导数大题第一、二问解题方法
导数大题一、二问专练
一、求单调性解题步骤:
(1)求函数()f x 的定义域
(2)求函数的导函数()f x ',并化简;
(3)令()0f x '=,求出所有的根,并检查根是否在定义域内。
(注意此处是否引出讨论)............
(讨论:1)讨论的对象,即讨论哪个字母参数
2)讨论的引发,即为何讨论
3)讨论的范围,即讨论中要做到“不重不漏”)
(4)列表:注意定义域的划分、()f x '正负号的确定
(5)根据列表情况作出答案
二、导数难点:
难点一:如何讨论:
(1)判断()0f x '=是否有根(可通过判别式的正负来确定),如果无法确定,引发讨论;
(2) 求完根后,比较()0f x '=两根的大小,如果无法确定,引发讨论。
(3在填表时确定()f x '的正负或解不等式()0f x '>过程中,引发讨论。
难点二、()f x '正负的确定
(1) 当()f x '或()f x '式中未确定部分是一次或二次函数时,画函数图象草图来确定正负号;
(2)()f x '为其他函数时,由()0f x '>的解集来确定()f x '的正负。
(3)若()0f x '=无根或重根,不必列表,直接判断导函数的正负即可。
题型一:讨论()0f x '=是否有根型
(1)若导数是二次函数,需判断判别式∆的正负
(2)若导数是一次函数y kx b =+,需判断k 的正负
1、设函数3
()3(0)f x x ax b a =-+≠.
(Ⅰ)若曲线()y f x =在点(2,(2))f 处与直线8y =相切,求,a b 的值;
(Ⅱ)求函数()f x 的单调区间与极值点
2.(08文)已知函数32
()3(0)f x x ax bx c b =+++≠,且()()2g x f x =-是奇函数. (Ⅰ)求a ,c 的值;
(Ⅱ)求函数()f x 的单调区间
(18) (本小题共13分)已知函数x a x x f ln )(2
-=(R a ∈).(练习)
(Ⅰ)若2=a ,求证:)(x f 在(1,)+∞上是增函数;
(2)求()f x 的单调区间;
18.设函数()0)(2>+=a b
x ax x f 。
(1)若函数)(x f 在1-=x 处取得极值2-,求b a ,的值;
(2)求函数()f x 的单调区间
(3)若函数)(x f 在区间()1,1-内单调递增,求b 的取值范围
3(2010东城一摸试卷)已知函数1()ln f x a x x
=-,a ∈R
(Ⅰ)若曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线与直线20x y +=垂直,求a 的值; (Ⅱ)求函数()f x 的单调区间;
4.(本小题满分13分)已知函数2()ln f x a x x
=+,a ∈R . (Ⅰ)若曲线()y f x =在点(1,(1))P f 处的切线垂直于直线2y x =+,求a 的值; (Ⅱ)求函数()f x 在区间(0, e]上的最小值.
5.(安徽)已知函数2()(2ln ),(0)f x x a x a x
=-+->,求()f x 的单调性.
6.已知函数()(1)e (0)x
a f x x x =->,其中e 为自然对数的底数.
(Ⅰ)当2a =时,求曲线()y f x =在(1,(1))f 处的切线与坐标轴围成的面积; (II )求函数()f x 的单调区间
题型二:比较两根大小讨论型
1、设函数R b a b ax x a x x f ∈+++-=、其中,4)1(3
)(23
(基础) (Ⅰ)若函数)(x f 在3=x 处取得极小值是
2
1,求b a 、的值; (Ⅱ)求函数)(x f 的单调递增区间;
18. (本小题满分13分) 设函数c x b ax x f +-=232
)(,其图像过点(0,1).(基础)
(1)当方程01)('=+-x x f 的两个根分别为是
21,1时,求f(x)的解析式; (2)当0,3
2≠=
b a 时,求函数f(x)的极大值与极小值.
2.(天津)已知函数22()(23)(),x f x x ax a a e x R =+-+∈其中a R ∈ (中等)
(1) 当0a =时,求曲线()(1,(1))y f x f =在点处的切线的斜率;
(2) 求函数()f x 的单调区间与极值。
18.(2011北京理) 已知函数k x e k x x f 2)()(-=.(偏难)
(1)求)(x f 的单调区间;
(2)若对0(∈∀x ,)∞+,都有e x f 1)(≤
,求k 的取值范围。
18. (本小题共13分)已知函数()ln f x x a x =-,1(), (R).a g x a x
+=-
∈ (Ⅰ)若1a =,求函数()f x 的极值;
(Ⅱ)设函数()()()h x f x g x =-,求函数()h x 的单调区间;
综合题(讨论包含一、二两种情况)
18. (本小题共14分)已知函数221()()ln 2
f x ax x x ax x =--+.()a ∈R . (I )当0a =时,求曲线()y f x =在(e,(e))f 处的切线方程(e 2.718...=); (II )求函数()f x 的单调区间
题型三:确定导数正负讨论型
1.设函数()(0)kx
f x xe k =≠
(Ⅰ)求曲线()y f x =在点(0,(0))f 处的切线方程;
(Ⅱ)求函数()f x 的单调区间;
2.已知函数32ln )(+-=ax x a x f (0≠a ).
(Ⅰ)求函数)(x f 的单调区间;
题型四:基础无讨论题(必会题)
1(东城·文)(无讨论) 已知函数ln ()()x a f x a x
+=
∈R , ⑴若曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线与直线10x y --=平行,求a 的值; ⑵求函数()f x 的单调区间和极值;
2.(本小题共14分)已知函数21(),(0)2a f x x a x
=+≠.(无讨论) (Ⅰ)当1x =时函数()y f x =取得极小值,求a 的值;
(Ⅱ)求函数()y f x =的单调区间.
18.(本小题满分14分)设函数()e x
f x =,其中e 为自然对数的底数.
(Ⅰ)求函数()()e g x f x x =-的单调区间;(无讨论)
18. (本小题满分14分)已知函数()ln f x x x =.(文科基础题)
(Ⅰ)求函数()f x 的极值点;
(Ⅱ)若直线l 过点(0,1)-,并且与曲线()y f x =相切,求直线l 的方程;
18.(本小题共14分)已知函数322(),().3f x x ax x c a f '=+-+=且(文科基础题) (I )求a 的值;
(II )求()f x 的单调区间;
17.(本小题满分13分)已知曲线d cx bx ax y +++=23满足下列条件:
①过原点;②在0=x 处导数为-1;③在1=x 处切线方程为34-=x y .
(Ⅰ) 求实数d c b a 、、、的值;
(Ⅱ)求函数d cx bx ax y +++=23的极值
18. (本小题共14分)已知函数321().3
f x x ax bx =-+ (,)a b ∈R (文科基础题) (I )若'(0)'(2)1f f ==,求函数()f x 的解析式;
19. 已知函数32()4(,0)f x x ax bx =+++-∞在上是增函数,在(0,1)上是减函数. (I )求b 的值8.。
高考:导数题型归类,分类解题方法举例,如极值点偏移、隐零点运用
高考:导数题型归类,分类解题方法举例,如极值点偏移、隐零点运用高考压轴题:导数题型及解题方法一、切线问题题型1:求曲线y=f(x)在x=x处的切线方程。
方法:f'(x)为在x=x处的切线的斜率。
题型2:过点(a,b)的直线与曲线y=f(x)的相切问题。
方法:设曲线y=f(x)的切点(x,f(x)),由(x-a)f'(x)=f(x)-b求出x,进而解决相关问题。
注意:曲线在某点处的切线若有则只有一条,曲线过某点的切线往往不止一条。
例题:已知函数f(x)=x-3x。
1)求曲线y=f(x)在点x=2处的切线方程;(答案:9x-y-16=0)2)若过点A(1,m)(m≠-2)可作曲线y=f(x)的三条切线,求实数m的取值范围。
提示:设曲线y=f(x)上的切点(x,f(x)),建立x,f(x)的等式关系。
将问题转化为关于x,m的方程有三个不同实数根问题。
答案:m的范围是(-3,-2))练1:已知曲线y=x-3x。
1)求过点(1,-3)与曲线y=x-3x相切的直线方程。
(答案:3x+y=0或15x-4y-27=0)2)证明:过点(-2,5)与曲线y=x-3x相切的直线有三条。
题型3:求两个曲线y=f(x)、y=g(x)的公切线。
方法:设曲线y=f(x)、y=g(x)的切点分别为(x1,f(x1))、(x2,g(x2)),建立x1,x2的等式关系,(x2-x1)f'(x1)=g(x2)-f(x1),(x2-x1)f'(x2)=g(x2)-f(x1);求出x1,x2,进而求出切线方程。
解决问题的方法是设切点,用导数求斜率,建立等式关系。
例题:求曲线y=x与曲线y=2elnx的公切线方程。
(答案:2ex-y-e=0)练1:求曲线y=x与曲线y=-(x-1)的公切线方程。
(答案:2x-y-1=0或y=0)2.设函数f(x)=p(x-2)-2lnx,g(x)=x,直线l与函数f(x),g(x)的图象都相切,且与函数f(x)的图象相切于(1,0),求实数p的值。
高中数学导数难题怎么解题
高中数学导数难题怎么解题导数是高考数学必考的内容,近年来高考加大了对以导数为载体的知识问题的考查,题型在难度、深度和广度上不断地加大、加深,从而使得导数相关知识愈发显得重要。
下面是小编为大家整理的关于高中数学导数难题解题技巧,希望对您有所帮助。
欢迎大家阅读参考学习!1.导数在判断函数的单调性、最值中的应用利用导数来求函数的最值的一般步骤是: (1)先根据求导公式对函数求出函数的导数; (2)解出令函数的导数等于 0 的自变量; (3)从导数性质得出函数的单调区间; (4)通过定义域从单调区间中求出函数最值。
2.导数在函数极值中的应用利用导数的知识来求函数极值是高中数学问题比较常见的类型。
利用导数求函数极值的一般步骤是: (1)首先根据求导法则求出函数的导数; (2)令函数的导数等于 0,从而解出导函数的零点; (3)从导函数的零点个数来分区间讨论,得到函数的单调区间; (4)根据极值点的定义来判断函数的极值点,最后再求出函数的极值。
3.导数在求参数的取值范围时的应用利用导数求函数中的某些参数的取值范围,成为近年来高考的热点。
在一般函数含参数的题中,通过运用导数来化简函数,可以更快速地求出参数的取值范围。
导数知识在函数解题中的妙用函数知识是高中数学的重点内容,其中包括极值、图像、奇偶性、单调性等方面的分析,具有代表性的题型就是极值的计算和单调性的分析,按照普通的解题过程是通过图像来分析,可是对于较难的函数来说,制作图像不仅浪费时间,而且极容易出错,而在函数解题中应用导数简直就是手到擒来。
例如:函数 f(x)=x3+3x2+9x+a,分析 f(x)的单调性。
这是高中数学中常见的三次函数,在对这道题目进行单调性分析时,很多学生根据思维定式会采用常规的手法画图去分析单调区间,但由于未知数a 的存在而遇到困难。
如果考虑用导数的相关知识解决这一问题,解:f’(x)=-3x2+6x+9,令 f’(x)>0,那么解得 x<-1 或者 x>3,也就是说函数在(- ∞ ,-1), (3,+∞)这个单调区间上单调递减,这样就能非常容易的判断函数的单调性。
导数大题题型归纳解题方法
导数大题题型归纳解题方法
导数大题题型主要包括求函数的导数、求函数的极值、求曲线的切线方程和法线方程等。
下面给出这些题型的解题方法:
1. 求函数的导数:
- 根据导数的定义,逐项求导;
- 利用乘法法则、复合函数法则、除法法则等求导法则简化计算;
- 对于含有多项式函数、指数函数、对数函数、三角函数等函数的复合函数,可以根据相应的求导法则和运算规律进行求导。
2. 求函数的极值:
- 首先求函数的导数,得到导函数;
- 解导函数的方程,求得导函数的零点,即函数的驻点;
- 利用二阶导数判别法来判断驻点的类型(极大值点、极小值点或拐点);
- 如果导函数的零点为函数的一个极值点,则该极值点对应的函数值为极值。
3. 求曲线的切线方程:
- 首先求曲线上一点的切线斜率,可以通过求导得到;
- 然后利用一般点斜式的切线方程公式,以该点和斜率为参数,得到切线方程。
4. 求曲线的法线方程:
- 首先求曲线上一点的切线斜率,可以通过求导得到;
- 利用切线斜率与法线斜率的关系(切线斜率与法线斜率的乘积等于-1),由此得到法线的斜率;
- 然后以该点和法线斜率为参数,利用一般点斜式的法线方程公式得到法线方程。
以上是导数大题题型的一般解题方法,根据具体题目特点和要求,可能需要结合其他数学知识和技巧进行推导和计算。
说题比赛--函数与导数
递减,
x (1, x0 ) , 使F (x) 0 ,这时不合题意.
综上,实数 a 的取值范围是 (,0] .
拓展引伸
解:(3)要证明 ex1 2ln x x 1 x对[1,)
成立,
只需证明 (ex1 ln x 1) (x ln x) 0 x 对[1,)
成立.
由(2)求解知,当 a 0 时,ex1 ln x 1 0 x对[1,)
2.导数的运算
①能根据导数定义求函数 y C(c为常数),
②y能利x,用y下 面x2给, y出 的x3基,y 本1x初, y等函数x 的导数的公导式数和导数的四则运
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) )的复合函数的导数。
试题立意
一、高考考纲
ห้องสมุดไป่ตู้
3.导数在研究函数中的应用 ①了解函数单调性和导数的关系;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超过三次)。 ②了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导数求 函数的极大值、极小值(其中多项式函数一般不超过三次); 会求闭区间上函数的最大值、最小值(其中多项式函数一般不 超过三次)。
4.生活中的优化问题 会利用导数解决某些实际问题。
试题立意
二、试题考察目标
本题考查导数的计算、导数的应用、导数的几何意义以及利用导数讨 论函数的单调区间和极值的方法,考查考生灵活应用导数工具分析问题、解 决问题的能力。
试题立意
三、学情分析
1. 目前学生的状况是基础知识,基本技能掌握不牢,尤其 是对平时容易忽视,混淆的知识点。
且在 x [0,) 上f,''(x) (1 4x x2 )ex 0
破解导数问题常用到的4种方法
第2课时破解导数问题常用到的4种方法构造函数法解决抽象不等式问题以抽象函数为背景、题设条件或所求结论中具有“f(x)±g(x),f(x)g(x),f(x)g(x)”等特征式、旨在考查导数运算法则的逆向、变形应用能力的客观题,是近几年高考试卷中的一位“常客”,常以压轴题的形式出现,解答这类问题的有效策略是将前述式子的外形结构特征与导数运算法则结合起来,合理构造出相关的可导函数,然后利用该函数的性质解决问题.类型一构造y=f(x)±g(x)型可导函数[例1]设奇函数f(x)是R上的可导函数,当x>0时有f′(x)+cos x<0,则当x≤0时,有()A.f(x)+sin x≥f(0)B.f(x)+sin x≤f(0)C.f(x)-sin x≥f(0) D.f(x)-sin x≤f(0)[解析]观察条件中“f′(x)+cos x”与选项中的式子“f(x)+sin x”,发现二者之间是导函数与原函数之间的关系,于是不妨令F(x)=f(x)+sin x,因为当x>0时,f′(x)+cos x<0,即F′(x)<0,所以F(x)在(0,+∞)上单调递减,又F(-x)=f(-x)+sin(-x)=-[f(x)+sin x]=-F(x),所以F(x)是R上的奇函数,且F(x)在(-∞,0)上单调递减,F(0)=0,并且当x≤0时有F(x)≥F(0),即f(x)+sin x≥f(0)+sin 0=f(0),故选A.[答案] A[题后悟通]当题设条件中存在或通过变形出现特征式“f′(x)±g′(x)”时,不妨联想、逆用“f′(x)±g′(x)=[f(x)±g(x)]′”.构造可导函数y=f(x)±g(x),然后利用该函数的性质巧妙地解决问题.类型二构造f(x)·g(x)型可导函数[例2]设函数f(x),g(x)分别是定义在R上的奇函数和偶函数,当x<0时,f′(x)g(x)+f(x)g′(x)>0,且g(3)=0,则不等式f(x)g(x)>0的解集是()A.(-3,0)∪(3,+∞)B.(-3,0)∪(0,3)C.(-∞,-3)∪(3,+∞) D.(-∞,-3)∪(0,3)[解析]利用构造条件中“f′(x)g(x)+f(x)g′(x)”与待解不等式中“f(x)g(x)”两个代数式之间的关系,可构造函数F(x)=f(x)g(x),由题意可知,当x<0时,F′(x)>0,所以F(x)在(-∞,0)上单调递增.又因为f(x),g(x)分别是定义在R上的奇函数和偶函数,所以F(x)是定义在R上的奇函数,从而F(x)在(0,+∞)上单调递增,而F(3)=f(3)g(3)=0,所以F(-3)=-F(3),结合图象可知不等式f(x)g(x)>0⇔F(x)>0的解集为(-3,0)∪(3,+∞),故选A.[答案] A[题后悟通]当题设条件中存在或通过变形出现特征式“f′(x)g(x)+f(x)g′(x)”时,可联想、逆用“f′(x)g(x)+f(x)g′(x)=[f(x)g(x)]′”,构造可导函数y=f(x)g(x),然后利用该函数的性质巧妙地解决问题.类型三构造f(x)g(x)型可导函数[例3] 已知定义在R 上函数f (x ),g (x )满足:对任意x ∈R ,都有f (x )>0,g (x )>0,且f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )<0.若a ,b ∈R +且a ≠b ,则有( ) A .f ⎝⎛⎭⎫a +b 2g ⎝⎛⎭⎫a +b 2>f (ab )g (ab ) B .f ⎝⎛⎭⎫a +b 2g ⎝⎛⎭⎫a +b 2<f (ab )g (ab ) C .f ⎝⎛⎭⎫a +b 2g (ab )>g ⎝⎛⎭⎫a +b 2f (ab ) D .f ⎝⎛⎭⎫a +b 2g (ab )<g ⎝⎛⎭⎫a +b 2f (ab )[解析] 根据条件中“f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )”的特征,可以构造函数F (x )=f (x )g (x ),因为f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )<0,所以F ′(x )=f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )[g (x )]2<0,F (x )在R 上单调递减.又因为a +b 2>ab ,所以F ⎝⎛⎭⎫a +b 2<F (ab ),即f ⎝⎛⎭⎫a +b 2g⎝⎛⎭⎫a +b 2<f (ab )g (ab ),所以f ⎝⎛⎭⎫a +b 2g (ab )<g ⎝⎛⎭⎫a +b 2·f (ab ),故选D.[答案] D [题后悟通]当题设条件中存在或通过变形出现特征式“f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )”时,可联想、逆用“f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )[g (x )]2=⎣⎡⎦⎤f (x )g (x )′”,构造可导函数y =f (x )g (x ),然后利用该函数的性质巧妙地解决问题. [方法技巧]构造函数解决导数问题常用模型(1)条件:f ′(x )>a (a ≠0):构造函数:h (x )=f (x )-ax . (2)条件:f ′(x )±g ′(x )>0:构造函数:h (x )=f (x )±g (x ). (3)条件:f ′(x )+f (x )>0:构造函数:h (x )=e x f (x ). (4)条件:f ′(x )-f (x )>0:构造函数:h (x )=f (x )e x. (5)条件:xf ′(x )+f (x )>0:构造函数:h (x )=xf (x ). (6)条件:xf ′(x )-f (x )>0:构造函数:h (x )=f (x )x. [针对训练]1.已知定义域为R 的函数f (x )的图象经过点(1,1),且对于任意x ∈R ,都有f ′(x )+2>0,则不等式f (log 2|3x -1|)<3-log2|3x-1|的解集为( )A .(-∞,0)∪(0,1)B .(0,+∞)C .(-1,0)∪(0,3)D .(-∞,1)解析:选A 根据条件中“f ′(x )+2”的特征,可以构造F (x )=f (x )+2x ,则F ′(x )=f ′(x )+2>0,故F (x )在定义域内单调递增,由f (1)=1,得F (1)=f (1)+2=3,因为由f (log 2|3x -1|)<3-log2|3x-1|可化为f (log 2|3x-1|)+2log 2|3x -1|<3,令t =log 2|3x -1|,则f (t )+2t <3.即F (t )<F (1),所以t <1.即log 2|3x -1|<1,从而0<|3x -1|<2,解得x <1且x ≠0,故选A.2.设定义在R 上的函数f (x )满足f ′(x )+f (x )=3x 2e -x ,且f (0)=0,则下列结论正确的是( ) A .f (x )在R 上单调递减 B .f (x )在R 上单调递增 C .f (x )在R 上有最大值 D .f (x )在R 上有最小值解析:选C 根据条件中“f ′(x )+f (x )”的特征,可以构造F (x )=e x f (x ),则有F ′(x )=e x [f ′(x )+f (x )]=e x ·3x 2e-x=3x 2,故F (x )=x 3+c (c为常数),所以f (x )=x 3+c e x ,又f (0)=0,所以c =0,f (x )=x 3e x .因为f ′(x )=3x 2-x 3e x,易知f (x )在区间(-∞,3]上单调递增,在[3,+∞)上单调递减,f (x )max =f (3)=27e 3,无最小值,故选C.3.已知f (x )为定义在(0,+∞)上的可导函数,且f (x )>xf ′(x ),则不等式x 2f ⎝⎛⎭⎫1x -f (x )<0的解集为________. 解析:因为f (x )>xf ′(x ),所以xf ′(x )-f (x )<0,根据“xf ′(x )-f (x )”的特征,可以构造函数F (x )=f (x )x ,则F ′(x )=xf ′(x )-f (x )x 2<0,故F (x )在(0,+∞)上单调递减.又因为x >0,所以x 2f ⎝⎛⎭⎫1x -f (x )<0可化为xf ⎝⎛⎭⎫1x -f (x )x <0,即f ⎝⎛⎭⎫1x 1x -f (x )x <0,即f ⎝⎛⎭⎫1x 1x <f (x )x ,即F ⎝⎛⎭⎫1x <F (x ),所以⎩⎪⎨⎪⎧x >0,1x >x ,解得0<x <1,故不等式x 2f ⎝⎛⎭⎫1x -f (x )<0的解集为(0,1). 答案:(0,1)分类讨论法解决含参函数单调性问题函数与导数问题中往往含有变量或参数,这些变量或参数取不同值时会导致不同的结果,因而要对参数进行分类讨论.常见的有含参函数的单调性、含参函数的极值、最值等问题,解决时要分类讨论.分类讨论的原则是不重复、不遗漏,讨论的方法是逐类进行,还必须要注意综合讨论的结果,使解题步骤完整. [例1] 已知函数f (x )=x 3+ax 2+x +1. (1)讨论函数f (x )的单调区间;(2)设函数f (x )在区间⎝⎛⎭⎫-23,-13内是减函数,求a 的取值范围. [解] (1)因为f ′(x )=3x 2+2ax +1.①当Δ≤0⇒-3≤a ≤3,f ′(x )≥0,且在R 的任给一子区间上,f ′(x )不恒为0,所以f (x )在R 上递增; ②当Δ>0⇒a <-3或a > 3.由f ′(x )=0⇒x 1=-a -a 2-33,x 2=-a +a 2-33.所以f (x )1212(2)因为f (x )在⎝⎛⎭⎫-23,-13内是减函数,所以⎝⎛⎭⎫-23,-13⊆(x 1,x 2). 所以f ′(x )=3x 2+2ax +1≤0在⎝⎛⎭⎫-23,-13上恒成立. 所以2a ≥-3x -1x 在⎝⎛⎭⎫-23,-13上恒成立,所以a ≥2. [题后悟通]本题求导后,转化为一个二次型函数的含参问题,首先考虑二次三项式是否存在零点,即对判别式Δ进行Δ≤0和Δ>0两类讨论,可归纳为“有无实根判别式,两种情形需知晓”. [例2] 函数f (x )=2ax -a 2+1x 2+1,当a ≠0时,求f (x )的单调区间与极值.[解] 因为f ′(x )=-2ax 2+2(a 2-1)x +2a (x 2+1)2=-2a (x 2+1)2·(x -a )⎝⎛⎭⎫x +1a . (1)a >0时f (x )的极小值为f (-(2)当a <0时,f (x )的极小值为f (-综上,当a >0时,f (x )的递增区间是(-a -1,a ),递减区间是(-∞,-a -1),(a ,+∞),f (x )的极小值为f (-a-1)=-a 2,极大值为f (a )=1.当a <0时,f (x )的递增区间是(-∞,a ),(-a -1,+∞),递减区间是(a ,-a -1),f (x )的极小值为f (-a -1)=-a 2,极大值为f (a )=1. [题后悟通]求导后,若导函数中的二次三项式能因式分解需考虑首项系数是否含有参数.若首项系数有参数,就按首项系数为零、为正、为负进行讨论.可归纳为“首项系数含参数,先证系数零正负”. [例3] 已知函数f (x )=ln(x +1)-axx +a (a >1),讨论f (x )的单调性.[解] f ′(x )=x (x -(a 2-2a ))(x +1)(x +a )2.①当a 2-2a <0时,即1<a <2,又a 2-2a =(a -1)2-1>-1.②当a =2时,f ′(x )=x (x +1)(x +2)2≥0,f (x )在(-1,+∞)上递增.③当a 2-2a >0时,即a >2时,综上,当1<a <2时,f (x )的递增区间是(-1,a 2-2a ),(0,+∞),递减区间是(a 2-2a,0);当a >2时,f (x )的递增区间是(-1,0),(a 2-2a ,+∞),递减区间是(0,a 2-2a );当a =2时,f (x )在(-1,+∞)上递增. [题后悟通]求导后且导函数可分解且首项系数无参数可求出f ′(x )的根后比较两根大小,注意两根是否在定义域内,可归纳为“首项系数无参数,根的大小定胜负.定义域,紧跟踪,两根是否在其中”.[方法技巧]利用分类讨论解决含参函数的单调性、极值、最值问题的思维流程[口诀记忆]导数取零把根找,先定有无后大小; 有无实根判别式,两种情形需知晓. 因式分解见两根,逻辑分类有区分; 首项系数含参数,先论系数零正负. 首项系数无参数,根的大小定胜负; 定义域,紧跟踪,两根是否在其中.[针对训练]4.已知函数f (x )=e x (e x -a )-a 2x ,讨论f (x )的单调性. 解:函数f (x )的定义域为(-∞,+∞), f ′(x )=2e 2x -a e x -a 2=(2e x +a )(e x -a ).①若a =0,则f (x )=e 2x 在(-∞,+∞)上单调递增. ②若a >0,则由f ′(x )=0,得x =ln a . 当x ∈(-∞,ln a )时,f ′(x )<0; 当x ∈(ln a ,+∞)时,f ′(x )>0.故f (x )在(-∞,ln a )上单调递减,在(ln a ,+∞)上单调递增. ③若a <0,则由f ′(x )=0,得x =ln ⎝⎛⎭⎫-a2. 当x ∈⎝⎛⎭⎫-∞,ln ⎝⎛⎭⎫-a 2时,f ′(x )<0; 当x ∈⎝⎛⎭⎫ln ⎝⎛⎭⎫-a 2,+∞时,f ′(x )>0.故f (x )在⎝⎛⎭⎫-∞,ln ⎝⎛⎭⎫-a 2上单调递减,在⎝⎛⎭⎫ln ⎝⎛⎭⎫-a 2,+∞上单调递增.转移法解决求解最值中计算困难问题[典例] 函数f (x )=e x -e -x -2x ,设g (x )=f (2x )-4bf (x ),当x >0时,g (x )>0,求b 的最大值.[解题观摩] 因为g (x )=e 2x -e-2x-4x -4b e x +4b e -x +8bx ,所以g ′(x )=2(e x +e -x -2)(e x +e -x -2b +2). 因为e x +e -x ≥2e x ·e -x =2.①当b ≤2时,g ′(x )≥0,所以g (x )在R 上递增. 所以当x >0时,g (x )>g (0)=0.②当b >2时,由e x +e -x -2b +2=0⇒x 1=ln(b -1+b 2-2b )>0,x 2=ln(b -1-b 2-2b )<0. 所以当0<x <ln(b -1+b 2-2b )时,g ′(x )<0. 所以g (ln(b -1+b 2-2b ))<g (0)=0,不合题意. 综上,b ≤2,∴b max =2. [题后悟通]在一些不等式证明或恒成立的问题中,通常需要判定函数极值或最值的正负.有时直接计算函数的极值涉及复杂的运算,甚至无法算出一个显性的数值.这时可以考虑不直接计算函数极值,通过计算另一个特殊点的函数值来确定函数极值或最值的正负,这个特殊点通常在解题过程中已出现过.如在本题②中要直接算出g (ln(b -1+b 2-2b ))很难,转移到计算g (0)就很简单,而且g (0)在解题过程中已出现过,这就是转移法.[口诀记忆]最值运算入逆境,位置挪移绕道行; 挪动位置到何处,解题过程曾途经.[针对训练]5.函数f (x )=1+x 1-x e -ax,对任意x ∈(0,1)恒有f (x )>1,求a 的取值范围.解:①当a ≤0时,因为x ∈(0,1), 所以1+x 1-x>1且e -ax >1,所以f (x )>1. 因为f ′(x )=a e -ax (1-x )2⎝⎛⎭⎫x 2-1+2a =0⇒x 2=1-2a . ②当0<a ≤2时,f ′(x )≥0,所以f (x )在(0,1)上递增, 所以f (x )>f (0)=1. ③当a >2时,f (x )在⎝⎛⎭⎫-1-2a , 1-2a 上递减.所以当x ∈⎣⎡⎭⎫0,1-2a 时,f (x )<f (0)=1,不合题意.综上a ≤2.二次求导法解决判断f ′(x )符号困难问题[例1] 若函数f (x )=sin xx,0<x 1<x 2<π.设a =f (x 1),b =f (x 2),试比较a ,b 的大小. [解题观摩] 由f (x )=sin xx ,得f ′(x )=x cos x -sin x x 2,设g (x )=x cos x -sin x ,则g ′(x )=-x sin x +cos x -cos x =-x sin x .∵0<x <π,∴g ′(x )<0,即函数g (x )在(0,π)上是减函数. ∴g (x )<g (0)=0,因此f ′(x )<0,故函数f (x )在(0,π)是减函数, ∴当0<x 1<x 2<π,有f (x 1)>f (x 2),即a >b . [题后悟通]从本题解答来看,为了得到f (x )的单调性,须判断f ′(x )的符号,而f ′(x )=x cos x -sin xx 2的分母为正,只需判断分子x cos x -sin x 的符号,但很难直接判断,故可通过二次求导,判断出一次导函数的符号,并最终解决问题.[例2] 已知函数f (x )=e x -x ln x ,g (x )=e x -tx 2+x ,t ∈R ,其中e 为自然对数的底数. (1)求函数f (x )的图象在点(1,f (1))处的切线方程;(2)若g (x )≥f (x )对任意的x ∈(0,+∞)恒成立,求t 的取值范围. [解题观摩] (1)由f (x )=e x -x ln x ,知f ′(x )=e -ln x -1, 则f ′(1)=e -1,而f (1)=e ,则所求切线方程为y -e =(e -1)(x -1), 即y =(e -1)x +1.(2)∵f (x )=e x -x ln x ,g (x )=e x -tx 2+x ,t ∈R ,∴g (x )≥f (x )对任意的x ∈(0,+∞)恒成立等价于e x -tx 2+x -e x +x ln x ≥0对任意的x ∈(0,+∞)恒成立, 即t ≤e x +x -e x +x ln x x 2对任意的x ∈(0,+∞)恒成立.令F (x )=e x +x -e x +x ln xx 2,则F ′(x )=x e x +e x -2e x -x ln x x 3=1x 2⎝⎛⎭⎫e x +e -2e xx -ln x , 令G (x )=e x+e -2e xx -ln x ,则G ′(x )=e x-2(x e x -e x )x 2-1x =e x (x -1)2+e x -xx 2>0,对任意的x ∈(0,+∞)恒成立.∴G (x )=e x+e -2e xx -ln x 在(0,+∞)上单调递增,且G (1)=0,∴当x ∈(0,1)时,G (x )<0,当x ∈(1,+∞)时,G (x )>0,即当x ∈(0,1)时,F ′(x )<0,当x ∈(1,+∞)时,F ′(x )>0, ∴F (x )在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增, ∴F (x )≥F (1)=1,∴t ≤1,即t 的取值范围是(-∞,1].[题后悟通]本题从题目形式来看,是极其常规的一道导数考题,第(2)问要求参数t 的范围问题,实际上是求F (x )=e x +x -e x +x ln x x 2极值问题,问题是F ′(x )=1x 2( e x+e -2e x x -ln x )这个方程求解不易,这时我们可以尝试对G (x )=x 2·F ′(x )再一次求导并解决问题.所以当导数值等于0这个方程求解有困难,考虑用二次求导尝试不失为一种妙法.[方法技巧]判定函数的单调性和求函数极值,都需要判定导函数的正负.有些导函数形式很复杂,它的正负很难直接判定,常常需要建立新函数再次求导,通过探求新函数的最值,以此确定导函数的正负.[针对训练]6.讨论函数f (x )=(x +1)ln x -x +1的单调性.解:由f (x )=(x +1)ln x -x +1,可知函数f (x )的定义域为(0,+∞).易得f ′(x )=ln x +x +1x -1=ln x +1x ,用f ′(x )去分析f (x )的单调性受阻.因此再对f ′(x )=ln x +1x 求导,得f ″(x )=1x -1x 2=x -1x 2.令f ″(x )=x -1x 2=0,得x =1.当0<x ≤1时,f ″(x )≤0,即f ′(x )=ln x +1x 在区间(0,1)上为减函数;当x >1时,f ″(x )>0,即f ′(x )=ln x +1x 在区间(1,+∞)上为增函数.因此f ′(x )min =f ′(1)=1>0,所以函数f (x )在(0,+∞)上单调递增.[课时跟踪检测]1.设定义在R 上的函数f (x )满足f (0)=-1,其导函数f ′(x )满足f ′(x )>k >1,则下列结论一定错误的是( ) A .f ⎝⎛⎭⎫1k <1k B .f ⎝⎛⎭⎫1k >1k -1 C .f ⎝⎛⎭⎫1k -1<1k -1D .f ⎝⎛⎭⎫1k -1>1k -1解析:选C 根据条件式f ′(x )>k 得f ′(x )-k >0,可以构造F (x )=f (x )-kx ,因为F ′(x )=f ′(x )-k >0,所以F (x )在R 上单调递增.又因为k >1,所以1k -1>0,从而F ⎝⎛⎭⎫1k -1>F (0),即f ⎝⎛⎭⎫1k -1-k k -1>-1,移项、整理得f ⎝⎛⎭⎫1k -1>1k -1,因此选项C 是错误的,故选C.2.已知f (x )是定义在R 上的增函数,其导函数为f ′(x ),且满足f (x )f ′(x )+x <1,则下列结论正确的是( )A .对于任意x ∈R ,f (x )<0B .对于任意x ∈R ,f (x )>0C .当且仅当x ∈(-∞,1)时,f (x )<0D .当且仅当x ∈(1,+∞)时,f (x )>0解析:选A 因为函数f (x )在R 上单调递增,所以f ′(x )≥0,又因为f (x )f ′(x )+x <1,则f ′(x )≠0,综合可知f ′(x )>0.又因为f (x )f ′(x )+x <1,则f (x )+xf ′(x )<f ′(x ),即f (x )+(x -1)f ′(x )<0,根据“f (x )+(x -1)f ′(x )”的特征,构造函数F (x )=(x -1)f (x ),则F ′(x )<0,故函数F (x )在R 上单调递减,又F (1)=(1-1)f (1)=0,所以当x >1时,x -1>0,F (x )<0,故f (x )<0.又因为f (x )是定义在R 上的增函数,所以当x ≤1时,f (x )<0,因此对于任意x ∈R ,f (x )<0,故选A.3.设y =f (x )是(0,+∞)上的可导函数,f (1)=2,(x -1)[2f (x )+xf ′(x )]>0(x ≠1)恒成立.若曲线f (x )在点(1,2)处的切线为y =g (x ),且g (a )=2 018,则a 等于( ) A .-501 B .-502 C .-503D .-504解析:选C 由“2f (x )+xf ′(x )”联想到“2xf (x )+x 2f ′(x )”,可构造F (x )=x 2f (x )(x >0).由(x -1)[2f (x )+xf ′(x )]>0(x ≠1)可知,当x >1时,2f (x )+xf ′(x )>0,则F ′(x )=2xf (x )+x 2f ′(x )>0,故F (x )在(1,+∞)上单调递增;当0<x <1时,2f (x )+xf ′(x )<0,则F ′(x )=2xf (x )+x 2f ′(x )<0,故F (x )在(0,1)上单调递减,所以x =1为极值点,则F ′(1)=2×1×f (1)+12f ′(1)=2f (1)+f ′(1)=0.由f (1)=2可得f ′(1)=-4,曲线f (x )在点(1,2)处的切线为y -2=-4(x -1),即y =6-4x ,故g (x )=6-4x ,g (a )=6-4a =2 018,解得a =-503,故选C. 4.设f ′(x )是函数f (x )(x ∈R)的导函数,且满足xf ′(x )-2f (x )>0,若在△ABC 中,角C 为钝角,则( ) A .f (sin A )·sin 2B >f (sin B )·sin 2A B .f (sin A )·sin 2B <f (sin B )·sin 2A C .f (cos A )·sin 2B >f (sin B )·cos 2A D .f (cos A )·sin 2B <f (sin B )·cos 2A解析:选C 根据“xf ′(x )-2f (x )”的特征,可以构造函数F (x )=f (x )x 2,则有F ′(x )=x 2f ′(x )-2xf (x )x 4=x [xf ′(x )-2f (x )]x 4,所以当x >0时,F ′(x )>0,F (x )在(0,+∞)上单调递增.因为π2<C <π,所以0<A +B <π2,0<A <π2-B ,则有1>cos A >cos ⎝⎛⎭⎫π2-B =sin B >0,所以F (cos A )>F (sin B ),即f (cos A )cos 2A >f (sin B )sin 2B ,f (cos A )·sin 2B >f (sin B )·cos 2A ,故选C.5.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 x 2f (x 1) B .e x 1f (x 2)<e x 2f (x 1) C .e x 1f (x 2)=e x 2f (x 1)D .e x 1f (x 2)与e x 2f (x 1)的大小关系不确定解析:选A 设g (x )=f (x )e x ,则g ′(x )=f ′(x )e x -f (x )e x (e x )2=f ′(x )-f (x )e x ,由题意知g ′(x )>0,所以g (x )单调递增,当x 1<x 2时,g (x 1)<g (x 2),即f (x 1)e x 1<f (x 2)ex 2,所以e x 1f (x 2)>e x 2f (x 1). 6.设定义在R 上的函数f (x )满足f (1)=2,f ′(x )<1,则不等式f (x 2)>x 2+1的解集为________.解析:由条件式f ′(x )<1得f ′(x )-1<0,待解不等式f (x 2)>x 2+1可化为f (x 2)-x 2-1>0,可以构造F (x )=f (x )-x -1,由于F ′(x )=f ′(x )-1<0,所以F (x )在R 上单调递减.又因为F (x 2)=f (x 2)-x 2-1>0=2-12-1=f (12)-12-1=F (12),所以x 2<12,解得-1<x <1,故不等式f (x 2)>x 2+1的解集为{x |-1<x <1}. 答案:{x |-1<x <1}7.若定义在R 上的函数f (x )满足f ′(x )+f (x )>2,f (0)=5,则不等式f (x )<3e x +2的解集为________.解析:因为f ′(x )+f (x )>2,所以f ′(x )+f (x )-2>0,不妨构造函数F (x )=e x f (x )-2e x .因为F ′(x )=e x [f ′(x )+f (x )-2]>0,所以F (x )在R 上单调递增.因为f (x )<3e x +2,所以e xf (x )-2e x <3,即F (x )<3,又因为F (0)=e 0f (0)-2e 0=3,所以F (x )<F (0),则x <0,故不等式f (x )<3e x +2的解集为(-∞,0).答案:(-∞,0)8.已知函数f (x )=x -2x +1-a ln x ,a >0,讨论f (x )的单调性.解:由题意知,f (x )的定义域是(0,+∞),导函数f ′(x )=1+2x 2-a x =x 2-ax +2x 2.设g (x )=x 2-ax +2,二次方程g (x )=0的判别式Δ=a 2-8. ①当Δ≤0,即0<a ≤22时,对一切x >0都有f ′(x )≥0. 此时f (x )是(0,+∞)上的单调递增函数.②当Δ>0,即a >22时,方程g (x )=0有两个不同的实根x 1=a -a 2-82,x 2=a +a 2-82,0<x 1<x 2.由f ′(x )>0,得0<x <x 1或x >x 2. 由f ′(x )<0,得x 1<x <x 2.所以f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,a -a 2-82上单调递增,在⎝ ⎛⎭⎪⎫a -a 2-82,a +a 2-82上单调递减, 在⎝ ⎛⎭⎪⎫a +a 2-82,+∞上单调递增.9.设a ≥0,求证:当x >1时,恒有x >ln 2x -2a ln x +1. 证明:令g (x )=x -ln 2x +2a ln x -1(x >1), 所以g ′(x )=x -2ln x +2ax. 令u (x )=x -2ln x +2a ,所以u ′(x )=1-2x =x -2x .所以u (x )≥u (2)=2(1-ln 2+a 因为x >1,所以g (x )>g (1)=0,所以原不等式成立. 10.已知函数f (x )=ln(ax +1)+1-x1+x,x ≥0,其中a >0.若f (x )的最小值为1,求a 的取值范围. 解:因为f ′(x )=ax 2+a -2(ax +1)(x +1)2.①当a ≥2时,f ′(x )≥0,所以f (x )在[0,+∞)递增, 所以f (x )min =f (0)=1,满足题设条件. ②当0<a <2时,f (x )在⎣⎢⎡⎭⎪⎫0,2-a a 上递减,在( 2-aa ,+∞ )递增.所以f(x)min=f( 2-a a )<f(0)=1,不满足题设条件.综上,a≥2.。
(完整版)导数含参数取值范围分类讨论题型总结与方法归纳
导数习题题型十七:含参数导数问题的分类讨论问题含参数导数问题的分类讨论问题1.求导后,导函数的解析式含有参数,导函数为零有实根(或导函数的分子能分解因式), 导函数为零的实根中有参数也落在定义域内,但不知这些实根的大小关系,从而引起讨论。
★已知函数ax x a x x f 2)2(2131)(23++-=(a 〉0),求函数的单调区间)2)((2)2()(--=++-='x a x a x a x x f ★★例1 已知函数x a xax x f ln )2(2)(+--=(a 〉0)求函数的单调区间 222))(2(2)2()(x a x x x a x a x x f --=++-='★★★例3已知函数()()22211ax a f x x R x -+=∈+,其中a R ∈。
(Ⅰ)当1a =时,求曲线()y f x =在点()()2,2f 处的切线方程; (Ⅱ)当0a ≠时,求函数()f x 的单调区间与极值。
解:(Ⅰ)当1a =时,曲线()y f x =在点()()2,2f 处的切线方程为032256=-+y x 。
(Ⅱ)由于0a ≠,所以()()12)1(222+-+='x x a x f ,由()'0f x =,得121,x x a a=-=。
这两个实根都在定()()()()()()22'2222122122111a x a x a x x ax a a f x x x ⎛⎫--+ ⎪+--+⎝⎭==++义域R 内,但不知它们之间 的大小。
因此,需对参数a 的取值分0a >和0a <两种情况进行讨论。
(1)当0a >时,则12x x <.易得()f x 在区间1,a ⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭,(),a +∞内为减函数,在区间1,a a ⎛⎫- ⎪⎝⎭为增函数。
故函数()f x 在11x a =-处取得极小值21f a a ⎛⎫-=- ⎪⎝⎭;函数()f x 在2x a =处取得极大值()1f a =。
导数专题训练(含答案)
导数专题训练及答案专题一导数的几何意义及其应用导数的几何意义是高考重点考查的内容之一,常与解析几何知识交汇命题,主要题型是利用导数的几何意义求曲线上某点处切线的斜率或曲线上某点的坐标或过某点的切线方程,求解这类问题的关键就是抓住切点P(x0,f(x0)),P点的坐标适合曲线方程,P点的坐标也适合切线方程,P点处的切线斜率k=f′(x0).解题方法:(1) 解决此类问题一定要分清“在某点处的切线”,还是“过某点的切线”的问法.(2)解决“过某点的切线”问题,一般是设切点坐标为P(x0,y0),然后求其切线斜率k=f′(x0),写出其切线方程.而“在某点处的切线”就是指“某点”为切点.(3)曲线与直线相切并不一定只有一个公共点,当曲线是二次曲线时,我们知道直线与曲线相切,有且只有一个公共点,这种观点对一般曲线不一定正确.[例1]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)求斜率为4的曲线的切线方程.[变式训练]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)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.专题二导数在研究函数单调性中的应用利用导数的符号判断函数的单调性,进而求出函数的单调区间,是导数几何意义在研究曲线变化规律时的一个重要应用,体现了数形结合思想.这类问题要注意的是f(x)为增函数⇔f′(x)≥0且f′(x)=0的根有有限个,f(x)为减函数⇔f′≤0且f′(x)=0的根有有限个.解题步骤:(1)确定函数的定义域;(2)求导数f′(x);(3)①若求单调区间(或证明单调性),只需在函数f(x)的定义域内解(或证明)不等式f′(x)>0或f′(x)<0.②若已知函数f(x)的单调性,则将原问题转化为不等式f′(x)≥0或f′(x)≤0在单调区间上恒成立问题,再进行求解.[例2]设函数f(x)=x e a-x+bx,曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y=(e-1)x+4.(1)求a,b的值;(2)求f(x)的单调区间.[变式训练]设函数f(x)=xekx(k≠0).(1)讨论函数f(x)的单调性;(2)若函数f(x)在区间(-1,1)内单调递增,求k的取值范围.专题三 导数在求函数极值与最值中的应用利用导数可求出函数的极值或最值,反之,已知函数的极值或最值也能求出参数的值或取值范围.该部分内容也可能与恒成立问题、函数零点问题等结合在一起进行综合考查,是高考的重点内容.解题方法:(1)运用导数求可导函数y =f(x)的极值的步骤:①先求函数的定义域,再求函数y =f(x)的导数f ′(x);②求方程f ′(x)=0的根;③检查f ′(x)在方程根的左右的值的符号,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.(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.(3)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.[例3] 已知函数f (x )=-x 3+ax 2+bx 在区间(-2,1)内,当x =-1时取极小值,当x =23时取极大值.(1)求函数y =f (x )在x =-2时的对应点的切线方程;(2)求函数y =f (x )在[-2,1]上的最大值与最小值.[变式训练] 设函数f (x )=[ax 2-(4a +1)x +4a +3]e x .(1)若曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程与x 轴平行,求a ;(2)若f (x )在x =2处取得极小值,求a 的取值范围.专题四 导数在证明不等式中的应用在用导数方法证明不等式时,常构造函数,利用单调性和最值方法证明不等式.解题方法:一般地,如果证明f(x)>g(x),x ∈(a ,b),可转化为证明F(x)=f(x)-g(x)>0,若F ′(x)>0,则函数F(x)在(a ,b)上是增函数,若F(a)≥0,则由增函数的定义知,F(x)>F(a)≥0,从而f(x)>g(x)成立,同理可证f(x)<g(x),f(x)>g(x).[例4] 已知函数f (x )=ln x -(x -1)22. (1)求函数f (x )的单调递增区间;(2)证明:当x >1时,f (x )<x -1.[变式训练] 已知函数f (x )=a e x -ln x -1.(1)设x =2是f (x )的极值点,求a ,并求f (x )的单调区间;(2)证明:当a ≥1e 时,f (x )≥0.专题五 定积分及其应用定积分的基本应用主要有两个方面:一个是求坐标平面上曲边梯形的面积,另一个是求变速运动的路程(位移)或变力所做的功.高考中要求较低,一般只考一个小题.解题方法:(1)用微积分基本定理求定积分,关键是找出被积函数的原函数,这就需要利用求导运算与求原函数是互逆运算的关系来求原函数.(2) 利用定积分求平面图形的面积的步骤如下:①画出图形,确定图形范围;②解方程组求出图形交点坐标,确定积分上、下限;③确定被积函数,注意分清函数图形的上、下位置;④计算定积分,求出平面图形面积.(3)利用定积分求加速度或路程(位移),要先根据物理知识得出被积函数,再确定时间段,最后用求定积分方法求出结果.[例5] 已知抛物线y =x 2-2x 及直线x =0,x =a ,y =0围成的平面图形的面积为43,求a 的值.[变式训练] (1)若函数f (x )在R 上可导,f (x )=x 3+x 2f ′(1),则∫20f (x )d x = ____;(2)在平面直角坐标系xOy 中,直线y =a (a >0)与抛物线y =x 2所围成的封闭图形的面积为823,则a =____.专题六 化归与转化思想在导数中的应用化归与转化就是在处理问题时,把待解决的问题或难解决的问题,通过某种转化过程,归结为一类已解决或易解决的问题,最终求得问题的解答.解题方法:与函数相关的问题中,化归与转化思想随处可见,如,函数在某区间上单调可转化为函数的导数在该区间上符号不变,不等式的证明可转化为最值问题等.[例6] 设f (x )=e x1+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.[变式训练] 如果函数f(x)=2x2-ln x 在定义域内的一个子区间(k -1,k +1)上不是单调函数,则实数k 的取值范围是________.答案例1 解:(1)因为P (2,4)在曲线y =13x 3+43上,且y ′=x 2,所以在点P (2,4)处的切线的斜率k =y ′|x =2=4.所以曲线在点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 30+43,则切线的斜率k =y ′|x =x 0=x 20,所以切线方程为y -⎝ ⎛⎭⎪⎫13x 30+43=x 20(x -x 0), 即y =x 20·x -23x 30+43.因为点P (2,4)在切线上,所以4=2x 20-23x 30+43,即x 30-3x 20+4=0,所以x 30+x 20-4x 20+4=0,所以(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 1,y 1),则切线的斜率k =x 21=4,得x 0=±2.所以切点为(2,4),⎝ ⎛⎭⎪⎫-2,-43, 所以切线方程为y -4=4(x -2)和y +43=4(x +2),即4x -y -4=0和12x -3y +20=0.变式训练 解:(1)因为f (2)=23+2-16=-6,所以点(2,-6)在曲线上.因为f ′(x )=(x 3+x -16)′=3x 2+1,所以在点(2,-6)处的切线的斜率为k =f ′(2)=3×22+1=13,所以切线的方程为y =13(x -2)+(-6),即y =13x -32.(2)设切点坐标为(x 0,y 0),则直线l 的斜率为f ′(x 0)=3x 20+1,所以直线l 的方程为y =(3x 20+1)(x -x 0)+x 30+x 0-16.又因为直线l 过点(0,0),所以0=(3x 20+1)(-x 0)+x 30+x 0-16,整理得x 30=-8,所以x 0=-2,y 0=(-2)3+(-2)-16=-26,所以k =3×(-2)2+1=13,所以直线l 的方程为y =13x ,切点坐标为(-2,-26).例2 解:(1)因为f (x )=x e a -x +bx ,所以f ′(x )=(1-x )e a -x +b .依题设,知⎩⎪⎨⎪⎧f (2)=2e +2,f ′(2)=e -1,即⎩⎪⎨⎪⎧2e a -2+2b =2e +2,-e a -2+b =e -1.解得a =2,b =e.(2)由(1)知f (x )=x e 2-x +e x .由f ′(x )=e 2-x (1-x +e x -1)及e 2-x >0知,f ′(x )与1-x +e x -1同号. 令g (x )=1-x +e x -1,则g ′(x )=-1+e x -1.所以,当x ∈(-∞,1)时,g ′(x )<0,g (x )在区间(-∞,1)上单调递减;当x ∈(1,+∞)时,g ′(x )>0,g (x )在区间(1,+∞)上单调递增. 故g (1)=1是g (x )在区间(-∞,+∞)上的最小值,从而g (x )>0,x ∈(-∞,+∞).综上可知,f ′(x )>0,x ∈(-∞,+∞). 故f (x )的单调递增区间为(-∞,+∞).变式训练 解:(1)f ′(x )=(1+kx )e kx (k ≠0), 令f ′(x )=0得x =-1k (k ≠0).若k >0,则当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-1k 时,f ′(x )<0,函数f (x )单调递减,当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-1k ,+∞时,f ′(x )>0,函数f (x )单调递增; 若k <0,则当x ∈⎝⎛⎭⎪⎫-∞,-1k 时,f ′(x )>0,函数f (x )单调递增,当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-1k ,+∞时,f ′(x )<0,函数f (x )单调递减. (2)由(1)知,若k >0时,则当且仅当-1k ≤-1,即k ≤1,函数f (x )在(-1,1)上单调递增.若k <0时,则当且仅当-1k ≥1,即k ≥-1时,函数f (x )在(-1,1)上单调递增.综上可知,函数f (x )在(-1,1)上单调递增时,k 的取值范围是[-1,0)∪(0,1].例3 解:(1)f ′(x )=-3x 2+2ax +b .又x =-1,x =23分别对应函数取得极小值、极大值的情况,所以-1,23为方程-3x 2+2ax +b =0的两个根.所以a =-12,b =2,则f (x )=-x 3-12x 2+2x . x =-2时,f (x )=2,即(-2,2)在曲线上. 又切线斜率为k =f ′(x )=-3x 2-x +2, f ′(-2)=-8,所求切线方程为y -2=-8(x +2), 即为8x +y +14=0.(2)x 在变化时,f ′(x )及f (x )的变化情况如下表: ↘↗↘则f (x )在[-2,1]上的最大值为2,最小值为-32.变式训练 解:(1)因为f (x )=[ax 2-(4a +1)x +4a +3]e x , 所以f ′(x )=[2ax -(4a +1)]e x +[ax 2-(4a +1)x +4a +3]e x =[ax 2-(2a +1)x +2]e x .所以f ′(1)=(1-a )e.由题设知f ′(1)=0,即(1-a )e =0,解得a =1. 此时f (1)=3e ≠0. 所以a 的值为1.(2)由(1)得f ′(x )=[ax 2-(2a +1)x +2]e x =(ax -1)(x -2)e x .若a >12,则当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ,2时,f ′(x )<0;当x ∈(2,+∞)时,f ′(x )>0. 所以f (x )在x =2处取得极小值.若a ≤12,则当x ∈(0,2)时,x -2<0,ax -1≤12x -1<0,所以f ′(x )>0.所以2不是f (x )的极小值点.综上可知,a 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫12,+∞.例4 (1)解:f ′(x )=1x -x +1=-x 2+x +1x,x ∈(0,+∞). 由f ′(x )>0得⎩⎪⎨⎪⎧x >0,-x 2+x +1>0,解得0<x <1+52. 故f (x )的单调递增区间是⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1+52. (2)证明:令F (x )=f (x )-(x -1),x ∈(0,+∞). 则有F ′(x )=1-x 2x .当x ∈(1,+∞)时,F ′(x )<0, 所以F (x )在[1,+∞)上单调递减,故当x >1时,F (x )<F (1)=0,即当x >1时,f (x )<x -1.变式训练 (1)解:f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=a e x -1x .由题设知,f ′(2)=0,所以a =12e 2. 从而f (x )=12e 2e x -ln x -1,f ′(x )=12e 2e x -1x . 当0<x <2时,f ′(x )<0;当x >2时,f ′(x )>0.所以f (x )在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增. (2)证明:当a ≥1e 时,f (x )≥e xe -ln x -1. 设g (x )=e x e -ln x -1,则g ′(x )=e x e -1x . 当0<x <1时,g ′(x )<0;当x >1时,g ′(x )>0. 所以x =1是g (x )的最小值点. 故当x >0时,g (x )≥g (1)=0. 因此,当a ≥1e 时,f (x )≥0.例5 解:作出y =x 2-2x 的图象如图所示.(1)当a <0时,S =∫0a (x 2-2x )d x =⎝⎛⎭⎪⎫13x 3-x 2|0a =-a 33+a 2=43,所以(a +1)(a -2)2=0, 因为a <0,所以a =-1. (2)当a >0时, ①若0<a ≤2,则S =-∫a 0(x 2-2x )d x = -⎝ ⎛⎭⎪⎫13x 3-x 2|a 0=a 2-a 33=43, 所以a 3-3a 2+4=0, 即(a +1)(a -2)2=0. 因为a >0,所以a =2. ②当a >2时,不合题意. 综上a =-1或a =2.变式训练 解析:(1)因为f (x )=x 3+x 2f ′ 所以f ′(x )=3x 2+2xf ′(x ), 所以f ′(1)=3+2f ′(1), 所以f ′(1)=-3,所以∫20f (x )d x =⎝⎛⎭⎪⎫14x 4+13x 3f ′(1)|20=-4.(2)由⎩⎪⎨⎪⎧y =x 2,y =a 可得A (-a ,a ),B (a ,a ),S = (a -x 2)d x=⎝ ⎛⎭⎪⎫ax -13x 3|=2⎝ ⎛⎭⎪⎫a a -13a a =4a 323=823, 解得a =2. 答案:(1)-4 (2)2例6 解:(1)对f (x )求导得f ′(x )=e x·1+ax 2-2ax (1+ax 2)2.①当a =43时,若f ′(x )=0,则4x 2-8x +3=0, 解得x 1=32,x 2=12. 综合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.变式训练 解析:显然函数f (x )的定义域为(0,+∞), y ′=4x -1x =4x 2-1x .由y ′>0,得函数f (x )的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,+∞; 由y ′<0,得函数f (x )的单调递减区间为⎝⎛⎭⎪⎫0,12,由于函数在区间(k -1,k +1)上不是单调函数,所以⎩⎨⎧k -1<12<k +1,k -1≥0,解得1≤k <32. 答案:⎣⎢⎡⎭⎪⎫1,32。
导数大题第一、二问解题方法
导数大题一、二问专练-、求单调性解题步骤(1)求函数f(x)的定义域(2)求函数的导函数f (x),并化简;(注意此处是否引出讨论) (3)令f (x) =0 ,求出所有的根,并检查根是否在定义域内。
(讨论:1)讨论的对象,即讨论哪个字母参数2)讨论的引发,即为何讨论3)讨论的范围,即讨论中要做到“不重不漏” )(4)列表:注意定义域的划分、f(X)正负号的确定(5)根据列表情况作出答案二、导数难点:难点一:如何讨论:(1) 判断f (x) =0是否有根(可通过判别式的正负来确定) ,如果无法确定,引发讨论;(2) 求完根后,比较f(X)=0两根的大小,如果无法确定,引发讨论。
(3在填表时确定f (x)的正负或解不等式f(x)・0过程中,引发讨论。
难点二、f(x)正负的确定(1)当f(X)或f(X)式中未确定部分是一次或二次函数时,画函数图象草图来确定正负号;(2) f (x)为其他函数时,由f (x) 0的解集来确定f(X)的正负。
(3)若f (x) =0无根或重根,不必列表,直接判断导函数的正负即可。
题型一:讨论f(x)=0是否有根型(1)若导数是二次函数,需判断判别式的正负(2)若导数是一次函数y =kx • b,需判断k的正负1、设函数f(x) =x3-3ax b(a =0).(I)若曲线y = f(x)在点(2, f(2))处与直线y =8相切,求a,b的值;(n)求函数f (x)的单调区间与极值点3 22. (08 文)已知函数f (x) = x ax - 3bx c(b = 0),且g(x)二f (x) - 2是奇函数.(I)求a , c的值;(n)求函数f (x)的单调区间_ 2(18)(本小题共13分)已知函数f(x)二x —alnx(a・R ).(练习)(I)若a = 2,求证:f (x)在(1,r)上是增函数;(2)求f (x)的单调区间;ax18.设函数f (x) = —2 a 0。
导数大题方法总结
一般来说,一到比较温和的导数题的会在第一问设置这样的问题:若 f(x)在 x =k 时取得极值,试求所给函数中参数的值;或者是 f(x)在(a , f(a)) 处的切线与某已知直线垂直,试求所给函数中参数的值等等很多条件。
虽然会有很多的花样,但只要明白他们的本质是考察大家求导数的能力,就会轻松解决。
这一般都是用来送分的,所以遇到这样的题,一定要淡定,方法是:先求出所给函数的导函数,然后利用题目所给的已知条件,以上述第一种情形为例:令 x = k,f(x)的导数为零,求解出函数中所含的参数的值,然后检验此时是否为函数的极值。
注意:①导函数一定不能求错,否则不只第一问会挂,整个题目会一并挂掉。
保证自己求导不会求错的最好方法就是求导时不要光图快,一定要小心谨慎,另外就是要将导数公式记牢,不能有马虎之处。
②遇到例子中的情况,一道要记得检验,尤其是在求解出来两个解的情况下,更要检验,否则有可能会多解,造成扣分,得不偿失。
所以做两个字来概括这一类型题的方法就是:淡定。
别人送分,就不要客气。
③求切线时,要看清所给的点是否在函数上,若不在,要设出切点,再进行求解。
切线要写成一般式。
一般这一类题都是在函数的第二问,有时也有可能在第一问,依照题目的难易来定。
这一类题问法都比较的简单,一般是求 f(x)的单调(增减)区间或函数的单调性,以及函数的极大(小)值或是笼统的函数极值。
一般来说,由于北京市高考不要求二阶导数的计算,所以这类题目也是送分题,所以做这类题也要淡定。
这类问题的方法是:首先写定义域,求函数的导函数,并且进行通分,变为假分式形式。
往下一般有两类思路,一是走一步看一步型,在行进的过程中,一点点发现参数应该讨论的范围,一步步解题。
这种方法个人认为比较累,而且容易丢掉一些情况没有进行讨论,所以比较推荐第二种方法,就是所谓的一步到位型,先通过观察看出我们要讨论的参数的几个必要的临介值,然后以这些值为分界点,分别就这些临界点所分割开的区间进行讨论,这样不仅不会漏掉一些对参数必要的讨论,而且还会是自己做题更有条理,更为高效。
高考数学导数题的几种解题方法
高考数学导数题的几种解题方法作者:宋傲寒来源:《神州·中旬刊》2019年第01期高考数学中考到导数题的可能性极高,而导数部分往往成为同学们的难点。
全国一卷自13年至17年文数、理数均涉及导数大题,不难看出导数在高考试卷中所占的地位十分重要。
并且在16年的高考大纲中明确提出:在考查基础知识的基础上,注重对数学思想方法的考查,注重对数学能力的考查,展现数学的科学价值和人文价值,努力实现全面考查综合数学素养的要求。
本文针对近几年的高考导数题进行了分析与总结,归纳并整理了几种解题方法,希望能对考生起到一定的帮助。
方法一:放缩法无法用分离法和主变量法解决的问题,可尝试用放缩法,放缩时需注意放缩的尺度,放缩尺度不同,精确度不同。
在解答导数问题中,我们常用的是函数切线,割线逼近两种方法,这两个常用的结论为lnx≤x-1(当且仅当x=1时等号成立),ex≥x+1(当且仅当x=0时等号成立)。
例题; (2014 年全国Ⅰ卷,理 21)设函数,曲线在点(1,f (1))处的切线为y= e(x-1)+2(I)求a, b; (Ⅱ)证明:.高考中常用的几种放缩类型一、对数放缩(放缩成一次函数)(放缩成双钩函数)(放缩成二次函数)(放缩成类反比例函数)二、指数放缩(放缩成一次函数)(放缩成类反比例函数)(放缩成二次函数)三、指对放缩四、三角函数放缩五、以直线y=x-1为切线的函数方法二:浮出主元法浮出主元法即为将题目中的两个未知数a、b中的一个用未知量x进行代换,使得未知量x 具有未知数的性质,此类方法使用时需注意可用x代换a、b,但不能用a、b代换x。
例题(2013陕西,理21)(本小题满分14分)已知函数f(x)=ex,x∈R.(1)若直线y=kx+1与f(x)的反函数的图像相切,求实数k的值;(2)设x>0,讨论曲线y=f(x)与曲线y=mx2(m>0)公共点的个数;(3)设a解析 2013陕西理数第21题第三问即可使用浮出主元法的方法进行运算(1)f(x)的反函数为g(x)=lnx.设直线y=kx+1与g(x)=lnx的图像在P(x0,y0)处相切,则有y0=kx0+1=lnx0,k=g'(x0)=,解得x0=e2,.(2)略解得当x>0时,若0若,曲线y=f(x)与y=mx2有一个公共点;若,曲线y=f(x)与y=mx2有两个公共点.(3)法一:(浮出主元法)由题可知a那么比较与的大小即比较(b-a)[f(a)+ f(b)]与2[f(b)- f(a)]的大小不妨设x∈(0,b)设g(x)= (b-x)[f(x)+ f(b)]- 2[f(b)-f(x)]; g(b)= 0 g'(x)= -[f(x)+ f(b)]+ (b-x)f'(x)+2f'(x); ;= -[f(x)+ f(b)]+ (b-x+2)f'(x); ;= -ex-eb+(b-x)ex+ 2ex; ;= ex-eb+(b-x)exg'(x)= ex-eb+(b-x)ex; ; ; ; ;g'(b)= 0g''(x)= ex+ex (b-x-1)=(b-x) ex>0∴ g'(x)单调递增; 又∵g'(b)=0 ∴g(x)单调递增; g(x)>0 令x=a 将a代入g(x)中; 即可证出法二:可以证明事实上,令则(仅当x=0时等号成立),∴ψ(x)在[0,+∞)上单调递增,∴x>0时,ψ(x)>ψ(0)=0.令x=b-a,即得(*)式,结论得证.方法三:高等数学在导数中的应用导数试题中涉及到了较多的高等数学知识,比如洛必达法则、泰勒展开式、中值定理等。
