-6),得m -n =-3.①由f (x )=x 3+mx 2+nx -2,得f ′(x )=3x 2+2mx +n ,则g (x )=f ′(x )+6x =3x 2+(2m +6)x +n .而g (x )的图象关于y 轴对称,所以-2m +62×3=0.所以m =-3,代入①,得n =0.于是f ′(x )=3x 2-6x =3x (x -2).由f ′(x )>0,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<x <2,故f (x )的单调递减区间是(0,2).(2)由(1)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1<a <3时,f (x )在(a -1,a +1)内有极小值f (2)=-6,无极大值; 当a ≥3时,f (x )在(a -1,a +1)内无极值.综上得:当1<a <3时,f (x )有极小值-6,无极大值;当a ≥3时,f (x )无极值.x ⎝⎛⎭⎫-∞,1212 …⎝⎛⎭⎫12,32 32 ⎝⎛⎭⎫32,+∞ f ′(x ) + 0 -0 +f (x )极大值极小值。
高考数学理科一轮复习导数的概念及运算学案(含答案)

高考数学理科一轮复习导数的概念及运算学案(含答案)第三章导数及其应用学案13导数的概念及运算导学目标:1.了解导数概念的实际背景,理解函数在一点处的导数的定义和导数的几何意义,理解导函数的概念.了解曲线的切线的概念.2.能根据导数定义,求函数y=C(C为常数),y=x,y=x2,y=1x,y=x 的导数.熟记基本初等函数的导数公式(c,xm(m为有理数),sinx,cosx,ex,ax,lnx,logax的导数),能利用基本初等函数的导数公式及导数的四则运算法则求简单函数的导数,能求简单的复合函数(仅限于形如f(ax+b))的导数.自主梳理1.函数的平均变化率一般地,已知函数y=f(x),x0,x1是其定义域内不同的两点,记Δx=x1-x0,Δy=y1-y0=f(x1)-f(x0)=f(x0+Δx)-f(x0),则当Δx≠0时,商________________________=ΔyΔx称作函数y=f(x)在区间x0,x0+Δx](或x0+Δx,x0])的平均变化率.2.函数y=f(x)在x=x0处的导数(1)定义函数y=f(x)在点x0处的瞬时变化率______________通常称为f(x)在x =x0处的导数,并记作f′(x0),即______________________________.(2)几何意义函数f(x)在点x0处的导数f′(x0)的几何意义是过曲线y=f(x)上点(x0,f(x0))的____________.导函数y=f′(x)的值域即为__________________.3.函数f(x)的导函数如果函数y=f(x)在开区间(a,b)内每一点都是可导的,就说f(x)在开区间(a,b)内可导,其导数也是开区间(a,b)内的函数,又称作f(x)的导函数,记作____________.4.基本初等函数的导数公式表原函数导函数f(x)=Cf′(x)=______f(x)=xα(α∈Q*)f′(x)=______(α∈Q*)F(x)=sinxf′(x)=__________F(x)=cosxf′(x)=____________f(x)=ax(a>0,a≠1)f′(x)=____________(a>0,a≠1)f(x)=exf′(x)=________f(x)=logax(a>0,a≠1,且x>0)f′(x)=__________(a>0,a≠1,且x>0)f(x)=lnxf′(x)=__________5.导数运算法则(1)f(x)±g(x)]′=__________;(2)f(x)g(x)]′=______________;=______________g(x)≠0].6.复合函数的求导法则:设函数u=φ(x)在点x处有导数ux′=φ′(x),函数y=f(u)在点x处的对应点u处有导数yu′=f′(u),则复合函数y=f(φ(x))在点x处有导数,且y′x=y′u•u′x,或写作f′x(φ(x))=f′(u)φ′(x).自我检测1.在曲线y=x2+1的图象上取一点(1,2)及附近一点(1+Δx,2+Δy),则ΔyΔx为()A.Δx+1Δx+2B.Δx-1Δx-2C.Δx+2D.2+Δx-1Δx2.设y=x2•ex,则y′等于()A.x2ex+2xB.2xexC.(2x+x2)exD.(x+x2)•ex3.(2010•全国Ⅱ)若曲线y=x-12在点(a,a-12)处的切线与两个坐标轴围成的三角形的面积为18,则a等于()A.64B.32C.16D.84.(2011•临汾模拟)若函数f(x)=ex+ae-x的导函数是奇函数,并且曲线y=f(x)的一条切线的斜率是32,则切点的横坐标是()A.-ln22B.-ln2C.ln22D.ln25.(2009•湖北)已知函数f(x)=f′(π4)cosx+sinx,则f(π4)=________.探究点一利用导数的定义求函数的导数例1利用导数的定义求函数的导数:(1)f(x)=1x在x=1处的导数;(2)f(x)=1x+2.变式迁移1求函数y=x2+1在x0到x0+Δx之间的平均变化率,并求出其导函数.探究点二导数的运算例2求下列函数的导数:(1)y=(1-x)1+1x;(2)y=lnxx;(3)y=xex;(4)y=tanx.变式迁移2求下列函数的导数:(1)y=x2sinx;(2)y=3xex-2x+e;(3)y=lnxx2+1.探究点三求复合函数的导数例3(2011•莆田模拟)求下列函数的导数:(1)y=(1+sinx)2;(2)y=11+x2;(3)y=lnx2+1;(4)y=xe1-cosx.变式迁移3求下列函数的导数:(1)y=-;(2)y=sin22x+π3;(3)y=x1+x2.探究点四导数的几何意义例4已知曲线y=13x3+43.(1)求曲线在点P(2,4)处的切线方程;(2)求曲线过点P(2,4)的切线方程;(3)求满足斜率为1的曲线的切线方程.变式迁移4求曲线f(x)=x3-3x2+2x过原点的切线方程.1.准确理解曲线的切线,需注意的两个方面:(1)直线与曲线公共点的个数不是切线的本质特征,若直线与曲线只有一个公共点,则直线不一定是曲线的切线,同样,若直线是曲线的切线,则直线也可能与曲线有两个或两个以上的公共点.(2)曲线未必在其切线的“同侧”,如曲线y=x3在其过(0,0)点的切线y=0的两侧.2.曲线的切线的求法:若已知曲线过点P(x0,y0),求曲线过点P的切线则需分点P(x0,y0)是切点和不是切点两种情况求解.(1)点P(x0,y0)是切点的切线方程为y-y0=f′(x0)(x-x0).(2)当点P(x0,y0)不是切点时可分以下几步完成:第一步:设出切点坐标P′(x1,f(x1));第二步:写出过P′(x1,f(x1))的切线方程为y-f(x1)=f′(x1)(x-x1);第三步:将点P的坐标(x0,y0)代入切线方程求出x1;第四步:将x1的值代入方程y-f(x1)=f′(x1)(x-x1)可得过点P(x0,y0)的切线方程.3.求函数的导数要准确地把函数分割为基本初等函数的和、差、积、商及其复合运算,再利用运算法则求导数.在求导过程中,要仔细分析函数解析式的结构特征,紧扣法则,联系基本初等函数求导公式,对于不具备求导法则结构形式的要适当变形.(满分:75分)一、选择题(每小题5分,共25分)1.已知函数f(x)=2ln(3x)+8x,则--的值为() A.10B.-10C.-20D.202.(2011•温州调研)如图是函数f(x)=x2+ax+b的部分图象,则函数g(x)=lnx+f′(x)的零点所在的区间是()A.14,12B.(1,2)C.12,1D.(2,3)3.若曲线y=x4的一条切线l与直线x+4y-8=0垂直,则l的方程为()A.4x-y-3=0B.x+4y-5=0C.4x-y+3=0D.x+4y+3=04.(2010•辽宁)已知点P在曲线y=4ex+1上,α为曲线在点P处的切线的倾斜角,则α的取值范围是()A.0,π4B.π4,π2C.π2,3π4D.3π4,π5.(2011•珠海模拟)在下列四个函数中,满足性质:“对于区间(1,2)上的任意x1,x2(x1≠x2),|f(x2)-f(x1)|A.f(x)=1xB.f(x)=|x|C.f(x)=2xD.f(x)=x2题号12345答案二、填空题(每小题4分,共12分)6.一质点沿直线运动,如果由始点起经过t秒后的位移为s=13t3-32t2+2t,那么速度为零的时刻是__________.7.若点P是曲线f(x)=x2-lnx上任意一点,则点P到直线y=x-2的最小距离为________.8.设点P是曲线y=x33-x2-3x-3上的一个动点,则以P为切点的切线中,斜率取得最小值时的切线方程是__________________.三、解答题(共38分)9.(12分)求下列函数在x=x0处的导数.(1)f(x)=ex1-x+ex1+x,x0=2;(2)f(x)=x-x3+x2lnxx2,x0=1.10.(12分)(2011•保定模拟)有一个长度为5m的梯子贴靠在笔直的墙上,假设其下端沿地板以3m/s的速度离开墙脚滑动,求当其下端离开墙脚1.4m时,梯子上端下滑的速度.11.(14分)(2011•平顶山模拟)已知函数f(x)=12x2-alnx(a∈R).(1)若函数f(x)的图象在x=2处的切线方程为y=x+b,求a,b的值;(2)若函数f(x)在(1,+∞)上为增函数,求a的取值范围.自主梳理1.2.(1)(2)切线的斜率切线斜率的取值范围3.y′或f′(x)4.0αxα-1cosx-sinxaxlnaex1xlna1x5.(1)f′(x)±g′(x)(2)f′(x)g(x)+f(x)g′(x)-自我检测1.C2.C3.A4.D5.1解析∵f′(x)=-f′(π4)sinx+cosx,∴f′(π4)=2-1.∴f(π4)=1.课堂活动区例1解题导引(1)用导数定义求函数导数必须把分式ΔyΔx中的分母Δx 这一因式约掉才可能求出极限,所以目标就是分子中出现Δx,从而分子分母相约分.(2)第(1)小题中用到的技巧是“分子有理化”.“有理化”是处理根式问题常用的方法,有时用“分母有理化”,有时用“分子有理化”.(3)注意在某点处的导数与导数定义式的区别:;;(4)用导数的定义求导的步骤为:①求函数的增量Δy;②求平均变化率ΔyΔx;③化简取极限.解(1)ΔyΔx=+-====,∴=-12.(2)ΔyΔx=+-==+-+2+++2+=-++2+,∴=-+变式迁移1解∵Δy=++1-x20+1=++1-x20-++1+x20+1=2x0Δx+++1+x20+1,∴ΔyΔx=2x0+++1+x20+1.∴∴y'==2x2x2+1=xx2+1.例2解题导引求函数的导数要准确地把函数分割为基本函数的和、差、积、商及其复合运算,再利用运算法则求导数.在求导过程中,要仔细分析函数解析式的结构特征,紧扣求导法则,联系基本函数求导公式.对于不具备求导法则结构形式的要适当恒等变形.解(1)∵y=(1-x)1+1x=1x-x=,∴y′==.(2)y′=lnxx′=-x′lnxx2=.(3)y′=x′ex+x(ex)′=ex+xex=ex(x+1).(4)y′=sinxcosx′=-=cosxcosx--=1cos2x.变式迁移2解(1)y′=(x2)′sinx+x2(sinx)′=2xsinx+x2cosx.(2)y′=(3xex)′-(2x)′+(e)′=(3x)′ex+3x(ex)′-(2x)′=3xln3•ex+3xex-2xln2=(ln3+1)(3e)x-2xln2.(3)y′=+-++=+-+=x2+1-+例3解题导引(1)求复合函数导数的思路流程为:分解复合关系→分解复合关系→分层求导(2)由复合函数的定义可知,中间变量的选择应是基本函数的结构,解这类问题的关键是正确分析函数的复合层次,一般是从最外层开始,由外向内,一层一层地分析,把复合函数分解成若干个常见的基本函数,逐步确定复合过程.解(1)y′=(1+s inx)2]′=2(1+sinx)•(1+sinx)′=2(1+sinx)•cosx=2cosx+sin2x.(2)y′=′(3)y′=(lnx2+1)′=1x2+1•(x2+1)′=1x2+1•12(x2+1)-12•(x2+1)′=xx2+1.变式迁移3解(1)设u=1-3x,y=u-4.则yx′=yu′•ux′=-4u-5•(-3)=-(2)设y=u2,u=sinv,v=2x+π3,则yx′=yu′•uv′•vx′=2u•cosv•2=4sin2x+π3•cos2x+π3=2sin4x+2π3.(3)y′=(x1+x2)′=x′•1+x2+x(1+x2)′=1+x2+x21+x2=1+2x21+x2.例4解题导引(1)求曲线的切线要注意“过点P的切线”与“在点P处的切线”的差异;过点P的切线中,点P不一定是切点,点P也不一定在已知曲线上,而在点P处的切线,必以点P为切点.(2)求函数对应曲线在某一点处的切线的斜率,只要求函数在该点处的导数即可.(3)解决“过某点的切线”问题,一般是设出切点坐标解决.解(1)∵y′=x2,∴在点P(2,4)处的切线的斜率k=y′|x=2=4.∴曲线在点P(2,4)处的切线方程为y-4=4(x-2),即4x-y-4=0.(2)设曲线y=13x3+43与过点P(2,4)的切线相切于点Ax0,13x30+43,则切线的斜率k=y′|x=x0=x20.∴切线方程为y-13x30+43=x20(x-x0),即y=x20x-23x30+43.∵点P(2,4)在切线上,∴4=2x20-23x30+43,即x30-3x20+4=0,∴x30+x20-4x20+4=0,∴x20(x0+1)-4(x0+1)(x0-1)=0,∴(x0+1)(x0-2)2=0,解得x0=-1或x0=2,故所求切线方程为4x-y-4=0或x-y+2=0.(3)设切点为(x0,y0),则切线的斜率为k=x20=1,解得x0=±1,故切点为1,53,(-1,1).故所求切线方程为y-53=x-1和y-1=x+1,即3x-3y+2=0和x-y+2=0.变式迁移4解f′(x)=3x2-6x+2.设切线的斜率为k.(1)当切点是原点时k=f′(0)=2,所以所求曲线的切线方程为y=2x.(2)当切点不是原点时,设切点是(x0,y0),则有y0=x30-3x20+2x0,k=f′(x0)=3x20-6x0+2,①又k=y0x0=x20-3x0+2,②由①②得x0=32,k=-14.∴所求曲线的切线方程为y=-14x.综上,曲线f(x)=x3-3x2+2x过原点的切线方程为y=2x或y=-14x.课后练习区1.C2.C3.A4.D5.A6.1秒或2秒末7.28.12x+3y+8=09.解(1)∵f′(x)=2ex1-x′=----=--,∴f′(2)=0.………………………………………………………………(6分)(2)∵f′(x)=(x-32)′-x′+(lnx)′=-32x-52-1+1x,∴f′(1)=-32.……………………………………………………(12分)10.解设经时间t秒梯子上端下滑s米,则s=5-25-9t2,当下端移开1.4m时,……………………………………………………………………(3分) t0=1.43=715,……………………………………………………………………………(5分) 又s′=-12(25-9t2)-12•(-9•2t)=9t•125-9t2,…………………………………………………………………………(10分) 所以s′(t0)=9×715•125-9×7152=0.875(m/s).故所求的梯子上端下滑的速度为0.875m/s.……………………………………………(12分)11.解(1)因为f′(x)=x-ax(x>0),……………………………………………………(2分) 又f(x)在x=2处的切线方程为y=x+b,所以2-aln2=2+b,2-a2=1,……………………………………………………………(5分)解得a=2,b=-2ln2.……………………………………………………………………(7分)(2)若函数f(x)在(1,+∞)上为增函数,则f′(x)=x-ax≥0在(1,+∞)上恒成立,……………………………………………(10分)即a≤x2在(1,+∞)上恒成立.所以有a≤1.……………………………………………………………………………(14分)。
高考数学一轮复习导数及其应用导数与函数的单调性教学案理北师大版

第二节导数与函数的单调性[最新考纲] 1.了解函数的单调性和导数的关系.2.能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间(其中多项式函数一般不会超过三次).函数的单调性与导数的关系条件结论函数y=f(x)在区间(a,b)上可导f′(x)>0f(x)在(a,b)内单调递增f′(x)<0f(x)在(a,b)内单调递减f′(x)=0f(x)在(a,b)内是常数函数1.在某区间内f′(x)>0(f′(x)<0)是函数f(x)在此区间上为增(减)函数的充分不必要条件.2.可导函数f(x)在(a,b)上是增(减)函数的充要条件是对任意x∈(a,b),都有f′(x)≥0(f′(x)≤0)且f′(x)在(a,b)上的任何子区间内都不恒为零.一、思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若函数f(x)在(a,b)内单调递增,那么一定有f′(x)>0.( )(2)如果函数f(x)在某个区间内恒有f′(x)=0,则f(x)在此区间内没有单调性.( )(3)在(a,b)内f′(x)≤0且f′(x)=0的根有有限个,则f(x)在(a,b)内是减函数.( )[答案] (1)×(2)√(3)√二、教材改编1.如图是函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图像,则下面判断正确的是( )A.在区间(-3,1)上f(x)是增函数B.在区间(1,3)上f(x)是减函数C.在区间(4,5)上f(x)是增函数D.在区间(3,5)上f(x)是增函数C[由图像可知,当x∈(4,5)时,f′(x)>0,故f(x)在(4,5)上是增函数.]2.函数f (x )=cos x -x 在(0,π)上的单调性是( ) A .先增后减 B .先减后增 C .增函数D .减函数D [因为f ′(x )=-sin x -1<0在(0,π)上恒成立, 所以f (x )在(0,π)上是减函数,故选D.]3.函数f (x )=x -ln x 的单调递减区间为________.(0,1] [函数f (x )的定义域为{x |x >0},由f ′(x )=1-1x≤0,得0<x ≤1,所以函数f (x )的单调递减区间为(0,1].]4.已知f (x )=x 3-ax 在[1,+∞)上是增函数,则实数a 的最大值是________. 3 [f ′(x )=3x 2-a ≥0,即a ≤3x 2,又因为x ∈[1,+∞ ),所以a ≤3,即a 的最大值是3.]考点1 不含参数函数的单调性求函数单调区间的步骤(1)确定函数f (x )的定义域. (2)求f ′(x ).(3)在定义域内解不等式f ′(x )>0,得单调递增区间. (4)在定义域内解不等式f ′(x )<0,得单调递减区间.1.函数f (x )=1+x -sin x 在(0,2π)上是( )A .单调递增B .单调递减C .在(0,π)上增,在(π,2π)上减D .在(0,π)上减,在(π,2π)上增A [f ′(x )=1-cos x >0在(0,2π)上恒成立,所以在(0,2π)上单调递增.] 2.函数y =12x 2-ln x 的单调递减区间为( )A .(-1,1]B .(0,1]C .[1,+∞)D .(0,+∞)B [∵y =12x 2-ln x ,∴x ∈(0,+∞),y ′=x -1x=x -1x +1x.由y ′≤0可解得0<x ≤1,∴y =12x 2-ln x 的单调递减区间为(0,1],故选B.]3.已知定义在区间(-π,π)上的函数f (x )=x sin x +cos x ,则f (x )的单调递增区间是________.⎝ ⎛⎭⎪⎫-π,-π2和⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2 [f ′(x )=sin x +x cos x -sin x =x cos x , 令f ′(x )=x cos x >0,则其在区间(-π,π)上的解集为⎝ ⎛⎭⎪⎫-π,-π2和⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,即f (x )的单调递增区间为⎝⎛⎭⎪⎫-π,-π2和⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2.]求函数的单调区间时,一定要树立函数的定义域优先的原则,否则极易出错.如T 2.考点2 含参数函数的单调性研究含参数函数的单调性时,需注意依据参数取值对不等式解集的影响进行分类讨论.(1)讨论分以下四个方面 ①二次项系数讨论; ②根的有无讨论; ③根的大小讨论; ④根在不在定义域内讨论.(2)讨论时要根据上面四种情况,找准参数讨论的分类. (3)讨论完毕须写综述.已知函数f (x )=12x 2-2a ln x +(a -2)x ,当a <0时,讨论函数f (x )的单调性.[解] 函数的定义域为(0,+∞),f ′(x )=x -2a x+a -2=x -2x +a x.①当-a =2,即a =-2时,f ′(x )=x -22x≥0,f (x )在(0,+∞)上单调递增.②当0<-a <2,即-2<a <0时,∵0<x <-a 或x >2时,f ′(x )>0;-a <x <2时,f ′(x )<0,∴f (x )在(0,-a ),(2,+∞)上单调递增,在(-a,2)上单调递减. ③当-a >2,即a <-2时,∵0<x <2或x >-a 时,f ′(x )>0;2<x <-a 时,f ′(x )<0, ∴f (x )在(0,2),(-a ,+∞)上单调递增,在(2,-a )上单调递减.综上所述,当-2<a <0时,f (x )在(0,-a ),(2,+∞)上单调递增,在(-a,2)上单调递减;当a =-2时,f (x )在(0,+∞)上单调递增;当a <-2时,f (x )在(0,2),(-a ,+∞)上单调递增,在(2,-a )上单调递减.含参数的问题,应就参数范围讨论导数大于(或小于)零的不等式的解,在划分函数的单调区间时,要在函数定义域内确定导数为零的点和函数的间断点.已知函数f (x )=ln(e x +1)-ax (a >0),讨论函数y =f (x )的单调区间.[解] f ′(x )=e xe x +1-a =1-1e x +1-a .①当a ≥1时,f ′(x )<0恒成立, ∴当a ∈[1,+∞)时, 函数y =f (x )在R 上单调递减. ②当0<a <1时,由f ′(x )>0,得(1-a )(e x+1)>1, 即e x>-1+11-a ,解得x >ln a 1-a ,由f ′(x )<0,得(1-a )(e x +1)<1, 即e x<-1+11-a ,解得x <ln a 1-a .∴当a ∈(0,1)时,函数y =f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫ln a1-a ,+∞上单调递增, 在⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,ln a 1-a 上单调递减. 综上,当a ∈[1,+∞)时,f (x )在R 上单调递减;当a ∈(0,1)时,f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫ln a1-a ,+∞上单调递增,在⎝⎛⎭⎪⎫-∞,ln a 1-a 上单调递减.考点3 已知函数的单调性求参数根据函数单调性求参数的一般方法(1)利用集合间的包含关系处理:y =f (x )在(a ,b )上单调,则区间(a ,b )是相应单调区间的子集.(2)f (x )为增函数的充要条件是对任意的x ∈(a ,b )都有f ′(x )≥0且在(a ,b )内的任一非空子区间上,f ′(x )不恒为零,应注意此时式子中的等号不能省略,否则漏解.(3)函数在某个区间存在单调区间可转化为不等式有解问题.已知函数f (x )=ln x ,g (x )=12ax 2+2x (a ≠0).(1)若函数h (x )=f (x )-g (x )存在单调递减区间,求a 的取值范围; (2)若函数h (x )=f (x )-g (x )在[1,4]上单调递减,求a 的取值范围. [解] (1)h (x )=ln x -12ax 2-2x ,x ∈(0,+∞),所以h ′(x )=1x-ax -2,由于h (x )在(0,+∞)上存在单调递减区间,所以当x ∈(0,+∞)时,1x-ax -2<0有解,即a >1x 2-2x有解.设G (x )=1x 2-2x,所以只要a >G (x )min 即可.而G (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫1x-12-1,所以G (x )min =-1.所以a >-1且a ≠0,即a 的取值范围是(-1,0)∪(0,+∞). (2)由h (x )在[1,4]上单调递减得,当x ∈[1,4]时,h ′(x )=1x-ax -2≤0恒成立,即a ≥1x 2-2x恒成立.所以a ≥G (x )max ,而G (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫1x-12-1,因为x ∈[1,4],所以1x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤14,1,所以G (x )max =-716(此时x =4),所以a ≥-716且a ≠0,即a 的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫-716,0∪(0,+∞). [母题探究]1.(变问法)若函数h (x )=f (x )-g (x )在[1,4]上单调递增,求a 的取值范围. [解] 由h (x )在[1,4]上单调递增得,当x ∈[1,4]时,h ′(x )≥0恒成立, 所以当x ∈[1,4]时,a ≤1x 2-2x恒成立,又当x ∈[1,4]时,⎝⎛⎭⎪⎫1x 2-2xmin =-1(此时x =1), 所以a ≤-1且a ≠0,即a 的取值范围是(-∞,-1].2.(变问法)若函数h (x )=f (x )-g (x )在[1,4]上存在单调递减区间,求a 的取值范围. [解] h (x )在[1,4]上存在单调递减区间,则h ′(x )<0在[1,4]上有解, 所以当x ∈[1,4]时,a >1x 2-2x有解,又当x ∈[1,4]时,⎝ ⎛⎭⎪⎫1x2-2x min =-1,所以a >-1且a ≠0,即a 的取值范围是(-1,0)∪(0,+∞).3.(变条件)若函数h (x )=f (x )-g (x )在[1,4]上不单调,求a 的取值范围. [解] 因为h (x )在[1,4]上不单调, 所以h ′(x )=0在(1,4)上有解,即a =1x 2-2x 有解,令m (x )=1x 2-2x,x ∈(1,4),则-1<m (x )<-716,所以实数a 的取值范围为⎝⎛⎭⎪⎫-1,-716. (1)f (x )在D 上单调递增(减),只要满足f ′(x )≥0(≤0)在D 上恒成立即可.如果能够分离参数,则可分离参数后转化为参数值与函数最值之间的关系.(2)二次函数在区间D 上大于零恒成立,讨论的标准是二次函数的图像的对称轴与区间D 的相对位置,一般分对称轴在区间左侧、内部、右侧进行讨论.已知函数f (x )=3x a-2x 2+ln x 在区间[1,2]上为单调函数,求a 的取值范围.[解] f ′(x )=3a -4x +1x,若函数f (x )在区间[1,2]上为单调函数,即在[1,2]上,f ′(x )=3a -4x +1x ≥0或f ′(x )=3a -4x +1x≤0,即3a -4x +1x ≥0或3a -4x +1x≤0在[1,2]上恒成立,即3a≥4x -1x 或3a ≤4x -1x.令h (x )=4x -1x,因为函数h (x )在[1,2]上单调递增,所以3a ≥h (2)或3a ≤h (1),即3a ≥152或3a ≤3,解得a <0或0<a ≤25或a ≥1.考点4 利用导数比较大小或解不等式用导数比较大小或解不等式,常常要构造新函数,把比较大小或求解不等式的问题转化为利用导数研究函数单调性的问题,再由单调性比较大小或解不等式.常见构造的辅助函数形式有: (1)f (x )>g (x )→F (x )=f (x )-g (x ); (2)xf ′(x )+f (x )→[xf (x )]′; (3)xf ′(x )-f (x )→⎣⎢⎡⎦⎥⎤f x x ′;(4)f ′(x )+f (x )→[e xf (x )]′; (5)f ′(x )-f (x )→⎣⎢⎡⎦⎥⎤f x e x ′.(1)已知函数f (x )是定义在R 上的偶函数,设函数f (x )的导函数为f ′(x ),若对任意x >0都有2f (x )+xf ′(x )>0成立,则( )A .4f (-2)<9f (3)B .4f (-2)>9f (3)C .2f (3)>3f (-2)D .3f (-3)<2f (-2)(2)设f (x )是定义在R 上的奇函数,f (2)=0,当x >0时,有xf ′x -f xx 2<0恒成立,则不等式x 2f (x )>0的解集是________.(1)A (2)(-∞,-2)∪(0,2) [(1)根据题意,令g (x )=x 2f (x ),其导数g ′(x )=2xf (x )+x 2f ′(x ),又对任意x >0都有2f (x )+xf ′(x )>0成立,则当x >0时,有g ′(x )=x (2f (x )+xf ′(x ))>0恒成立,即函数g (x )在(0,+∞)上为增函数,又由函数f (x )是定义在R 上的偶函数,则f (-x )=f (x ),则有g (-x )=(-x )2f (-x )=x 2f (x )=g (x ),即函数g (x )也为偶函数,则有g (-2)=g (2),且g (2)<g (3),则有g (-2)<g (3),即有4f (-2)<9f (3).故选A.(2)令φ(x )=f x x ,∵当x >0时,⎣⎢⎡⎦⎥⎤f x x ′<0,∴φ(x )=f xx在(0,+∞)上为减函数,又φ(2)=0, ∴在(0,+∞)上,当且仅当0<x <2时,φ(x )>0, 此时x 2f (x )>0.又f (x )为奇函数,∴h (x )=x 2f (x )也为奇函数. 故x 2f (x )>0的解集为(-∞,-2)∪(0,2).]如本例(1)已知条件“2f (x )+xf ′(x )>0”,需构造函数g (x )=x 2f (x ),求导后得x >0时,g ′(x )>0,即函数g (x )在(0,+∞)上为增函数,从而问题得以解决.而本例(2)则需构造函数φ(x )=f xx解决. 1.定义在R 上的函数f (x )满足:f ′(x )>f (x )恒成立,若x 1<x 2,则e x 1f (x 2)与e x 2f (x 1)的大小关系为( )A .e x 1f (x 2)>e x2f (x 1) B .e x1f (x 2)<e x2f (x 1) C .e x1f (x 2)=e x2f (x 1)D .e x1f (x 2)与e x2f (x 1)的大小关系不确定 A [设g (x )=f xex,则g ′(x )=f ′x e x -f x e x ex2=f ′x -f xex,由题意得g ′(x )>0,所以g (x )在R 上单调递增,当x 1<x 2时,g (x 1)<g (x 2),即f x 1ex 1<f x 2ex 2,所以e x1f (x 2)>e x2f (x 1).]2.已知函数f (x )(x ∈R )满足f (1)=1,且f (x )的导函数f ′(x )<12,则不等式f (x 2)<x 22+12的解集为________. (-∞,-1)∪(1,+∞) [由题意构造函数F (x )=f (x )-12x ,则F ′(x )=f ′(x )-12.因为f ′(x )<12,所以F ′(x )=f ′(x )-12<0,即函数F (x )在R 上单调递减.因为f (x 2)<x 22+12,f (1)=1,所以f (x 2)-x 22<f (1)-12,所以F (x 2)<F (1),又函数F (x )在R 上单调递减,所以x 2>1,即x ∈(-∞,-1)∪(1,+∞).]。
高三数学一轮复习精品学案:§3.1 导数的概念及运算(步步高)

1.导数与导函数的概念(1)一般地,函数y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率是lim Δx →0ΔyΔx =lim Δx →0 f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx,我们称它为函数y =f (x )在x =x 0处的导数,记作____________,即f ′(x 0)=lim Δx →0ΔyΔx=________________. (2)如果函数y =f (x )在开区间(a ,b )内的每一点处都有导数,其导数值在(a ,b )内构成一个新函数,这个函数称为函数y =f (x )在开区间内的导函数.记作f ′(x )或y ′. 2.导数的几何意义函数y =f (x )在点x 0处的导数的几何意义,就是曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线的斜率k ,即k =________.3.基本初等函数的导数公式4.若f ′(x ),g ′(x )存在,则有(1)『f (x )±g (x )』′=________________; (2)『f (x )·g (x )』′=________________; (3)『f (x )g (x )』′=________________(g (x )≠0).5.复合函数的导数复合函数y =f (g (x ))的导数和函数y =f (u ),u =g (x )的导数间的关系为y x ′=________,即y 对x 的导数等于________的导数与________的导数的乘积. 『知识拓展』1.奇函数的导数是偶函数,偶函数的导数是奇函数,周期函数的导数还是周期函数. 2.『1f (x )』′=-f ′(x )[f (x )]2(f (x )≠0).3.『af (x )+bg (x )』′=af ′(x )+bg ′(x ).4.函数y =f (x )的导数f ′(x )反映了函数f (x )的瞬时变化趋势,其正负号反映了变化的方向,其大小|f′(x)|反映了变化的快慢,|f′(x)|越大,曲线在这点处的切线越“陡”.『思考辨析』判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)f′(x0)是函数y=f(x)在x=x0附近的平均变化率.()(2)f′(x0)与『f(x0)』′表示的意义相同.()(3)曲线的切线不一定与曲线只有一个公共点.()(4)与曲线只有一个公共点的直线一定是曲线的切线.()(5)函数f(x)=sin(-x)的导数是f′(x)=cos x.()1.(教材改编)若f(x)=x·e x,则f′(1)等于()A.0 B.e C.2e D.e22.如图所示为函数y=f(x),y=g(x)的导函数的图象,那么y=f(x),y=g(x)的图象可能是()3.某质点的位移函数是s (t )=2t 3-12gt 2(g =10 m/s 2),则当t =2 s 时,它的加速度是( )A .14 m /s 2B .4 m/s 2C .10 m /s 2D .-4 m/s 24.设函数f (x )的导数为f ′(x ),且f (x )=f ′(π2)sin x +cos x ,则f ′(π4)=________.5.曲线y =-5e x +3在点(0,-2)处的切线方程是________________.题型一 导数的计算 例1 求下列函数的导数.(1)y =x 2sin x ;(2)y =ln x +1x ;(3)y =cos xe x ;(4)y =sin(2x +π3);(5)y =ln(2x -5).思维升华 (1)求导之前,应利用代数、三角恒等式等变形对函数进行化简,然后求导,这样可以减少运算量,提高运算速度,减少差错;遇到函数的商的形式时,如能化简则化简,这样可避免使用商的求导法则,减少运算量.(2)复合函数求导时,先确定复合关系,由外向内逐层求导,必要时可换元.(1)f (x )=x (2 016+ln x ),若f ′(x 0)=2 017,则x 0等于( ) A .e 2 B .1 C .ln 2D .e(2)若函数f (x )=ax 4+bx 2+c 满足f ′(1)=2,则f ′(-1)等于( ) A .-1 B .-2 C .2D .0题型二 导数的几何意义 命题点1 求切线方程例2 (1)(2016·全国丙卷)已知f (x )为偶函数,当x <0时,f (x )=ln(-x )+3x ,则曲线y =f (x )在点(1,-3)处的切线方程是________.(2)已知函数f (x )=x ln x ,若直线l 过点(0,-1),并且与曲线y =f (x )相切,则直线l 的方程为( )A .x +y -1=0B .x -y -1=0C .x +y +1=0D .x -y +1=0命题点2 求参数的值例3 (1)(2016·泉州模拟)函数y =e x 的切线方程为y =mx ,则m =________.(2)已知f (x )=ln x ,g (x )=12x 2+mx +72(m <0),直线l 与函数f (x ),g (x )的图象都相切,与f (x )图象的切点为(1,f (1)),则m 等于( ) A .-1 B .-3 C .-4D .-2命题点3 导数与函数图象的关系例4 如图,点A (2,1),B (3,0),E (x,0)(x ≥0),过点E 作OB 的垂线l .记△AOB 在直线l 左侧部分的面积为S,则函数S=f(x)的图象为下图中的()思维升华 导数的几何意义是切点处切线的斜率,应用时主要体现在以下几个方面: (1)已知切点A (x 0,f (x 0))求斜率k ,即求该点处的导数值:k =f ′(x 0). (2)已知斜率k ,求切点A (x 1,f (x 1)),即解方程f ′(x 1)=k .(3)若求过点P (x 0,y 0)的切线方程,可设切点为(x 1,y 1),由⎩⎪⎨⎪⎧y 1=f (x 1),y 0-y 1=f ′(x 1)(x 0-x 1)求解即可.(4)函数图象在每一点处的切线斜率的变化情况反映函数图象在相应点处的变化情况,由切线的倾斜程度可以判断出函数图象升降的快慢.(1)(2017·郑州月考)已知曲线y =x 24-3ln x的一条切线的斜率为12,则切点的横坐标为( )A .3B .2C .1D.12(2)(2016·昆明模拟)设曲线y =1+cos x sin x 在点(π2,1)处的切线与直线x -ay +1=0平行,则实数a 等于( ) A .-1 B.12 C .-2 D .23.求曲线的切线方程典例 若存在过点O (0,0)的直线l 与曲线y =x 3-3x 2+2x 和y =x 2+a 都相切,求a 的值. 错解展示现场纠错:纠错心得:提醒:完成作业 第三章 §3.1答案精析基础知识 自主学习 知识梳理1.(1)f ′(x 0)或y ′|x =x 0 lim Δx →0f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx2.f ′(x 0)3.0 αx α-1 cos x -sin x e x a x ln a 1x 1x ln a4.(1)f ′(x )±g ′(x ) (2)f ′(x )g (x )+f (x )g ′(x ) (3)f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )[g (x )]25.y u ′·u x ′ y 对u u 对x 思考辨析(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× 考点自测1.C 2.D 3.A 4.- 2 5.5x +y +2=0 题型分类 深度剖析 例1 (1)y ′=2x sin x +x 2cos x (2)y ′=1x -1x 2(3)y ′=-sin x +cos xe x(4)y ′=2cos(2x +π3)(5)y ′=22x -5跟踪训练1 (1)B (2)B 例2 (1)2x +y +1=0 (2)B解析 (1)设x >0,则-x <0,f (-x )=ln x -3x ,又f (x )为偶函数,f (x )=ln x -3x ,f ′(x )=1x -3,f ′(1)=-2,切线方程为y =-2x -1,即2x +y +1=0. (2)∵点(0,-1)不在曲线f (x )=x ln x 上, ∴设切点为(x 0,y 0). 又∵f ′(x )=1+ln x ,∴⎩⎪⎨⎪⎧y 0=x 0ln x 0,y 0+1=(1+ln x 0)x 0, 解得x 0=1,y 0=0.∴切点为(1,0),∴f ′(1)=1+ln 1=1.∴直线l 的方程为y =x -1,即x -y -1=0.故选B.例3 (1)e (2)D解析 (1)设切点坐标为P (x 0,y 0),由y ′=e x ,得y ′|x =x 0=e x 0,从而切线方程为y -e x 0=e x 0(x -x 0),又切线过定点(0,0),从而-e x 0=e x 0(-x 0),解得x 0=1,则m =e.(2)∵f ′(x )=1x, ∴直线l 的斜率k =f ′(1)=1.又f (1)=0,∴切线l 的方程为y =x -1.g ′(x )=x +m ,设直线l 与g (x )的图象的切点为(x 0,y 0),则有x 0+m =1,y 0=x 0-1,y 0=12x 20+mx 0+72,m <0, 于是解得m =-2.故选D.例4 D 『函数的定义域为『0,+∞),当x ∈『0,2』时,在单位长度变化量Δx 内面积变化量ΔS 大于0且越来越大,即斜率f ′(x )在『0,2』内大于0且越来越大,因此,函数S =f (x )的图象是上升的且图象是下凸的;当x ∈(2,3)时,在单位长度变化量Δx 内面积变化量ΔS 大于0且越来越小,即斜率f ′(x )在(2,3)内大于0且越来越小,因此,函数S =f (x )的图象是上升的且图象是上凸的;当x ∈『3,+∞)时,在单位长度变化量Δx 内面积变化量ΔS 为0,即斜率f ′(x )在『3,+∞)内为常数0,此时,函数图象为平行于x 轴的射线.』跟踪训练2 (1)A (2)A现场纠错系列现场纠错解 易知点O (0,0)在曲线y =x 3-3x 2+2x 上.(1)当O (0,0)是切点时,由y ′=3x 2-6x +2,得y ′|x =0=2,即直线l 的斜率为2,故直线l 的方程为y =2x .由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x ,y =x 2+a ,得x 2-2x +a =0, 依题意Δ=4-4a =0,得a =1.(2)当O (0,0)不是切点时,设直线l 与曲线y =x 3-3x 2+2x 相切于点P (x 0,y 0),则y 0=x 30-3x 20+2x 0,k =y ′|x =x 0=3x 20-6x 0+2,①又k =y 0x 0=x 20-3x 0+2,② 联立①②,得x 0=32(x 0=0舍去), 所以k =-14, 故直线l 的方程为y =-14x . 由⎩⎪⎨⎪⎧y =-14x ,y =x 2+a ,得x 2+14x +a =0, 依题意,Δ=116-4a =0,得a =164. 综上,a =1或a =164. 纠错心得 求曲线过一点的切线方程,要考虑已知点是切点和已知点不是切点两种情况.。
吉林省东北师范大学附属中学高三数学第一轮复习 导数的应用(2)教案 文

课题:导数的应用(2)五.课时作业 一、 选择题1.已知函数432()410f x x x x =-+,则方程()0f x =在区间[]1,2上的根有.A 3个 .B 2个 .C 1个 .D 0个2.(06郑州一中等四校联考)若函数()y f x =在R 上可导且满足不等式()()0xf x f x '+>恒成立,且常数,a b 满足a b >,则下列不等式一定成立的是 .A ()()af a bf b > .B ()()af b bf a > .C ()()af a bf b < .D ()()af b bf a <3、(07届高三陕师大附中八模)如果()f x '是二次函数, 且()f x '的图象开口向上, 顶点坐标为(1,3)-, 那么曲线()y f x =上任一点的切线的倾斜角α的取值范围是.A 2(0,]3π .B 2[0,)[,)23πππU .C 2[0,][,)23πππU .D 2[,]23ππ4、(08届厦门双十中学高三月考)如图,是函数d cx bx x x f +++=23)(的大致图像,则2221x x +等于.A 98 .B 910 .C 916 .D 9285、(06天津)函数()f x 的定义域是开区间(),a b , 导函数()f x '在(),a b 内的图象如图所示,则函数()f x 在开区间内有极小值点.A 1个 .B 2个 .C 3个 .D 4个6、(08届高三哈尔滨第三中学第一次月考) 函数x bx ax x f 2)(23-+=的图象如图所示, 且021<+x x ,则有.A 0,0>>b a .B 0,0><b a .C 0,0<<b a .D 0,0<>b a二、 填空题7、(1)使ax x y +=sin 为R 上增函数,则a 的范围是xyab()'y f x =O(2)使a ax x y ++=3为R 上增函数,则a 的范围是 (3)使5)(23-+-=x x ax x f 为R 上增函数,则a 的范围是三、解答题8、已知:1x >,证明不等式:()ln 1x x >+9、设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14.设y =f (x )是二次函数,方程f (x )=0有两个相等的实根,且f ′(x )=2x -2.(1)求y =f (x )的表达式;(2)求y =f (x )的图象与两坐标轴所围成图形的面积.解:(1)设f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0),则f ′(x )=2ax +b .又f ′(x )=2x -2,所以a =1,b =-2,即f (x )=x 2-2x +c .又方程f (x )=0有两个相等实根,所以Δ=4-4c =0,即c =1.故f (x )=x 2-2x +1.(2)依题意,所求面积为S =⎠⎛01(x 2-2x +1)d x =(13x 3-x 2+x )|10=13.15.已知f (x )为偶函数且⎠⎛06 f (x )d x =8,则⎠⎛-66f (x )d x 等于( )A .0B .4C .8D .16解析:选D.原式=⎠⎛-60f (x )d x +⎠⎛06f (x )d x ,∵原函数为偶函数,∴在y 轴两侧的图象对称.∴对应的面积相等.故选D.16.函数y =⎠⎛-xx (cos t +t 2+2)d t (x >0)( )A .是奇函数B .是偶函数C .非奇非偶函数D .以上都不正确解析:选A.y =⎝ ⎛⎭⎪⎫sin t +t 33+2t |x-x =2sin x +2x 33+4x ,为奇函数.17.一物体的下落速度为v (t )=9.8t +6.5(单位:米/秒),则下落后第二个4秒内经过的路程是( )A .249米B .261.2米C .310.3米D .450米 解析:选B.所求路程为⎠⎛48(9.8t +6.5)dt=(4.9t 2+6.5t )|84=4.9×64+6.5×8-4.9×16-6.5×4 =313.6+52-78.4-26=261.2(米).18.由直线x=12,x=2,曲线y=1x及x轴所围成图形的面积为( )A.154B.174C.12ln2 D.2ln219.若a=⎠⎛2x2d x,b=⎠⎛2x3d x,c=⎠⎛2sin x d x,则a、b、c的大小关系是( ) A.a<c<b B.a<b<c C.c<b<a D.c<a<b解析:选D.a=⎠⎛2x2d x=13x3|20=83,b=⎠⎛2x3d x=14x4|204,c=⎠⎛2sin x d x=-cos x|20=1-cos2,因为1<1-cos2<2,所以c<a<b.20.函数f(x)=⎩⎪⎨⎪⎧x+1 (-1≤x<0)cos x (0≤x≤π2)的图象与x轴所围成的封闭图形的面积为A.32B.1 C.2 D.12解析:选 A.作出图象可知:S=⎠⎛-10-1(x+1)d x+⎠⎜⎛π2cos x d x=21.已知a∈[0,π2],则当 d x取最大值时,a=________.解析:⎠⎛a(cos x-sin x)d x=(sin x+cos x)|a0=sina+cos a-(sin0+cos0)=2sin(a+π4)-1,当a=π4时,⎠⎛a(cos x-sin x)d x取最大值2-1.答案:π422.⎠⎛-aa(2x-1)d x=-8,则a=________.解析:⎠⎛-aa (2x-1)d x=(x2-x)|a-a =a2-a-[(-a)2-(-a)]=a2-a-a2-a=-2a=-8,∴a=4.23.如果⎠⎛1f(x)d x=1,⎠⎛2f(x)d x=-1,则⎠⎛12f(x)d x=________.解析:∵⎠⎛2f(x)d x=⎠⎛1f(x)d x+⎠⎛12f(x)d x,∴⎠⎛12f(x)d x=⎠⎛2f(x)d x-⎠⎛1f(x)d x=-1-1=-2.24.如图,设点P从原点沿曲线y=x2向点A(2,4)移动,记直线OP、曲线y=x2及直线x=2所围成的面积分别记为S1,S2,若S1=S2,求点P的坐标.解:设直线OP的方程为y=kx,P点的坐标为(x,y),则⎠⎛x(kx-x2)d x=⎠⎛x2(x2-kx)d x,即(12kx2-13x3)|x0=(13x3-12kx2)|2x,解得12kx 2-13x 3=83-2k -(13x 3-12kx 2),解得k =43,即直线OP 的方程为y =43x ,所以点P 的坐标为(43,169).。
2014-2015东北师大附属中学高三第一轮复习导学案--二次函数(3)

二次函数(3) 二次函数在高考中占有重要地位,函数的很多题型都与二次函数有关,函数的单调性,奇偶性,周期性,三次函数求导,图象讨论等等,所以二次函数的有关问题必须过关。
五.课时作业三个二次问题(二次函数、不等式、方程)典题:【2014高考江苏卷第10题】已知函数2()1f x x mx =+-,若对于任意的[],1x m m ∈+都有()0f x <,则实数m 的取值范围为 .1. 解关于的不等式:(1) x 2-(a +1)x +a <0,(2) .2 设集合A={x |x 2+3k 2≥2k (2x -1)},B={x |x 2-(2x -1)k +k 2≥0},且A B ,试求k的取值范围.3.不等式(m 2-2m -3)x 2-(m -3)x -1<0的解集为R ,求实数m 的取值范围.4.已知二次函数y =x 2+px +q ,当y <0时,有-<x <,解关于x 的不等式qx2x 0222>++mx x ⊆2131+px +1>0.5.若不等式的解集为,求实数p 与q 的值.6. 设,若,,, 试证明:对于任意,有.7.【尖刀班】 设二次函数,方程的两个根满足. 当时,证明.8. 已知关于x 的二次方程x 2+2mx +2m +1=0.(1)若方程有两根,其中一根在区间(-1,0)内,另一根在区间(1,2)内,求m 的范围.(2)若方程两根均在区间(0,1)内,求m 的范围.012>++p qx x p{}42|<<x x ()()f x ax bx c a =++≠20()f 01≤()f 11≤()f -11≤-≤≤11x ()f x ≤54()()02>++=a c bx ax x f ()f x x -=0x x 12,ax x 1021<<<()1,0x x ∈()1x x f x <<9. 已知二次函数f (x )=ax 2+bx +c 和一次函数g (x )=-bx ,其中a 、b 、c 满足a >b >c ,a +b +c =0,(a ,b ,c ∈R ).(1)求证:两函数的图象交于不同的两点A 、B ; (2)求线段AB 在x 轴上的射影A 1B 1的长的取值范围.10.已知实数t 满足关系式 (a >0且a ≠1) (1)令t=a x ,求y =f (x )的表达式;(2)若x ∈(0,2时,y 有最小值8,求a 和x 的值.11.如果二次函数y =mx 2+(m -3)x +1的图象与x 轴的交点至少有一个在原点的右侧,试求m 的取值范围.12.二次函数f (x )=px 2+qx +r 中实数p 、q 、r 满足=0,其中m >0,求证:(1)pf ()<0; (2)方程f (x )=0在(0,1)内恒有解.33log log a y a t a a=]mrm q m p ++++121+m m13.一个小服装厂生产某种风衣,月销售量x (件)与售价P (元/件)之间的关系为P =160-2x ,生产x 件的成本R =500+30x 元.(1)该厂的月产量多大时,月获得的利润不少于1300元?(2)当月产量为多少时,可获得最大利润?最大利润是多少元?14. 已知a 、b 、c 是实数,函数f(x)=ax 2+bx +c ,g(x)=ax +b ,当-1≤x ≤1时,|f(x)|≤1.(1)证明:|c|≤1;(2)证明:当-1≤x ≤1时,|g(x)|≤2;15. 设二次函数,方程的两个根满足. 且函数的图像关于直线对称,证明:.()()f x ax bx c a =++>20()f x x -=0x x 12,0112<<<x x a ()f x x x =0x x 012<16. 已知二次函数,设方程的两个实数根为和.(1)如果,设函数的对称轴为,求证:; (2)如果,,求的取值范围. 17. 设,,,求证:(Ⅰ) a >0且-2<<-1; (Ⅱ)方程在(0,1)内有两个实根.18. 已知二次函数的图象如图所示:(1)试判断及的符号;(2)若|OA|=|OB|,试证明。
吉林省东北师范大学附属中学高考数学第一轮复习 函数的图象(1)学案 理

导数与定积分应用(尖刀班)(1)一、 知识梳理:(阅读选修教材2-2第2页—第21页) 1、 导数及有关概念:函数的平均变化率:设函数)(x f y =在0x x =处附近有定义,当自变量在0x x =处有增量x ∆时,则函数()y f x =相应地有增量)()(00x f x x f y -∆+=∆,如果0→∆x 时,y ∆与x ∆的比x y ∆∆(也叫函数的平均变化率)有极限即xy∆∆无限趋近于某个常数,我们把这个极限值叫做函数)(x f y =在0x x →处的导数,记作0x x y =',即0000()()()limx f x x f x f x x∆→+∆-'=∆在定义式中,设x x x ∆+=0,则0x x x -=∆,当x ∆趋近于0时,x 趋近于0x ,因此,导数的定义式可写成000000()()()()()limlim x ox x f x x f x f x f x f x x x x ∆→→+∆--'==∆-. 2.导数的物理意义和几何意义:导数0000()()()limx f x x f x f x x∆→+∆-'=∆是函数)(x f y =在点0x 的处瞬时变化率,它反映的函数)(x f y =在点0x 处变化..的快慢程度. 它的几何意义是曲线)(x f y =上点()(,00x f x )处的切线的斜率. 即0()k f x =', 要注意“过点A 的曲线的切线方程”与“在点A 处的切线方程”是不尽相同的,后者A 必为切点,前者未必是切点.因此,如果)(x f y =在点0x 可导,则曲线)(x f y =在点()(,00x f x )处的切线方程为 000()()()y f x f x x x -='- 3.导函数(导数):如果函数)(x f y =在开区间),(b a 内的每点处都有导数,此时对于每一个),(b a x ∈,都对应着一个确定的导数()f x ',从而构成了一个新的函数()f x ', 称这个函数()f x '为函数)(x f y =在开区间内的导函数,简称导数..,也可记作y ',即()f x '=y '=x x f x x f x y x x ∆-∆+=∆∆→∆→∆)()(lim lim00说明 :导数与导函数都称为导数,这要加以区分,求一个函数的导数,就是求导函数,求一个函数在给定点处的导数,就是求导函数值.函数)(x f y =在0x 处的导数0x x y ='就是函数)(x f y =在开区间),(b a )),((b a x ∈上导数()f x '在0x 处的函数值,即0x x y ='=0()f x '.所以函数)(x f y =在0x 处的导数也记作0()f x '4.可导与连续的关系:如果函数)(x f y =在开区间),(b a 内每一点都有导数,则称函数)(x f y =在开区间),(b a 内可导;如果函数)(x f y =在点0x 处可导,那么函数)(x f y =在点0x 处连续,反之不成立. 函数具有连续性是函数具有可导性的必要条件,而不是充分条件.5.求函数()y f x =的导数的一般步骤:()1求函数的改变量)()(x f x x f y -∆+=∆()2求平均变化率xx f x x f x y ∆-∆+=∆∆)()(; ()3取极限,得导数y '=()f x '=xyx ∆∆→∆0lim6.几种常见函数的导数:0'=C (C 为常数);1)'(-=n n nx x (Q n ∈); x x cos )'(sin =; x x sin )'(cos -=; 1(ln )x x '=; 1(log )log a a x e x'=, ()xxe e '= ; ()ln x xa a a '= 7.求导法则:法则1 [()()]()()u x v x u x v x ±'='±'.法则2 [()()]()()()()u x v x u x v x u x v x '='+', [()]'()Cu x Cu x '=法则3: '2''(0)u u v uv v v v -⎛⎫=≠ ⎪⎝⎭8.复合函数的导数:(1).(理科)设函数()u x ϕ=在点x 处有导数()x u x ϕ'=',函数()y f u =在点x 的对应点u 处有导数()u y f u '=',则复合函数(())y f x ϕ=在点x 处也有导数,且x u x u y y '''⋅= 或(())()()x f x f u x ϕϕ'='⋅'(2).复合函数的求导法则:(理科)复合函数对自变量的导数,等于已知函数对中间变量的导数,乘以中间变量对自变量的导数(3).复合函数求导的基本步骤:分解——求导——相乘——回代9.函数的单调性与导数的关系:利用导数研究多项式函数单调性的一般步骤:()1求()f x ';()2确定()f x '在(),a b 内符号;()3若()0f x '>在(),a b 上恒成立,则()f x 在(),a b 上是增函数;若()0f x '<在(),a b 上恒成立,则()f x 在(),a b 上是减函数①()0f x '>⇒()f x 为增函数(()0f x '<⇒()f x 为减函数). ②()f x 在区间(),a b 上是增函数⇒()f x '≥0在(),a b 上恒成立;()f x 在区间(),a b 上为减函数⇒()f x '≤0在(),a b 上恒成立.10.极值:极大值: 一般地,设函数()f x 在点0x 附近有定义,如果对0x 附近的所有的点,都有0()()f x f x <,就说0()f x 是函数()f x 的一个极大值,记作y 极大值0()f x =,0x 是极大值点.极小值:一般地,设函数()f x 在0x 附近有定义,如果对0x 附近的所有的点,都有0()()f x f x >就说0()f x 是函数()f x 的一个极小值,记作y 极小值0()f x =,0x 是极小值点.极大值与极小值统称为极值在定义中,取得极值的点称为极值点,极值点是自变量的值,极值指的是函数值请注意以下几点:(1)极值是一个局部概念由定义,极值只是某个点的函数值与它附近点的函数值比较是最大或最小.并不意味着它在函数的整个的定义域内最大或最小.(2)函数的极值不是唯一的即一个函数在某区间上或定义域内极大值或极小值可以不止一个.(3)极大值与极小值之间无确定的大小关系即一个函数的极大值未必大于极小值. (4)函数的极值点一定出现在区间的内部,区间的端点不能成为极值点而使函数取得最大值、最小值的点可能在区间的内部,也可能在区间的端点. 判别0()f x 是极大、极小值的方法:若0x 满足0)(0='x f ,且在0x 的两侧)(x f 的导数异号,则0x 是)(x f 的极值点,)(0x f 是极值,并且如果)(x f '在0x 两侧满足“左正右负”,则0x 是)(x f 的极大值点,)(0x f 是极大值;如果)(x f '在0x 两侧满足“左负右正”,则0x 是)(x f 的极小值点,)(0x f 是极小值.求可导函数()f x 的极值的步骤:()1确定函数的定义区间,求导数)(x f '()2求方程()0f x '=的根()3用函数的导数为0的点,顺次将函数的定义区间分成若干小开区间,并列成表格.检查)(x f '在方程根左右的值的符号,如果左正右负,那么()f x 在这个根处取得极大值;如果左负右正,那么()f x 在这个根处取得极小值;如果左右不改变符号,那么()f x 在这个根处无极值.如果函数在某些点处连续但不可导,也需要考虑这些点是否是极值点 . 11.函数的最大值和最小值: 一般地,在闭区间[]b a ,上连续的函数)(x f 在[]b a ,上必有最大值与最小值.说明:()1在开区间(,)a b 内连续的函数)(x f 不一定有最大值与最小值.如函数xx f 1)(=在),0(+∞内连续,但没有最大值与最小值;()2函数的最值是比较整个定义域内的函数值得出的;函数的极值是比较极值点附近函数值得出的.()3函数)(x f 在闭区间[]b a ,上连续,是)(x f 在闭区间[]b a ,上有最大值与最小值的充分条件而非必要条件.()4函数在其定义区间上的最大值、最小值最多各有一个,而函数的极值可能不止一个,也可能没有一个. 利用导数求函数的最值步骤:由上面函数)(x f 的图象可以看出,只要把连续函数所有的极值与定义区间端点的函数值进行比较,就可以得出函数的最值了.设函数)(x f 在[]b a ,上连续,在(,)a b 内可导,则求)(x f 在[]b a ,上的最大值与最小值的步骤如下:()1求)(x f 在(,)a b 内的极值;()2将)(x f 的各极值与)(a f 、)(b f 比较得出函数)(x f 在[]b a ,上的最值12.定积分(理科)(1)概念设函数f (x )在区间[a ,b ]上连续,用分点a =x 0<x 1<…<x i -1<x i <…x n =b 把区间[a ,b ]等分成n 个小区间,在每个小区间[x i -1,x i ]上取任一点ξi (i =1,2,…n )作和式I n =∑ni f1=(ξi)△x (其中△x 为小区间长度),把n →∞即△x →0时,和式I n 的极限叫做函数f (x )在区间[a ,b ]上的定积分,记作:⎰badx x f )(,即⎰badx x f )(=∑=∞→ni n f 1lim (ξi )△x 。
高三一轮复习资料 第1节导数的概念及运算

第三章 导数及其应用第1节 导数的概念及运算基础打磨1.(2020届日照质检)已知f (x )=x ln x ,若f'(x 0)=2,则x 0等于().A .e 2B .eC .ln22D .ln 2 2.(2020届青岛质检)已知函数f (x )=x (2018+ln x ),若f'(x 0)=2019,则x 0等于().A .e 2B .1C .ln 2D .e3.(2020届河北衡水调研)曲线y=1-2x+2在点(-1,-1)处的切线方程为().A .y=2x+1B .y=2x-1C .y=-2x-3D .y=-2x-24.(2020届安徽合肥一模)已知函数f (x )=x ln x ,若直线l 过点(0,-e),且与曲线y=f (x )相切,则直线l 的斜率为( ).A .-2B .2C .-eD .e5.设函数f (x )在定义域内可导,y=f (x )的图象如图所示,则f'(x )的图象可能是( ).6.(2020届郑州质检)若曲线f (x )=a cos x 与曲线g (x )=x 2+bx+1在x=0处有公切线,则a+b=().A .-1B .0C .1D .27.(2020届安庆测评)一质点沿直线运动,如果从起始点经过t 秒后的位移s (t )=13t 3-32t 2+2t ,那么速度为零的时刻是 .8.若点P 是曲线y=x 2-ln x 上任意一点,则点P 到直线y=x-2的最小距离为.9.已知f (x )=ax 4+b cos x+7x-2.若f'(2020)=6,则f'(-2020)= .10.(2020届广州市调研)若过点A(a,0)作曲线C:y=x e x的切线有且仅有两条,则实数a的取值范围是.能力拔高11.在等比数列{a n}中,a1=2,a8=4,若函数f(x)=x(x-a1)(x-a2)·…·(x-a8),则f'(0)=().A.26B.29C.212D.21512.已知函数f(x)=x(a-1e x),曲线y=f(x)上存在两个不同的点,使得曲线在这两点处的切线都与y轴垂直,则实数a的取值范围是().A.(-e2,+∞)B.(-e2,0)C.(-1e2,+∞) D.(-1e2,0)13.(2020届泉州模拟)若一直线与曲线y=ln x和曲线x2=ay(a>0)相切于同一点P,则实数a的值为.14.已知点M是曲线y=13x3-2x2+3x+1上任意一点,曲线在点M处的切线为l,求:(1)斜率最小的切线方程;(2)切线l的倾斜角α的取值范围.思维拓展15.已知函数f(x)=x3+x-16.(1)求曲线y=f(x)在点(2,-6)处的切线的方程;(2)若直线l为曲线y=f(x)的切线,且经过原点,求直线l的方程及切点坐标;(3)若曲线y=f(x)的某一切线与直线y=-14x+3垂直,求切点坐标与切线的方程.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
1
导数的概念与运算(教案)B
一、 知识梳理:(阅读选修教材2-2第2页—第21页)
1、 导数及有关概念:
函数的平均变化率: 1.设函数)(xfy在0xx处附近有定义,当自变量
在0xx处有增量x时,则函数()yfx相应地有增量)()(00xfxxfy,
如果0x时,y与x的比xy(也叫函数的平均变化率)有极限即xy无限趋
近于某个常数,我们把这个极限值叫做函数)(xfy在0xx处的导数,记作
0
xxy
,即 .
在定义式中,设xxx0,则0xxx,当x趋近于0时,x趋近于0x,
因此,导数的定义式可写成
0
000
0
0
()()()()()limlimxoxxfxxfxfxfxfxxxx
.
2.
导数的物理意义和几何意义:
导数0000()()()limxfxxfxfxx是函数)(xfy在点0x的处瞬时变化率,
它反映的函数)(xfy在点0x处变化..的快慢程度.
它的几何意义是曲线)(xfy上点()(,00xfx)处的切线的斜率.因此,如果
)(xfy在点0x可导,则曲线)(xfy
在点()(,00xfx)处的切线方程为
.
3.
导函数(导数):
如果函数)(xfy在开区间),(ba内的每点处都有导数,此时对于每一个
),(bax,都对应着一个确定的导数()fx,从而构成了一个新的函数()fx
, 称这
个函数()fx为函数)(xfy在开区间内的导函数,简称导数,也可记作y,即
2
()fx=y
=xxfxxfxyxx)()(limlim00
说明 :导数与导函数都称为导数,这要加以区分,求一个函数的导数,就是求导
函数,求一个函数在给定点处的导数,就是求导函数值.
函数)(xfy在0x处的导数0xxy就是函数)(xfy在开区间
),(ba
)),((bax上导数()fx在0x处的函数值,即0xxy=0()fx.所以函数)(xfy
在0x处的导数也记作
0
()fx
4.
可导: 如果函数)(xfy在开区间),(ba内每一点都有导数,则称函数
)(xfy
在开区间),(ba内可导
5.
可导与连续的关系:如果函数)(xfy在点0x处可导,那么函数)(xfy在点
0
x
处连续,反之不成立. 函数具有连续性是函数具有可导性的必要条件,而不是充分条
件.
6.
求函数()yfx的导数的一般步骤:
1
求函数的改变量
)()(xfxxfy
2
求平均变化率xxfxxfxy)()(;
3
取极限,得导数y()fxxyx0lim
7.
几种常见函数的导数:
0'C(C
为常数);
1)'(nn
nxx
(Qn);
xxcos)'(sin
;
xxsin)'(cos
;
1
(ln)xx
;
3
1
(log)logaaxex
,
()xxee
;
()lnxxaaa
8.
求导法则:
法则1 [()()]()()uxvxuxvx.
法则2 [()()]()()()()uxvxuxvxuxvx, [()]'()CuxCux
法则3: '2''(0)uuvuvvvv
9.
复合函数的导数:(理科)设函数()ux在点x处有导数()xux,函数
()yfu在点x的对应点u处有导数uyfu,则复合函数(())yfx
在点
x
处也有导数,且xuxuyy''' 或(())()()xfxfux
10.
复合函数的求导法则:(理科)复合函数对自变量的导数,等于已知函数对中间变
量的导数,乘以中间变量对自变量的导数
11.
复合函数求导的基本步骤:分解——求导——相乘——回代
12.
导数的几何意义:是曲线)(xfy在点()(,00xfx)处的切线的斜率,即
0
()kfx
,
要注意“过点A的曲线的切线方程”与“在点A处的切线方程”是不尽相同的,
后者A必为切点,前者未必是切点.
二、题型探究:
探究一
.用导数的定义求函数在某一点处的导函数值。
例1:
1
已知000(2)()lim13xfxxfxx△△△,求0()fx
4
2
设函数()fx在点0x处可导,求000()()lim2hfxhfxhh
3
已知(3)2,(3)2ff,则323()lim3xxfxx的值为
.A0 .B4 .C8 .D 不存在
探究二.导数的几何意义
例2:已知曲线y=13x3+43 .
(1)、求曲线在点P(2,4)处的方程;
(2)、求曲线过点P(2,4)的方程;
(3)、求斜率为1的曲线的切线方程。
探究三:导数的物理意义
例3:某市在一次降雨过程中,降雨量y(mm)与时间t(min)的函数关系可以近似
地表示为y=√10t,则在t=40min的降雨强度
5
探究四:导数的运算:
例4:求下列函数的导数
(1)、
2
ln1,0()0,01sin,0xxfxxxxx
(2)、f(x)=e
x
cosx
(3)、f(x)=x
2
+tanx
探究五:求导运算后求切线方程
例5:已知函数f(x)=
2
3
x3−2ax2+3x(x∈R)
(1)、若a=1,点P为曲线 y=f(x)上的一个动点,求以点p为切点的切线的斜率取最
小值时的切线方程;
(2)、求函数y=f(x)在(0,+∞)上为单调增函数,试求满足条件的最大整数a。
6
三、方法提升
1、 用定义求导数的步骤
(1) 求函数的改变量 ∆y;(2):求平均变化率∆y∆x (3)、取极限
(2) 导数物理意义与几何意义
(3) 求复合函数的导数要坚持“将求导进行到底”的原则;
(4) 求切线方程时已知点是否切点至关重要。
四、反思感悟:
五、课时作业
一、选择题
1、
(06江西)对于R上可导的任意函数()fx,若满足1()xfx≥0,则必有
.A(0)(2)ff21f .B
(0)(2)ff
≤21f
.C (0)(2)ff≥21f .D
(0)(2)ff
21f
2、设函数()fx,()gx在,ab上均可导,且()()fxgx,则当axb时,有
.A()()fxgx .B
()()fxgx
.C()()()()fxgagxfa .D
()()()()fxgbgxfb
3、
()fx的导函数()yfx的图象如图所示,则()yfx
的图象最有可能的是
4、
0()sinfxx,10()()fxfx,21()()fxfx,…,1()()nnfxfx
,nN,
7
则f
2013
(x) .Asinx .Bsinx
.Ccosx .D
cosx
5、若曲线4yx的一条切线l与直线480xy垂直,则l的方程为
.A430xy;.B450xy;.C430xy;.D
430xy
6、曲线12xye在点24,e处的切线与坐标轴所围三角形的面积为
.A29e2 .B24e .C22e .D
2
e
二、填空题:
7、
(07届高三皖南八校联考)已知2()2(2)fxxxf,则(2)f
8、
已知1cos()xfxxe,则()fx
三、解答题:
9、求下列函数的导数:
121sinyx;
2
2
1
1yx
32ln1yx;
4
11xxeye
;
52sin23yx;
6
lnxyex
7sin1cosxyx;
8
2
1sincosyxxxx