高考数学(理)总复习:利用导数解决函数零点问题
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题型一 利用导数讨论函数零点的个数
【题型要点解析】
对于函数零点的个数的相关问题,利用导数和数形结合的数学思想来求解.这类问题求解的通法是:
(1)构造函数,这是解决此类题的关键点和难点,并求其定义域; (2)求导数,得单调区间和极值点; (3)画出函数草图;
(4)数形结合,挖掘隐含条件,确定函数图象与x 轴的交点情况进而求解.1.已知f (x )=
ax 3-3x 2+1(a >0),定义h (x )=max{f (x ),g (x )}=⎩⎪⎨⎪⎧
f (x ),f (x )≥
g (x ),g (x ),f (x ) (1)求函数f (x )的极值; (2)若g (x )=xf ′(x ),且存在x ∈[1,2]使h (x )=f (x ),求实数a 的取值范围; (3)若g (x )=ln x ,试讨论函数h (x )(x >0)的零点个数. 【解】 (1)∈函数f (x )=ax 3-3x 2+1,∈f ′(x )=3ax 2-6x =3x (ax -2),令f ′(x )=0,得x 1 =0或x 2=2 a ,∈a >0,∈x 1 ∈f (x )的极大值为f (0)=1,极小值为f ⎪⎭ ⎫ ⎝⎛a =8a 2-12 a 2+1=1-4a 2. (2)g (x )=xf ′(x )=3ax 3-6x 2,∈存在x ∈[1,2],使h (x )=f (x ), ∈f (x )≥g (x )在x ∈[1,2]上有解,即ax 3-3x 2+1≥3ax 3-6x 2在x ∈[1,2]上有解, 即不等式2a ≤1x 3+3 x 在x ∈[1,2]上有解. 设y =1x 3+3x =3x 2+1 x 3(x ∈[1,2]), ∈y ′=-3x 2-3x 4<0对x ∈[1,2]恒成立, ∈y =1x 3+3 x 在x ∈[1,2]上单调递减, ∈当x =1时,y =1x 3+3 x 的最大值为4, ∈2a ≤4,即a ≤2. (3)由(1)知,f (x )在(0,+∞)上的最小值为f ⎪⎭ ⎫ ⎝⎛a 2=1-4a 2, ∈当1-4 a 2>0,即a >2时,f (x )>0在(0,+∞)上恒成立,∈h (x )=max{f (x ),g (x )}在(0,+ ∞)上无零点. ∈当1-4 a 2=0,即a =2时,f (x )min =f (1)=0. 又g (1)=0,∈h (x )=max{f (x ),g (x )}在(0,+∞)上有一个零点. ∈当1-4 a