导数中含参分类问题
导数应用中对含参问题的分类讨论

导数应用中对含参问题的分类讨论作者:张艳来源:《考试·高考数学版》2012年第02期导数是解决函数单调性、最值等问题十分有利的工具,但学生在运用导数解决含参的问题时,往往会束手无措,特别是对其中的分类讨论感到无从下手。
其实联想到含参的二次函数求最值中,主要有两类:动轴定区间和定轴动区间,不论哪一类,我们通常是按照轴在区间左侧、轴在区间内和轴在区间右侧分三类来讨论。
类比上述方法,就可以轻松解决导数应用中对含参问题的分类讨论。
举例说明如下:一、动点定区间例1 已知函数f(x)=lnx-ax,若f(x)在[1,e]上的最小值为32,求a的值.分析:先假设函数f(x)的定义域为R,由f(x)=lnx-ax,得f′(x)=1x+ax2=x+ax2,由f′(x)=0,解得x=-a.令f′(x)>0,解得x>-a;令f′(x)<0,解得x<-a.所以f(x)在(-∞,-a)上是减函数,在(-a,+∞)上是增函数,若仅考虑函数的单调性,那么f(x)图像的增减情况大致为图1,则f(x)在[1,e]上的图像应为图1在[1,e]上的部分。
考虑到极值点-a是动点,[1,e]是定区间,即动点定区间,联想到二次函数动轴定区间求最值的方法,将问题分为极值点在区间左侧,内部,右侧三类来讨论。
解:由f(x)=lnx-ax,得f′(x)=1x+ax2=x+ax2,(1)(若极值点在区间左侧)如图11.当-a≤1即a≥-1时,∵ 1≤x≤e,∴ x+a≥0,即f′(x)≥0对x∈[1,e]恒成立,当且仅当x=-a 时,f′(x)=0.所以f(x)在[1,e]上是增函数。
当x=1时,f(x)min=f(1)=ln1-a1=-a=32,解得a=-32,不满足a≥-1,故舍去;(2)(若极值点在区间内)如图12.当1<-a<e即-e<a<-1时,当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表:x=-a是f(x)在[1,e]上的唯一极小值点,也是最小值点.当x=-a时,f(x)min=f(-a)=ln(-a)-a-a=ln(-a)+1=32,解得a=-e∈(-e,-1),符合题意;(3)(若极值点在区间右侧)如图13.当-a≥e即a≤-e时,∵ 1≤x≤e,∴ x+a≤0,即f′(x)≤0对x∈[1,e]恒成立,当且仅当x=-a时,f′(x)=0.所以f(x)在[1,e]上是减函数。
导数中含参分类问题课件

对转化与化归思想运用不当
01
总结词:运用不当
02
详细描述:有些同学在处理 问题时,无法将问题转化为 更简单的形式或者无法从简 单形式中归纳出问题的答案 。
03
错误示例:在求解函数的单 调区间时,无法将函数的单 调性与导数的关系对应起来 ,或者在求解函数的极值时 ,无法利用单调性来求解。
04
正确理解:转化与化归思想 是一种将复杂问题转化为简 单问题的思考方式。在处理 导数问题时,需要将问题转 化为与导数相关的简单形式 ,并利用导数的性质来求解 。
讨论函数的最值
总结词
通过求函数在区间端点或一阶导数不连续点的函数值来判定原函数的最值。
详细描述
根据最值的定义,函数在某个区间内的最大值和最小值分别出现在区间端点或一阶导数不连续点上。 因此,在讨论函数的最值时,我们需要先求出函数的端点值和一阶导数不连续点的函数值,然后比较 这些值找出最大值和最小值。
数形结合思想在导数中的应用非常广泛,它可以 帮助我们直观地理解问题的本质,从而更好地解 决问题。
数形结合思想是解决导数中含参分类问题的有效 手段。
数形结合思想是数学中非常重要的思想方法之一 。
03
导数中含参分类问题的常见类型及解题方 法
讨论函数的单调性
总结词
通过研究导函数的正负性来判定原函数的单调性。
实际应用问题
经济问题
在经济学中,导数可以用来研究 经济变量的变化率,通过导数的 分析可以更好地理解经济的运行
情况。
物理问题
在物理学中,导数可以用来描述物 理量的变化率,如速度、加速度等 。通过导数的分析可以更好地理解 物理现象。
图像处理
在图像处理中,导数可以用来描述 图像的边缘信息,通过导数的分析 可以更好地进行图像分割和识别。
(完整版)导数讨论含参单调性习题(含详解答案).doc

1.设函数.( 1)当时,函数与在处的切线互相垂直,求的值;( 2)若函数在定义域内不单调,求的取值范围;( 3)是否存在正实数,使得对任意正实数恒成立?若存在,求出满足条件的实数;若不存在,请说明理由.2.已知函数是的导函数,为自然对数的底数.( 1)讨论的单调性;( 2)当时,证明:;( 3)当时,判断函数零点的个数,并说明理由.3.已知函数(其中,).( 1)当时,若在其定义域内为单调函数,求的取值范围;( 2)当时,是否存在实数,使得当时,不等式恒成立,如果存在,求的取值范围,如果不存在,说明理由(其中是自然对数的底数,). 4.已知函数,其中为常数.( 1)讨论函数的单调性;( 2)若存在两个极值点,求证:无论实数取什么值都有.5 .已知函数(为常数)是实数集上的奇函数,函数是区间上的减函数 .( 1)求的值;( 2)若在及所在的取值范围上恒成立,求的取值范围;6.已知函数ln , x ,其中.f x ax x F x e ax x 0, a 0( 1)若f x 和 F x 在区间 0,ln3 上具有相同的单调性,求实数 a 的取值范围;( 2)若a , 1 ,且函数 g x xe ax 1 2ax f x 的最小值为 M ,求 M 的e2最小值 .7.已知函数 f ( x) e x m ln x .( 1)如x 1 是函数 f (x) 的极值点,求实数m 的值并讨论的单调性 f (x) ;( 2)若x x0是函数f ( x)的极值点,且f ( x) 0 恒成立,求实数m 的取值范围(注:已知常数 a 满足 a ln a 1 ) .8.已知函数 f x ln 1 mx x2mx ,其中0 m 1 .2( 1)当m 1时,求证: 1 x 0 时, f x x3;3( 2)试讨论函数y f x 的零点个数.9.已知e 是自然对数的底数 , F x 2e x 1 x ln x, f x a x 1 3 .(1)设T x F x f x , 当a 1 2e 1时, 求证: T x 在 0, 上单调递增;(2)若x 1, F x f x , 求实数a的取值范围 .10 .已知函数f x e x ax 2(1)若a 1 ,求函数f x 在区间[ 1,1]的最小值;(2)若a R, 讨论函数 f x 在 (0, ) 的单调性;(3)若对于任意的x1, x2 (0, ), 且 x1 x2,都有 x2 f ( x1) a x1 f ( x2 ) a 成立,求 a 的取值范围。
导数在数学含参问题中的应用

导数在数学含参问题中的应用新课程利用导数解决含参问题或恒成立问题,导数是分析和解决问题的有效工具。
但学生在运用导数解决含参的问题时,往往会束手无措,特别是对其中的分离参数无法纯粹的分离出来感到苦恼。
其实这一部分主要就是根据函数的单调性求出函数在一定条件下的最值,进而解决恒成立问题,含参数问题既是高中教学的重点和难点,又是历年高考的热点。
本文从常见题型对含参函数问题进行了分析与研究,着重介绍常见题型利用导数解决这些问题的基本策略。
标签:导数函数的单调性参数的取值范围恒成立导数的思想最初是由法国的数学家费马(Fermat)为研究极值问题而引入的,但随着人们对导数概念和性质的进一步认识和研究便发现它的引出和定义始终贯穿着函数思想。
新课程增加了导数的内容,随着课改的不断深入,导数知识考查的要求逐渐加强它在解决函数的含参问题上带来了很大的便利。
以函数为载体,以导数为工具,运用导数确定含参数函数的参数取值范围是一类常见的探索性问题,主要是求存在性问题或恒成立问题中的参数的范围。
解决这类问题,主要是运用等价转化的数学思想,通过不断地转化,把不熟悉、不规范、复杂的问题转化为熟悉、规范甚至模式化、简单的问题。
解决的主要途径是将含参数不等式的存在性或恒成立问题根据其不等式的结构特征,恰当地构造函数,等价转化为含参函数的最值讨论。
这也是最近几年高考在命题是在函数与导数交汇试题的显著特点和命题趋向。
由于这类题目涉及的知识面广,综合性强,不少考生在处理这类问题时,不知道确定参数范围的函数关系或不等关系从何而来,以至于处于无从下手的盲区,希望下面一些拙见能对一些考生的备考有所作用。
一、含参函数的单调性的问题导数的运算,导数与函数单调性的关系,利用导数的性质对参数进行分类讨论综合运用化归与转化的思想。
【例1】已知函数f(x)=lnx-a2x2+ax(a∈R).(1)当a=1时,求函数f(x)的单调区间;(2)若函数f(x)在区间(1,+∞)上是减函数,求实数a的取值范围.解析:(1)当a=1时,f(x)=lnx-x2+x,其定义域是(0,+∞),f′(x)= -2x+1=令f′(x)=0,即- =0,解得x=- 或x=1∵x>0,∴x=1.当00;当x>1时,f′(x)0,∴f(x)在区间(1,+∞)上为增函数,不合题意.②当a>0时,f′(x)≤0(x>0)等价于(2ax+1)(ax-1)≥0(x>0),即x≥,此时f(x)的单调递减区间为.③当a0)等价于(2ax+1)(ax-1)≥0(x>0),即x≥- ,此时f(x)的单调递减区间为得a≤- .综上,实数a的取值范围是∪[1,+∞).【例2】已知函数f(x)= -2x2+lnx,其中a为常数.(1)若a=1,求函数f(x)的单调区间;(2)若函数f(x)在区间[1,2]上为单调函数,求a的取值范围.解析:(1)若a=1,则f(x)=3x-2x2+lnx的定义域为(0,+∞),f′(x)= -4x+3= = (x>0).当x∈(0,1),f′(x)>0时,函数f(x)=3x-2x2+lnx单调递增.当x∈(1,+∞),f′(x)<0时,函数f(x)=3x-2x2+lnx单调递减.故函数f (x)的单调递增区间为(0,1),单调递减区间为(1,+∞).(2)f′(x)= -4x+ ,若函数f(x)在区间[1,2]上为单调函数,即在[1,2]上,f′(x)= -4x+ ≥0或f′(x)= -4x+ ≤0,即-4x+ ≥0或-4x+ ≤0在[1,2]上恒成立.即≥4x- 或≤4x- .令h(x)=4x- ,因为函数h(x)在[1,2]上单调递增,所以≥h(2)或≤h(1),即≥ 或≤3,解得a<0或0<a≤ 或a≥1.二、含参函数中的恒成立问题可先利用题设条件建立变量的关系式,将所求变量和另一已知变量分离或半分离(无法纯粹的分离),得到函数关系,从而使这种具有函数背景的范围问题迎刃而解,再由已知变量的范围求出函数的值域,即为所求变量的范围。
专题05 导数中含参讨论问题总结(解析版)

专题05 导数中含参讨论问题总结一、重点题型目录【题型】一、由函数的单调区间求参数 【题型】二、由函数在区间上的单调性求参数 【题型】三、含参分类讨论求函数单调性区间 【题型】四、根据极值点求参数【题型】五、有导数求函数的最值(含参) 【题型】六、已知函数最值求参数 【题型】七、参变分离法解决导数问题【题型】八、构造函数并利用函数的单调性判定函数值大小 【题型】九、构造函数法解决导数问题 二、题型讲解总结【题型】一、由函数的单调区间求参数例1.(2023·全国·高三专题练习)已知函数()2ln x ax f x x =++的单调递减区间为1,12⎛⎫⎪⎝⎭,则( ). A .(],3a ∈-∞- B .3a =- C .3a = D .(],3a ∈-∞【答案】B【分析】根据()f x 得到()f x ',再根据()f x 的单调递减区间是1,12⎛⎫ ⎪⎝⎭,得到12和1是方程()0f x '=的两个根,代入解方程即可.【详解】由()2ln x ax f xx =++得()221x ax f x x++'=,又()f x 的单调递减区间是1,12⎛⎫ ⎪⎝⎭,所以12和1是方程2210x ax x++=的两个根,代入得3a =-.经检验满足题意故选:B.例2.(2023·全国·高三专题练习)已知函数()sin cos f x x a x =+在区间ππ,42⎛⎫⎪⎝⎭上是减函数,则实数a 的取值范围为( )A .1a >B .1a ≥C .1a >D .1a ≥-【答案】B【分析】根据函数的单调性知导数小于等于0恒成立,分离参数后由正切函数单调性求解.【详解】由题意,()cos sin 0f x x a x '=-≤在ππ,42⎛⎫⎪⎝⎭上恒成立,即cos 1sin tan x a x x ≥=在ππ,42⎛⎫⎪⎝⎭上恒成立, 因为tan y x =在ππ,42⎛⎫⎪⎝⎭上单调递增,所以tan 1y x =>,所以在ππ,42x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,101tan x <<, 所以1a ≥. 故选:B例3.(2022·全国·高三专题练习)已知函数()32f x x ax bx c =+++,()g x 为()f x 的导函数.若()f x 在(0,1)上单调递减,则下列结论正确的是( )A .23a b -有最小值3B .23a b -有最大值C .()()010f f ⋅≤D .()()010g g ⋅≥【答案】D【分析】由()f x 在(0,1)上单调递减,得到()00g b =≤,()1230g a b =++≤,即可判断D ;求出()()()2011f f c a b c ⋅=+++,当0c <时,有()()010f f ⋅>,可否定C ;记23z a b =-,其中(),a b 满足2300a b b ++≤⎧⎨≤⎩,利用数形结合求出,判断A 、B.【详解】由题意可得()()232g x f x x ax b ='=++.因为()f x 在(0,1)上单调递减,所以()0g x ≤在(0,1)上恒成立,即()00g b =≤,()1230g a b =++≤,所以()()010g g ⋅≥, 因为()()0,11f c f a b c ==+++,()f x 在(0,1)上单调递减, 所以1c a b c >+++,即10a b ++<,所以()()()()20111f f c a b c c a b c ⋅=+++=+++,当0c <时,有()()010f f ⋅> 所以C 错误,D 正确.记23z a b =-,其中(),a b 满足2300a b b ++≤⎧⎨≤⎩,作出可行域如图示:由2300a b b ++=⎧⎨=⎩解得:3,02A ⎛⎫- ⎪⎝⎭.当抛物线21133a z b -=,经过点3,02A ⎛⎫- ⎪⎝⎭时94z =最小,没有最大值.故A 、B 错误.故选:D.例4.(2023·全国·高三专题练习)已知()2121()1e 2x f x a x -=--,若不等式11ln 1f f x x ⎛⎫⎛⎫> ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭在(1,)+∞上恒成立,则a 的值可以为( )A .B .1-C .1D 【答案】AD【分析】由条件可得()f x 在(1,)+∞上单调递增,再结合导数和单调性的关系列不等式求a 的范围,由此确定正确选项.【详解】设1ln (1)y x x x =-->,则110y x'=->, 所以1ln y x x =--在(1,)+∞上单调递增,所以1ln 0x x -->, 所以ln 1,(1,)x x x <-∈+∞,∴0ln 1x x <<-, ∴110ln 1x x >>-. 又11ln 1f f x x ⎛⎫⎛⎫> ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭在(1,)+∞上恒成立, 所以()f x 在(1,)+∞上单调递增,所以()21()1e 0x f x a x -=--≥'对(1,)x ∀∈+∞恒成立,即211e x x a --≥恒成立.令111(),()eex x xxg x g x ---='=,当1x >时,()0g x '<,故()(1)1g x g <=,∴211a -≥,解得a ≥a ≤所以a 的值可以为, 故选:AD.【题型】二、由函数在区间上的单调性求参数例5.(2023·全国·高三专题练习)若函数2()ln 2f x x x x =+--在其定义域的一个子区间(21,21)k k -+内不是单调函数,则实数k 的取值范围是( ) A .33,24⎛⎫- ⎪⎝⎭B .1,32⎡⎫⎪⎢⎣⎭C .3,32⎛⎫- ⎪⎝⎭D .13,24⎡⎫⎪⎢⎣⎭【答案】D【分析】先求出函数的定义域(0,)+∞,则有210k -≥,对函数求导后,令()0f x '=求出极值点,使极值点在(21,21)k k -+内,从而可求出实数k 的取值范围.【详解】因为函数()f x 的定义域为(0,)+∞, 所以210k -≥,即12k ≥, 2121(1)(21)()21x x x x f x x x x x+-+-'=+-==, 令()0f x '=,得12x =或=1x -(舍去), 因为()f x 在定义域的一个子区间(21,21)k k -+内不是单调函数, 所以121212k k -<<+,得4143k -<<, 综上,1324k ≤<, 故选:D例6.(2023·全国·高三专题练习)若函数()324f x x ax x =-++在区间()0,2上单调递增,则实数a 的取值范围为( ) A .[)2,+∞ B .()2,+∞ C .(],2-∞ D .(),2-∞【答案】A【分析】将问题转化为()0f x '≥在()0,2上恒成立,采用分离变量法可得423a x x ≥-,由434x x-<可构造不等式求得结果. 【详解】()f x 在()0,2上单调递增,()23240f x x ax '∴=-++≥在()0,2上恒成立,即234423x a x x x-≥=-在()0,2上恒成立, 又43y x x =-在()0,2上单调递增,43624x x ∴-<-=,24a ∴≥,解得:2a ≥,即实数a 的取值范围为[)2,+∞. 故选:A.例7.(2023·全国·高三专题练习)下列说法正确的有( )A .设{}25A x x =≤≤,{}23B x a x a =≤≤+,若B A ⊆,则实数a 的取值范围是[]1,2 B .“1a >,1b >”是“1ab >”成立的充分条件C .命题p :x ∀∈R ,20x >,则p ⌝:x ∃∈R ,20x <D .“5a ≤”是“函数()()e 23xf x a x -=--是R 上的单调增函数”的必要不充分条件【答案】BD【分析】分B =∅与B ≠∅两种情况讨论,求出参数a 的范围,即可判断A ,根据不等式的性质及充分条件的定义判断B ,根据全称量词命题的否定为特称量词命题判断C ,求出函数的导数,由()0f x '≥恒成立求出a 的取值范围,再根据集合的包含关系判断D 即可; 【详解】解:对于A :当B =∅,即23a a >+,解得3a >时满足B A ⊆, 当B ≠∅,因为B A ⊆,所以352223a a a a +≤⎧⎪≥⎨⎪≤+⎩,解得12a ≤≤,综上可得[][)1,23,a ∈+∞,故A错误;对于B :由1a >,1b >则1ab >,故“1a >,1b >”是“1ab >”成立的充分条件,即B 正确; 对于C :命题p :x ∀∈R ,20x >,则p ⌝:x ∃∈R ,20x ≤,故C 错误;对于D :因为()()e 23xf x a x -=--,所以()()e 2x f x a =-'-,若()f x 在R 上单调递增, 则()()e 20xf x a -'=-≥恒成立,所以20a -≤,解得2a ≤,因为(],2-∞ (],5-∞, 所以“5a ≤”是“函数()()e 23xf x a x -=--是R 上的单调增函数”的必要不充分条件,故D正确; 故选:BD例8.(2023·全国·高三专题练习)已知函数()2sin 262x f x x mx π⎛⎫=+-- ⎪⎝⎭在06,π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递减,则实数m 的最小值是___________【分析】原问题等价于()2cos 206f x x x m π⎛⎫'=+--≤ ⎪⎝⎭在06,π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上恒成立,构造函数求最值即可.【详解】由()2sin 262x f x x mx π⎛⎫=+-- ⎪⎝⎭在06,π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递减,得()2cos 206f x x x m π⎛⎫'=+--≤ ⎪⎝⎭06x ,⎛π⎫⎡⎤∈ ⎪⎢⎥⎣⎦⎝⎭,即2cos 26x x m π⎛⎫+-≤ ⎪⎝⎭,令()2cos 26g x x xπ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭06x ,⎛π⎫⎡⎤∈ ⎪⎢⎥⎣⎦⎝⎭,则()4sin 216g x x π⎛⎫'=-+- ⎪⎝⎭, 当0,6x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,2662x πππ≤+≤ ,则24sin 246x π⎛⎫≤+≤ ⎪⎝⎭,所以54sin 2+136x π-≤-≤-⎛⎫- ⎪⎝⎭,即()0g x '<,所以()g x 在0,6x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦是单调递减函数,max ()(0)g x g ≤=得m ≥m【题型】三、含参分类讨论求函数单调性区间 例9.(2023·全国·高三专题练习)已知()()ln 11axf x x x =+++,则下列说法正确的是( ) A .当0a >时,()f x 有极大值点和极小值点 B .当a<0时,()f x 无极大值点和极小值点 C .当0a >时,()f x 有最大值 D .当a<0时,()f x 的最小值小于或等于0【答案】D【分析】讨论0a >、a<0,利用导数研究()f x 在定义域上的单调性,进而判断极值点及最值情况,即可确定答案. 【详解】由题设,2211()(1)1(1)a x a f x x x x ++'=+=+++且(1,)∈-+∞x ,当0a >时()0f x '>,则()f x 在(1,)-+∞上递增,无极值点和最大值,A 、C 错误; 当a<0时,若(1,1)x a ∈---则()0f x '<,()f x 递减;(1,)x a ∈--+∞则()0f x '>,()f x 递增;所以()(1)1ln()f x f a a a ≥--=++-,即()f x 无极大值点,有极小值点,B 错误; 令()1ln()g a a a =++-且(,0)a ∈-∞,则11()1a g a a a+'=+=, 当1a <-时()0g a '>,()g a 递增;当10a -<<时()0g a '<,()g a 递减; 所以()(1)0g a g ≤-=,即()f x 的最小值小于或等于0,D 正确; 故选:D例10.(2023·全国·高三专题练习)已知函数()ln 1f x x x =--,若不等式()()21f x a x ≥-在区间(]0,1上恒成立,则实数a 的取值范围为( ) A .1,2⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦B .1,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭C .1,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭D .1,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭【答案】A【分析】2()(1)0f x a x --≥即为2ln 1(1)0x x a x ----≥,设2()ln 1(1)g x x x a x =----,(0,1]x ∈,求出函数()g x 的导函数,分解12a ≤和12a >讨论函数()g x 的单调性,求出函数()g x 在区间(]0,1上的最小值,即可得解.【详解】解:由已知可得2()(1)0f x a x --≥即为2ln 1(1)0x x a x ----≥,设2()ln 1(1)g x x x a x =----,(0,1]x ∈, 则(1)(12)()x ax g x x--'=,当0a ≤时,显然()0g x '≤,当102a <≤时,()0g x '≤在(0,1]x ∈上也成立, 所以12a ≤时,()g x 在(0,1]上单调递减,()(1)0g x g ≥=恒成立; 当12a >时,当102x a <<时,()0g x '<,当112x a<<时,()0g x '>, 所以()g x 在10,2a ⎛⎤ ⎥⎝⎦上单调递减,在1,12a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增, 于是,存在01,12x a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,使得0()(1)0g x g <=,不满足()0g x ≥,舍去此情况,综上所述,12a ≤. 故选:A.例11.(2023·全国·高三专题练习)已知()()22e 2e e 2e a a b bm m a m m +--=+-,则( )A .当()1,0m ∈-,a ,(),0b ∈-∞时,a b >B .当()1,0m ∈-,a ,(),0b ∈-∞时,a b <C .当()1,2m ∈,a ,()0,b ∈+∞时,a b >D .当()1,2m ∈,a ,()0,b ∈+∞时,a b < 【答案】AC【分析】根据等号两边式子的结构特征构造函数()f x ,利用导数分类讨论函数()f x 的单调性进行求解.【详解】设()()2e 2e x xf x m m x =+--,因为()()22e 2e e 2e a a b bm m a m m +--=+-,所以()()f a f b b =+,当a ,(),0b ∈-∞时,()()0f a f b b -=<,即()()f a f b <.易知()()()e 12e 1x xf x m '=-+,当()1,0m ∈-时,()0f x '<,所以()f x 在(),0∞-上单调递减, 所以a b >,故选项A 正确,选项B 错误.当a ,()0,b ∈+∞时,()()0f a f b b -=>,即()()f a f b >. 当()1,2m ∈时,令()0f x '=,解得ln x m =-,所以()f x 在(),ln m -∞-上单调递减,在()ln ,m -+∞上单调递增, 所以a b >,故选项C 正确,选项D 错误. 故选:AC.【题型】四、根据极值点求参数例12.(2023·全国·高三专题练习)若函数3()3f x x bx b =-+在区间(0,1)内有极小值,则b 的取值范围是( ) A .(,1)-∞ B .(0,1)C .(1,)+∞D .(1,0)-【答案】B【分析】先利用导数求出函数的极小值点,然后使极小值点在(0,1)内,从而可求出b 的取值范围【详解】由题意,得2()33f x x b '=-,当0b ≤时,()0f x '>在(0,1)上恒成立,所以()f x 在(0,1)上递增,函数无极值, 所以0b >,令()0f x '=,则x =,∴函数在()上()0f x '<,+∞)上()0f x '>,函数递增 ∴x =∴函数3()3f x x bx b =-+在区间(0,1)内有极小值,∴01, ∴b ∴(0,1) 故选:B .例13.(2023·全国·高三专题练习)若3π-,3π分别是函数()()()sin 0,0f x x ωϕωϕπ=+><<的零点和极值点,且在区间,155ππ⎛⎫⎪⎝⎭上,函数()y f x =存在唯一的极大值点0x ,使得()01f x =,则下列数值中,ω的可能取值是( ) A .814B .994C .1054D .1174【答案】C【分析】由函数的零点和极值点的概念结合正弦函数图象的性质对各个选项进行判断即可. 【详解】设函数()y f x =的最小正周期为T ,由题意得1122,3(,),32k k k Z k πωϕπππωϕπ⎧-+=⎪⎪∈⎨⎪+=+⎪⎩则3(21),4,24k k ωππϕ+⎧=⎪='⎪⎨⎪+⎪⎩其中121221,(,),k k k k k Z k k k =+⎧∈⎨=-⎩'在区间,155ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭上, 函数()y f x =存在唯一的极大值点0x ,使得()01f x =, 所以22,51515T πππ-=≤解得030,ω<≤即3(21)30,4k +≤解得19.5.k ≤ 对于D.若1174ω=,则19.k =由11139(),34k k k Z ππϕπωπ=+=+∈且0ϕπ<<可知3,4πϕ=可使1122,3(,),32k k k Z k πωϕπππωϕπ⎧-+=⎪⎪∈⎨⎪+=+⎪⎩成立, 当,155x ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时1173(2.7,6.6),44x πππ+∈当011739442x ππ+=或132π时,()01f x =都成立,故不符合; 对于C. 若1054ω=,则17k =,1135,34k k ππϕπωπ=+=+且0ϕπ<<可知 3,4πϕ=可使1122,3(,),32k k k Z k πωϕπππωϕπ⎧-+=⎪⎪∈⎨⎪+=+⎪⎩成立,当,155x ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时1053(2.5,6)44x πππ+∈,当010539442x ππ+=时,存在唯一的极大值点0x ,使得()01f x =,故符合条件; 对于B. 若949ω=,则16,k =由1133,34k k ππϕπωπ=+=+且0ϕπ<<可知,4πϕ= 可使1122,3(,),32k k k Z k πωϕπππωϕπ⎧-+=⎪⎪∈⎨⎪+=+⎪⎩成立,当,155x ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时99(1.9,5.2)44x πππ+∈, 当0995442x ππ+=或92π时,()01f x =都成立,故不符合; 对于A. 若148ω=,则13,k =由 112734k k ππϕπωπ=+=+且0ϕπ<<可知3,4πϕ=可使1122,3(,),32k k k Z k πωϕπππωϕπ⎧-+=⎪⎪∈⎨⎪+=+⎪⎩成立,当,155x ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,813(2,1,4.8)44x πππ+∈, 当08135442x ππ+=或92π时,()01f x =都成立,故不符合; 故选:C【题型】五、有导数求函数的最值(含参)例14.(2023·全国·高三专题练习)设直线x t =与函数()22f x x =,()ln g x x =的图象分别交于点M ,N ,则当|MN |达到最小时t 的值为( )A .1B .12CD 【答案】B【分析】由题意,函数()()22ln y f x g x x x =-=-的最小值即|MN |达到最小值时,再求导分析()()22ln y f x g x x x =-=-的极小值点即可【详解】设函数()()22ln y f x g x x x =-=-,求导数得()()212114x x y x x x+-'=-= 因为0x >,故当102x <<时,0'<y ,函数在10,2⎛⎫⎪⎝⎭上为单调减函数, 当12x >时,0'>y ,函数在1,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上为单调增函数 所以x 12=为()()22ln y f x g x x x =-=-的极小值点.故当|MN |达到最小时t 的值为12. 故选:B .例15.(2023·全国·高三专题练习)如图,圆形纸片的圆心为O ,半径为5cm ,该纸片上的等边三角形ABC 的中心为O .D 、E 、F 为圆O 上的点,DBC △,ECA △,FAB 分别是以BC ,CA ,AB 为底边的等腰三角形.沿虚线剪开后,分别以BC ,CA ,AB 为折痕折起DBC △,ECA △,FAB ,使得D 、E 、F 重合,得到三棱锥.当ABC 的边长变化时,所得三棱锥体积(单位:3cm )的最大值为______.【答案】3【分析】连接OD ,交BC 于点G ,设OG x =,则BC =,5DG x =-, 进而算出三棱锥的高和体积,构造函数,令45()2510f x x x =-,5(0,)2x ∈,求导,根据导函数的正负判断单调性进而求出最大值.【详解】由题意,连接OD ,交BC 于点G ,由题意得OD BC ⊥,OG =,即OG 的长度与BC 的长度成正比,设OG x =,则BC =,5DG x =-,三棱锥的高h 221)2ABCS==,则213ABC V Sh =⨯=45()2510f x x x =-,5(0,)2x ∈,34()10050f x x x '=-,令()0f x '≥,即4320x x -≤,解得2x ≤,则()(2)80f x f ≤=,∴3V ,∴体积最大值为3.故答案为:3【点睛】思路点睛:本题将三棱锥体积的计算转化为利用导数研究函数的最值问题,考查学生对这些知识的掌握能力,本题的解题关键是掌握根据导数求单调性的方法,属于中档题.例16.(2023·河北·高三阶段练习)R,2e 12x x x a ∀∈-≥+,则a 的最大值为_____________.【答案】1【分析】R,2e 12x x x a ∀∈-≥+,即R,2e 12x x x a ∀∈--≥,令()2e 12xf x x =--,分1ln2x >和1ln2x ≤两种情况讨论,利用导数求出函数的最小值,即可得出答案. 【详解】解:R,2e 12xx x a ∀∈-≥+, 即R,2e 12xx x a ∀∈--≥, 令()2e 12xf x x =--,当2e 10x ->,即1ln 2x >时,()2e 12xf x x =--,则()2e 2xf x '=-,当1ln02x <<时,()0f x '<,当0x >时,0f x ,所以函数()f x 在1ln ,02⎛⎫⎪⎝⎭上递减,在()0,∞+上递增,所以当1ln 2x >时,()()min 01f x f ==,当2e 10x -≤,即1ln2x ≤时,()12e 2xf x x =--, 因为函数2e ,2x y y x ==为增函数,所以函数()12e 2xf x x =--在1,ln 2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭上递减,所以当1ln2x ≤时,()min 1ln ln 412f x f ⎛⎫==> ⎪⎝⎭, 综上所述,()()min 01f x f ==, 所以1a ≤, 即a 的最大值为1. 故答案为:1.【题型】六、已知函数最值求参数例17.(2023·广西·模拟预测(文))已知函数()ln f x x ax =+存在最大值0,则a 的值为( ) A .2- B .1e-C .1D .e【答案】B【分析】讨论a 与0的大小关系确定()f x 的单调性,求出()f x 的最大值. 【详解】因为()1f x a x'=+,0x >, 所以当0a ≥时,0fx恒成立,故函数()f x 单调递增,不存在最大值;当a<0时,令()0f x '=,得出1x a=-,所以当10,x a ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭时,0fx ,函数单调递增,当1,x a ∈-+∞⎛⎫⎪⎝⎭时,()0f x '<,函数单调递减,所以() max11ln 10f x f a a ⎛⎫⎛⎫=-=--= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,解得:=a 1e -. 故选:B.例18.(2023·全国·高三专题练习)若函数()22e xx x af x +-=在区间(,1)a a +上存在最小值,则实数a 的取值范围为( ) A .(),1-∞-B .()2,1--C .⎛-∞ ⎝⎭D .1⎫-⎪⎪⎝⎭【答案】D【分析】求得()22exx a f x -++'=,根据()f x 在区间(,1)a a +上存在最小值,得到()00f x '=且()0f a '<,()10f a '+>,设()22g x x a =-++,根据()0g a <且()10g a +>,列出不等式组,即可求解.【详解】由函数()22e xx x af x +-=,可得()22e x x a f x -++'=,且()f x 在区间(,1)a a +上存在最小值, 即()f x '在区间(,1)a a +上存在0(,1)x a a ∈+, 使得()00f x '=且()0f a '<,()10f a '+>,设()22g x x a =-++,即满足()0g a <,且()10g a +>,可得()()2220110g a a a g a a a ⎧=-++<⎪⎨+=--+>⎪⎩1a <<-,即实数a 的取值范围是1⎫-⎪⎪⎝⎭.故选:D.例19.(2023·全国·高三专题练习)已知函数21()e xx x f x +-=,则下列结论正确的是( )A .函数()f x 只有一个零点B .函数()f x 只有极大值而无极小值C .当e 0k -<<时,方程()f x k =有且只有两个实根D .若当[,)x t ∈+∞时,max 25()e f x =,则t 的最大值为2 【答案】CD【分析】解方程()0f x =判断A ;利用导数探讨()f x 的极值判断B ;分析函数()f x 的性质,借助图象判断C ;由25(2)e f =结合取最大值的x 值区间判断D 作答.【详解】对于A ,由()0f x =得:210x x +-=,解得x =A 不正确;对于B ,对()f x 求导得:22(1)(2)()e ex xx x x x f x '--+-=-=-,当1x <-或2x >时,()0f x '<,当12x -<<时,()0f x '>,即函数()f x 在(,1)-∞-,(2,)+∞上单调递减,在(1,2)-上单调递增,因此,函数()f x 在=1x -处取得极小值(1)e f -=-,在2x =处取得极大值25(2)e f =,B 不正确;对于C ,由选项B 知,作出曲线()y f x =及直线y k =,如图,观察图象得当e 0k -<<时,直线y k =与曲线()y f x =有2个交点,所以当e 0k -<<时,方程()f x k =有且只有两个实根,C 正确; 对于D ,因25(2)e f =,而函数()f x 在(2,)+∞上单调递减,因此当[,)x t ∈+∞时,max25()e f x =, 当且仅当2[,)t ∈+∞,即2t ≤,所以t 的最大值为2,D 正确. 故选:CD【点睛】方法点睛:函数零点个数判断方法:(1)直接法:直接求出f (x )=0的解;(2)图象法:作出函数f (x )的图象,观察与x 轴公共点个数或者将函数变形为易于作图的两个函数,作出这两个函数的图象,观察它们的公共点个数.【题型】七、参变分离法解决导数问题例20.(2023·江苏·苏州中学高三阶段练习)若关于x 的不等式(41ln )ln 3k x x x x --<-+对于任意(1,)x ∈+∞恒成立,则整数k 的最大值为( ) A .-2 B .-1 C .0 D .1【答案】C【分析】参变分离将恒成立问题转化为求函数最值问题,然后利用导数求最值可得. 【详解】(41ln )ln 3k x x x x --<-+对于任意(1,)x ∈+∞恒成立 等价于ln 34ln x k x x x<++对于任意(1,)x ∈+∞恒成立 令ln 3()ln x f x x x x =++,则2221ln 13ln 2()x x x f x x x x x ---'=+-= 令()ln 2g x x x =--,则11()10x g x x x-'=-=> 所以()g x 在(1,)+∞上单调递增,又(3)1ln30,(4)2ln 40g g =-<=->所以()g x 在()3,4有且仅有一个根0x ,满足00ln 20x x --=,即00ln 2x x =- 当0(1,)x x ∈时,()0g x <,即()0f x '<,函数()f x 单调递减, 0(,)x x ∈+∞时,()0g x >,即()0f x '>,函数()f x 单调递增,所以0min 000000231()()21x f x f x x x x x x -==+-+=+- 由对勾函数可知001113114134x x +-<+-<+-,即0713()34f x << 因为04()k f x <,即0()4f x k <,0()71312416f x <<,Z k ∈ 所以0k ≤. 故选:C例21.(2023·全国·高三专题练习)已知1a >,1x ,2x ,3x 均为2x a x =的解,且123x x x <<,则下列说法正确的是( ) A .1(2,1)x ∈-- B .2e (1,e )a ∈ C .120x x +< D .232e x x +<【答案】B【分析】A 选项:根据“三个等价”,将方程根的问题转化成构造出的函数零点的问题,利用零点存在性定理确定出1x 的取值情况;B ,C ,D 选项:对方程变形,参变分离构造函数,从函数的角度以及利用极值点偏移可以得出相应结论,详细过程见解析.【详解】对于A ,令2()x f x a x =-,因为1a >,所以()f x 在(,0)-∞上单调递增,与x 轴有唯一交点,由零点存在性定理,得1(1)10f a --=-<,0(0)00f a =->,则1(1,0)x ∈-,故A 错误. 对于B ,C ,D ,当0x >时,两边同时取对数,并分离参数得到ln ln 2a xx=, 令ln ()x g x x =,()21ln xg x x -'∴=, 当()0,e x ∈时,()0g x '>,()g x 单调递增; 当()e,x ∈+∞时,()0g x '<,()g x 单调递减; 如图所示,∴当0x >时,ln 2ay =与ln ()x g x x =的图象有两个交点,ln 1(0,)2ea ∈,解得2e (1,e )a ∈,故B 正确; ∴2(1,e)x ∈,由A 选项知1(1,0)x ∈-,120x x ∴+>,故C 错误;由极值点偏移知识,此时函数()g x 的极值点左移,则有23e 2x x +>,故D 错误. 故选:B.例22.(2023·上海·高三专题练习)在空间直角坐标系O xyz -中,三元二次方程所对应的曲面统称为二次曲面.比如方程2221x y z ++=表示球面,就是一种常见的二次曲面.二次曲面在工业、农业、建筑等众多领域应用广泛.已知点(,,)P x y z 是二次曲面22420x xy y z -+-=上的任意一点,且0x >,0y >,0z >,则当zxy取得最小值时,不等式ln e 3022xa yx za +-≥恒成立,则实数a 的取值范围是________.【答案】[e,)-+∞【分析】先通过zxy取得最小值这个条件找出当,,x y z 的关系,带入后一个不等式,利用对数恒等式变型,此后分离参数求最值即可.【详解】根据题意22420x xy y z -+-=,带入z xy 可得:2224212222z z x xy y x y xy xy xy y x -+===+-,而0x >,0y >,利用基本不等式222x y y x +≥=,当22x y y x =,即2y x =取得等号,此时22224246z x x x x x =-⋅+=,即23z x =,综上可知,当z xy 取得最小值时,223y x z x =⎧⎨=⎩,带入第二个式子可得,2e ln 02x a x ax x +-≥,即e ln 0x ax a x x +-≥,于是ln e ln (ln )0xx x ax a x e a x x x-+-=+-≥,设()ln u u x x x ==-,11()1x u x x x -'=-=,故当1x >时,()u x 递增,01x <<时,()u x 递减,min ()(1)1u x u ==;于是原不等式转化为1u ≥时,0u e au +≥恒成立,即ue a u -≤在1u ≥时恒成立,设()u e h u u=(1)u ≥,于是2(1)()0u e u h u u -'=≥,故()h u 在1u ≥时单调递增,min ()(1)h u h e ==,故a e -≤,a e ≥-即可. 故答案为:[e,)-+∞【点睛】本题e ln 0xax a x x+-≥恒成立的处理用到了对数恒等式,若直接分离参数求最值,会造成很大的计算量.【题型】八、构造函数并利用函数的单调性判定函数值大小例23.(2023·全国·高三专题练习)设函数()f x '是奇函数()f x (x ∴R )的导函数,f (﹣1)=0,当x >0时,()()0xf x f x '->,则使得f (x )>0成立的x 的取值范围是( ) A .(﹣∞,﹣1)∴(﹣1,0) B .(0,1)∴(1,+∞) C .(﹣∞,﹣1)∴(0,1) D .(﹣1,0)∴(1,+∞)【答案】D【分析】构造函数()()f x g x x =,求导结合题意可得()()f xg x x=的单调性与奇偶性,结合()10g -=求解即可 【详解】由题意设()()f x g x x=,则()()()2xf x f x g x x '-'=∴当x >0时,有()()0xf x f x '->, ∴当x >0时,()0g x '>, ∴函数()()f xg x x=在(0,+∞)上为增函数, ∴函数f (x )是奇函数, ∴g (﹣x )=g (x ),∴函数g (x )为定义域上的偶函数, g (x )在(﹣∞,0)上递减, 由f (﹣1)=0得,g (﹣1)=0, ∴不等式f (x )>0∴x •g (x )>0,∴()()01x g x g >⎧⎨>⎩或()()01x g x g <⎧⎨<-⎩, 即有x >1或﹣1<x <0,∴使得f (x )>0成立的x 的取值范围是:(﹣1,0)∴(1,+∞), 故选:D .例24.(2023·全国·模拟预测)以下数量关系比较的命题中,正确的是( )A .2e e 2> B .2ln 23>C .ln π1πe< D .ln 2ln π2π> 【答案】ABC【分析】令()()eln 0f x x x x =->,利用导数研究函数的单调性,进而可判断A ;根据指数函数与对数函数的单调性可判断B ;令()()ln 0xg x x x=>,利用导数研究函数的单调性,进而可判断CD ;【详解】对于A :设()()eln 0f x x x x =->,则()()e e 10xf x x x x-'=-=>, 当0e x <<时,0fx,函数单调递增;当e x >时,()0f x '<,函数单调递减;所以()()e elne e 0f x f <=-=,所以()()2eln 22e 0f f =-<=,即2>eln 2, 所以 2e e 2>,故A 正确;对于B :因为28e >,所以2ln8ln e >,所以3ln 22>,即2ln 23>,故B 正确; 对于CD :设()()ln 0xg x x x =>,()21ln x g x x-'=, 当0e x <<时,()0g x '>,函数单调递增;当e x >时,()0g x '<,函数单调递减; 所以()()e πg g >,即ln π1πe<,故C 正确; 又()()()e π4g g g >>,所以ln πln 4ln 2π42>=,故D 错误; 故选:ABC【题型】九、构造函数法解决导数问题例25.(2023·全国·高三专题练习)定义在(0)+∞,上的函数()f x 满足()()110,2ln2xf x f '+=>,则不等式)(e 0x f x +> 的解集为( ) A .(02ln2),B .(0,ln2)C .(ln21),D .(ln2)+∞,【答案】D【分析】构造新函数()()ln ,(0)g x f x x x =+>,利用导数说明其单调性,将)(e 0x f x +>变形为)>(e (2)x g g ,利用函数的单调性即可求解. 【详解】令()()ln ,(0)g x f x x x =+> , 则()11()()xf x g x f x x x'+''=+=,由于()10xf x '+>, 故()0g x '>,故()g x 在(0)+∞,单调递增, 而1(2)(2)ln2ln ln 202g f =+=+= ,由)(e 0x f x +>,得)>(e (2)x g g , ∴e 2x > ,即ln2x > ,∴不等式)(e 0x f x +>的解集为(ln2)+∞,, 故选:D .例26.(2023·全国·高三专题练习)已知e ,3,e a b c πππ===,则它们的大小关系是( ) A .a b c >> B .c b a >> C .b c a >> D .c a b >>【答案】C【分析】由y x π=在区间(0,)+∞上为单调递增函数,可得到b c >,设()eln f x x x =-,利用导数求得函数()f x 单调递增,可得eln 0ππ->,进而得到c a >,即可求解. 【详解】由函数y x π=在区间(0,)+∞上为单调递增函数, 因为3e >,所以3e ππ>,即b c >, 设()eln f x x x =-,可得()e 1f x x'=-, 令()e10f x x'=-=,解得x e =, 当e x >时,0fx,()f x 单调递增,可得()()e 0f f π>=,即eln 0ππ->,即eln ππ>, 两边取e 的指数,可得e e ππ>,即c a >, 所以b c a >>. 故选:C.例27.(2023·江西·赣州市赣县第三中学高三期中(理))设()f x '是函数()f x 的导函数,且()()()3R f x f x x '>∈,1e 3f ⎛⎫= ⎪⎝⎭(e 为自然对数的底数),则不等式()3ln f x x <的解集为( )A .e 0,3⎛⎫ ⎪⎝⎭B .1e ,e 3⎛⎫ ⎪⎝⎭C .(D .e 3⎛ ⎝【答案】C【分析】构造函数()()3exf xg x =,由已知可得函数()g x 在R 上为增函数,不等式()3ln f x x <即为()1ln 3g x g ⎛⎫< ⎪⎝⎭,根据函数的单调性即可得解.【详解】解:令()()3e x f x g x =,则()()()33e xf x f xg x '-'=, 因为()()()3R f x f x x '>∈,所以()()()330e xf x f xg x '-'=>,所以函数()g x 在R 上为增函数, 不等式()3ln f x x <即不等式()3ln <1>0f x x x ⎧⎪⎨⎪⎩,又()()()3ln 3ln ln ln e x f x f x g x x ==,11313e f g ⎛⎫ ⎪⎛⎫⎝⎭== ⎪⎝⎭,所以不等式()3ln f x x <即为()1ln 3g x g ⎛⎫< ⎪⎝⎭,即1ln 3x <,解得0x <<所以不等式()3ln f x x <的解集为(.故选:C.例28.(2023·全国·高三专题练习)已知函数()()()()e 1,1ln xf x xg x x x =+=+,若()()120f x g x =>,则21x x 可取( ) A .1 B .2 C .e D .2e【答案】CD【分析】由()()()ln 1ln ln e 1xg x x x x =+=+,利用同构结合()f x 在(0,)+∞上单调递增,即可得到12ln x x =,则()12111e ,0x x x x x =>,记e(),(0)xh x x x=>,求出()h x '即可判断()h x 在(0,)+∞上的单调性,即可得出21e x x ≥,由此即可选出答案. 【详解】因为()()120f xg x =>,所以120,1x x >>,因为()e ()0e e 111x x xx x x f =+'+++>=恒成立,所以()f x 在(0,)+∞上单调递增,又()()()ln 1ln ln e 1xg x x x x =+=+,因为()()12f x g x =,即()()12ln 12e 1ln e 1x xx x +=+,所以1122ln e xx x x =⇒=,所以()12111e ,0x x x x x =>,记e (),(0)xh x x x=>, 所以2(1)()x e x h x x '-= 当01x <<时,()0h x '<,()h x 单调递减,当1x >时,()0h x '>,()h x 单调递增,所以()(1)e h x h ≥=,即21e x x ≥ 故选:CD.【点睛】本题考查利用导数求函数的最值,属于难题,其中将()()()ln 1ln ln e 1x g x x x x =+=+变形为()()e 1x f x x =+的结构,是解本题的关键.。
含参导数问题常见的分类讨论

题型4.求导后,导函数等于零有实根,需要判断实根是否在定
义域内,从而引发讨论:
例4.设f (x) 1 x2 (a 1)x a ln x,求f (x)的单调减区间。 2
f (x)的定义域为(0,+) 1)a 0时,f(x)<0 0 x 1
f (x) x (a 1) a x
x2 (a+1)x a x
解:f(x)的定义域为R f (x) 3x2 6ax 3
反思:分类点如何确定?
解f (x) 0; f (x) 0? 导函数等于零是否有解
解不等式:3x2 6ax 3 0或3x2 6ax 3 0
=b2 4ac 36(a2 1)
1)当-1 a 1时, 0,f (x) 0解为R, f (x) 0解为
a
a
3)a 0, f (x) 0恒成立
f (x) 0 3)当a 11,即a<2,f(x)0 x<a-1或x>1 f(x)>0 a 1 x 1
反思:讨论点在哪里?
根的大小不确定引发的讨论
题型3.求导后,对于导数最高次项系数影响不等式类型或性质,
从而引发讨论:
例3.(10辽文21)已知函数f(x)=(a+1)lnx+ax2+1. (1)讨论函数f(x)的单调性;
基础回顾:
1.已知函数f (x) ln x x,求函数的单调区间?
基本步骤:
1.求定义域
2.求导函数 f (x)
3.在定义域内解不等式 f (x) 0, f (x) 0
4.根据第三步的结果写出f(x)单调区间
题型1.求导后,需要判断导数等于零是否有实根,从而引发讨论:
例1.求函数f (x) x3 3ax2 3x 1的单调区间。
导数分类讨论解决含参问题(三种常见类型)

导数中分类讨论的三种常见类型高中数学中,分类讨论思想是解决含有参数的复杂数学问题的重要途径,而所谓分类讨论,就是当问题所给的研究对象不能进行统一的研究处理时,对研究对象按照某种标准进行分类,然后对每一类的对象进行分别的研究并得出结论,最后综合各类的研究结果对问题进行整体的解释.几乎所有的高中生都对分类讨论思想有所了解,而能正确运用分类讨论思想解决问题的不到一半,不能运用分类讨论思想解决具体问题的主要原因是对于一个复杂的数学问题不知道该不该去分类以及如何进行合理的分类,下面根据导数中3种比较常见的分类讨论类型谈谈导数中如何把握对参数的分类讨论.类型一:导函数根的大小比较实例1:求函数()321132a f x x x ax a -=+--,x R ∈的单调区间.分析:对于三次或三次以上的函数求单调区间,基本上都是用求导法,所以对函数()321132a f x x x ax a -=+--进行求导可以得到导函数()()'21f x x a x a =+--,观察可知导函数可以因式分解为()()()()'211f x x a x a x a x =+--=-+,由此可知方程()'0f x =有两个实根1x a =,21x =-,由于a 的范围未知,要讨论函数()321132a f x x x ax a -=+--的单调性,需要讨论两个根的大小,所以这里分1a <-,1a =-,1a >-三种情况进行讨论:当1a <-时,()f x ,()'f x 随x 的变化情况如下:x (),a -∞a(),1a --1()1,-+∞()'f x +0_0+()f x 单调递增极大值单调递减极小值单调递增所以,函数()f x 的单调递增区间为(),a -∞和()1,-+∞,单调递减区间为(),1a -.当1a =-时,()'0f x ≥在R 上恒成立,所以函数()f x 的单调递增区间为(),-∞+∞,没有单调递减区间.当1a >-时,()f x ,()'f x 随x 的变化情况如下:x (),1-∞--1()1,a -a(),a +∞()'f x +0_0+()f x 单调递增极大值单调递减极小值单调递增所以,函数()f x 的单调递增区间为(),1-∞-和(),a +∞,单调递减区间为()1,a -.综上所述,当1a <-时,函数()f x 的单调递增区间为(),a -∞和()1,-+∞,单调递减区间为(),1a -;当1a =-时,函数()f x 的单调递增区间为(),-∞+∞,没有单调递减区间;当1a >-时,函数()f x 的单调递增区间为(),1-∞-和(),a +∞,单调递减区间为()1,a -.点评:这道题之所以要分情况讨论,是因为导函数两个根的大小不确定,而两根的大小又会影响到原函数的单调区间,而由于a R ∈,所以要分1a <-,1a =-,1a >-三种情况,这里注意不能漏了1a =-的情况.类型二:导函数的根的存在性讨论实例2:求函数()32f x x ax x =++的单调区间分析:这道题跟实例1一样,可以用求导法讨论单调区间,对函数()32f x x ax x =++进行求导可以得到导函数()'2321f x x ax =++,观察可以发现,该导函数无法因式分解,故无法确定方程23210x ax ++=是否有实根,因此首先得考虑一下方程是否有解,所以我们可以求出根判别式2412a ∆=-,若24120a ∆=-<即a <<23210x ax ++=没有实根,即()'0f x >在R 上恒成立,所以()f x 在R 上单调递增;若24120a ∆=-=即a =,方程23210x ax ++=有两个相等的实根123ax x ==-,即()'0f x ≥在R 上恒成立,所以()f x 在R 上单调递增;若24120a ∆=->即a a <>,则方程23210x ax ++=有两个不同实根,由求根公式可解得13a x --=,23a x -+=,显然12x x <此时()f x ,()'f x 随x 的变化情况如下:x ()1,x -∞1x ()12,x x 2x ()2,x +∞()'f x +0_0+()f x 单调递增极大值单调递减极小值单调递增综上所述,当a ≤≤时,()f x 的单调递增区间为(),-∞+∞,没有单调递减区间;当a a <>时,()f x 的单调递增区间为,3a ⎛---∞ ⎪⎝⎭和,3a ⎛⎫-++∞ ⎪ ⎪⎝⎭,单调递减区间为,33a a ⎛---+ ⎝⎭点评:实例2和实例1都是求三次函数的单调区间,但是两道题分类讨论的情况不一样,实例2主要是因为导函数所对应的方程根的情况未知,所以需要讨论根的存在性问题,而实例1是因为导函数所对应的方程可以因式分解,所以可以确定方程的根肯定是存在的,因此不用再讨论,而需要讨论的是求出来两个根的大小关系,实例2则相反,实例2在方程有两个不同实根的情况下求出来的两根大小已知,所以不用再讨论。
导数中的参数问题(解析版)

【方法综述】导数中的参数问题主要指的是形如“已知不等式恒成立、存在性、方程的根、零点等条件,求解参数的取值或取值范围”.这类问题在近几年的高考中,或多或少都有在压轴选填题或解答题中出现,属于压轴常见题型。
而要解决这类型的题目的关键,突破口在于如何处理参数,本专题主要介绍分离参数法、分类讨论法及变换主元法等,从而解决常见的导数中的参数问题。
【解答策略】一.分离参数法分离参数法是处理参数问题中最常见的一种手段,是把参数和自变量进行分离,分离到等式或不等式的两边(当然部分题目半分离也是可以的),从而消除参数的影响,把含参问题转化为不含参数的最值、单调性、零点等问题,当然使用这种方法的前提是可以进行自变量和参数的分离. 1.形如()()af x g x =或()()af x g x <(其中()f x 符号确定)该类题型,我们可以把参数和自变量进行完全分离,从而把含参数问题转化为不含参数的最值、单调性或图像问题.例1.已知函数432121()ln 432e f x x x ax x x x =-++-在(0,)+∞上单调递增,则实数a 的取值范围是 A .21[,)e e++∞B .(0,]eC .21[2,)e e--+∞ D .[21,)e -+∞【来源】广东省茂名市五校2020-2021学年高三上学期第一次(10月)联考数学(理)试题 【答案】A【解析】32()2ln 0f x x ex ax x '=-+-≥在(0,)+∞上恒成立2ln 2xa ex x x⇔≥+-, 设2ln ()2x p x ex x x =+-,221ln 2()()x e x x p x x-+-'=, 当0x e <<时,()0p x '>;当x e >时,()0p x '<;()p x ∴在(0,)e 单调递增,在(,)e +∞单调递减,21()()p x p e e e∴≤=+,21a e e ∴≥+.故选:A .专题6.2 导数中的参数问题【举一反三】1.(2020·宣威市第五中学高三(理))若函数()f x 与()g x 满足:存在实数t ,使得()()f t g t '=,则称函数()g x 为()f x 的“友导”函数.已知函数21()32g x kx x =-+为函数()2ln f x x x x =+的“友导”函数,则k 的最小值为( ) A .12B .1C .2D .52【答案】C【解析】()1g x kx '=-,由题意,()g x 为函数()f x 的“友导”函数,即方程2ln 1x x x kx +=-有解,故1ln 1k x x x=++, 记1()ln 1p x x x x =++,则22211()1ln ln x p x x x x x-'=+-=+, 当1x >时,2210x x ->,ln 0x >,故()0p x '>,故()p x 递增; 当01x <<时,2210x x-<,ln 0x <,故()0p x '<,故()p x 递减, 故()(1)2p x p ≥=,故由方程1ln 1k x x x=++有解,得2k ≥,所以k 的最小值为2.故选:C. 2.(2020·广东中山纪念中学高三月考)若函数()()()2ln 2010a x x x f x x a x x ⎧-->⎪=⎨++<⎪⎩的最大值为()1f -,则实数a 的取值范围为( )A .20,2e ⎡⎤⎣⎦B .30,2e ⎡⎤⎣⎦C .(20,2e ⎤⎦D .(30,2e ⎤⎦【答案】B【解析】由12f a -=-+() ,可得222alnx x a --≤-+ 在0x > 恒成立, 即为a (1-lnx )≥-x 2,当x e = 时,0e -> 2显然成立;当0x e << 时,有10lnx -> ,可得21x a lnx ≥-,设201x g x x e lnx =-(),<<,222(1)(23)(1)(1)x lnx x x lnx g x lnx lnx (),---'==-- 由0x e << 时,223lnx << ,则0g x g x ()<,()'在0e (,)递减,且0g x ()< , 可得0a ≥ ;当x e > 时,有10lnx -< ,可得21x a lnx ≤- , 设22(23)1(1)x x lnx g x x e g x lnx lnx -='=--(),>,(), 由32 e x e << 时,0g x g x ()<,()' 在32 e e (,)递减, 由32x e >时,0g x g x '()>,() 在32 ,x e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭递增, 即有)g x ( 在32x e = 处取得极小值,且为最小值32e , 可得32a e ≤ ,综上可得302a e ≤≤ .故选B .3.(2020湖南省永州市高三)若存在,使得成立,则实数的取值范围是( )A .B .C .D .【答案】D 【解析】原不等式等价于:令,则存在,使得成立又 当时,,则单调递增;当时,,则单调递减,,即当且仅当,即时取等号,即,本题正确选项:2.形如()(),f x a g x =或()()af x g x <(其中(),f x a 是关于x 一次函数)该类题型中,参数与自变量可以半分离,等式或不等式一边是含有参数的一次函数,参数对一次函数图像的影响是比较容易分析的,故而再利用数形结合思想就很容易解决该类题目了.【例2】已知函数2ln 1()x mx f x x+-=有两个零点a b 、,且存在唯一的整数0(,)x a b ∈,则实数m 的取值范围是( )A .0,2e ⎛⎫ ⎪⎝⎭B .ln 2,14e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭ C .ln 3,92e e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭ D .ln 2e 0,4⎛⎫ ⎪⎝⎭【答案】B【解析】由题意2ln 1()0x mx f x x+-==,得2ln 1x m x +=, 设2ln 1()(0)x h x x x +=>,求导4332(ln 1)12(ln 1)(2ln 1)()x x x x x h x x x x-+-+-+'=== 令()0h x '=,解得12x e -=当120x e -<<时,()0h x '>,()h x 单调递增;当12x e ->时,()0h x '<,()h x 单调递减; 故当12x e -=时,函数取得极大值,且12()2e h e -=又1=x e时,()0h x =;当x →+∞时,2ln 10,0x x +>>,故()0h x →; 作出函数大致图像,如图所示:又(1)1h =,ln 21ln 2(2)44eh +== 因为存在唯一的整数0(,)x a b ∈,使得y m =与2ln 1()x h x x+=的图象有两个交点, 由图可知:(2)(1)h m h ≤<,即ln 214em ≤< 故选:B.【方法点睛】已知函数有零点(方程有根)求参数值(取值范围)常用的方法: (1)直接法:直接求解方程得到方程的根,再通过解不等式确定参数范围; (2)分离参数法:先将参数分离,转化成求函数的值域问题加以解决;(3)数形结合法:先对解析式变形,进而构造两个函数,然后在同一平面直角坐标系中画出函数的图象,利用数形结合的方法求解. 【举一反三】1.(2020·重庆市第三十七中学校高三(理))已知函数32()32f x x x ax a =-+--,若刚好有两个正整数(1,2)i x i =使得()0i f x >,则实数a 的取值范围是( )A .20,3⎡⎫⎪⎢⎣⎭B .20,3⎛⎤ ⎥⎦⎝C .2,13⎡⎫⎪⎢⎣⎭D .1,13⎡⎫⎪⎢⎣⎭【答案】A【解析】令32()3,()(2)()()()g x x x h x a x f x g x h x =-+=+∴=-,且2'()36g x x x =-+, 因为刚好有两个正整数(1,2)i x i =使得()0i f x >,即()()i i g x h x >, 作出(),()g x h x 的图象,如图所示,其中()h x 过定点(2,0)-,直线斜率为a ,由图可知,203a ≤≤时, 有且仅有两个点()()1,2,2,4满足条件, 即有且仅有121,2x x ==使得()0i f x >. 实数a 的取值范围是20,3⎛⎤ ⎥⎦⎝,故选:A2(2020济宁市高三模拟)已知当时,关于的方程有唯一实数解,则所在的区间是( ) A .(3,4) B .(4,5)C .(5,6)D .(6.7)【答案】C 【解析】由xlnx+(3﹣a )x+a =0,得,令f (x )(x >1),则f′(x ).令g (x )=x ﹣lnx ﹣4,则g′(x )=10,∴g(x )在(1,+∞)上为增函数, ∵g(5)=1﹣ln5<0,g (6)=2﹣ln6>0, ∴存在唯一x 0∈(5,6),使得g (x 0)=0,∴当x∈(1,x 0)时,f′(x )<0,当x∈(x 0,+∞)时,f′(x )>0. 则f (x )在(1,x 0)上单调递减,在(x 0,+∞)上单调递增.∴f(x)min=f(x0).∵﹣4=0,∴,则∈(5,6).∴a所在的区间是(5,6).故选:C3.(2020蚌埠市高三)定义在上的函数满足,且,不等式有解,则正实数的取值范围是()A.B.C.D.【答案】C【解析】因为,故,因,所以即.不等式有解可化为即在有解.令,则,当时,,在上为增函数;当时,,在上为减函数;故,所以,故选C.二.分类讨论法分类讨论法是指通过分析参数对函数相应性质的影响,然后划分情况进行相应分析,解决问题的方法,该类方法的关键是找到讨论的依据或分类的情况,该方法一般在分离参数法无法解决问题的情况下,才考虑采用,常见的有二次型和指对数型讨论. 1.二次型根的分布或不等式解集讨论该类题型在进行求解过程,关键步骤出现求解含参数二次不等式或二次方程, 可以依次考虑依次根据对应定性(若二次项系数含参),开口,判别式,两根的大小(或跟固定区间的端点比较)为讨论的依据,进行分类讨论,然后做出简图即可解决.【例3】(2020·全国高三专题)函数()()23xf x x e =-,关于x 的方程()()210fx mf x -+=恰有四个不同实数根,则正数m 的取值范围为( ) A .()0,2 B .()2,+∞C .3360,6e e ⎛⎫+ ⎪⎝⎭D .336,6e e ⎛⎫++∞ ⎪⎝⎭【答案】D 【解析】【分析】利用导函数讨论函数单调性与极值情况,转化为讨论210t mt -+=的根的情况,结合根的分布求解.【详解】()()()()22331x xx x e x f e x x =+-=+-',令()0f x '=,得3x =-或1x =,当3x <-时,()0f x '>,函数()f x 在(),3-∞-上单调递增,且()0f x >; 当31x -<<时,()0f x '<,函数()f x 在()3,1-上单调递减; 当1x >时,()0f x '>,函数()f x 在()1,+∞上单调递增. 所以极大值()363f e-=,极小值()12f e =-,作出大致图象:令()f x t =,则方程210t mt -+=有两个不同的实数根,且一个根在360,e ⎛⎫ ⎪⎝⎭内,另一个根在36,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭内, 或者两个根都在()2,0e -内.因为两根之和m 为正数,所以两个根不可能在()2,0e -内.令()21g x x mx =-+,因为()010g =>,所以只需360g e ⎛⎫< ⎪⎝⎭,即6336610m e e -+<,得3366e m e >+,即m 的取值范围为336,6e e ⎛⎫++∞ ⎪⎝⎭.故选:D【举一反三】1.(2020·湖南衡阳市一中高三月考(理))已知函数()f x kx =,ln ()xg x x=,若关于x 的方程()()f x g x =在区间1[,]e e内有两个实数解,则实数k 的取值范围是( )A .211[,)2e eB .11(,]2e eC .21(0,)e D .1(,)e+∞【答案】A【解析】易知当k ≤0时,方程只有一个解,所以k >0.令2()ln h x kx x =-,2121(21)(21)()2kx k x k x h x kx x x x--+=-==', 令()0h x '=得12x k =,12x k=为函数的极小值点, 又关于x 的方程()f x =()g x 在区间1[,]e e内有两个实数解,所以()01()01()02112h e h e h k e ek ≥⎧⎪⎪≥⎪⎪⎨<⎪⎪⎪<<⎪⎩,解得211[,)2k e e ∈,故选A.2.(2020扬州中学高三模拟)已知函数有两个不同的极值点,,若不等式恒成立,则实数的取值范围是_______.【答案】【解析】∵,∴.∵函数有两个不同的极值点,,∴,是方程的两个实数根,且,∴,且,解得.由题意得.令,则,∴在上单调递增,∴.又不等式恒成立,∴,∴实数的取值范围是.故答案为.2.指数对数型解集或根的讨论该类题型在进行求解过程,关键步骤出现求解含参指对数型不等式或方程, 可以依次考虑依次根据对应指对数方程的根大小(或与固定区间端点的大小)为讨论的依据,进行分类讨论. 即可解决.【例4】(2020•泉州模拟)已知函数f (x )=ae x ﹣x ﹣ae ,若存在a ∈(﹣1,1),使得关于x 的不等式f (x ) ﹣k ≥0恒成立,则k 的取值范围为( ) A .(﹣∞,﹣1] B .(﹣∞,﹣1)C .(﹣∞,0]D .(﹣∞,0)【答案】A【解析】不等式f (x )﹣k ≥0恒成立,即k ≤f (x )恒成立; 则问题化为存在a ∈(﹣1,1),函数f (x )=ae x ﹣x ﹣ae 有最小值,又f ′(x )=ae x ﹣1,当a ∈(﹣1,0]时,f ′(x )≤0,f (x )是单调减函数,不存在最小值; 当a ∈(0,1)时,令f ′(x )=0,得e x =,解得x =﹣lna , 即x =﹣lna 时,f (x )有最小值为f (﹣lna )=1+lna ﹣ae ; 设g (a )=1+lna ﹣ae ,其中a ∈(0,1),则g ′(a )=﹣e ,令g ′(a )=0,解得a =,所以a ∈(0,)时,g ′(a )>0,g (a )单调递增;a ∈(,1)时,g ′(a )<0,g (a )单调递减;所以g (a )的最大值为g ()=1+ln ﹣•e =﹣1; 所以存在a ∈(0,1)时,使得关于x 的不等式f (x )﹣k ≥0恒成立,则k 的取值范围是(﹣∞,﹣1].故选:A . 【举一反三】1.函数()()211,12x f x x e kx k ⎛⎫⎛⎤=--∈⎪⎥⎝⎦⎝⎭,则()f x 在[]0,k 的最大值()h k =( ) A . ()32ln22ln2-- B . 1- C . ()22ln22ln2k -- D . ()31k k e k --【答案】D2.(2020·浙江省杭州第二中学高三期中)已知函数()f x 的图象在点()00,x y 处的切线为():l y g x =,若函数()f x 满足x I ∀∈(其中I 为函数()f x 的定义域,当0x x ≠时,()()()00f x g x x x -->⎡⎤⎣⎦恒成立,则称0x 为函数()f x 的“转折点”,已知函数()2122x f x e ax x =--在区间[]0,1上存在一个“转折点”,则a 的取值范围是 A .[]0,e B .[]1,eC .[]1,+∞D .(],e -∞ 【答案】B【解析】由题可得()2xf x e ax =--',则在()00,x y 点处的切线的斜率()0002xk f x e ax ==--',0200122x y e ax x =--,所以函数()f x 的图象在点()00,x y 处的切线方程为:00200001(2)(2)()2x x y e ax x e ax x x ---=---,即切线()00200001:=(2)()+22x xl y g x e ax x x e ax x =-----,令()()()h x f x g x =-, 则002200011()2(2)()222x x xh x e ax x e ax x x e ax x =-------++,且0()0h x = 0000()2(2)=+x x x x h x e ax e ax e ax e ax =-------',且0()0h x '=,()x h x e a ='-',(1)当0a ≤时,()0xh x e a =-'>',则()h x '在区间[]0,1上单调递增,所以当[)00,x x ∈,0()()0h x h x ''<=,当(]0,1x x ∈,0()()0h x h x ''>=,则()h x 在区间[)00,x 上单调递减,0()()0h x h x >=,在(]0,1x 上单调递增,0()()0h x h x >=所以当[)00,x x ∈时,0()()0h x x x -<,不满足题意,舍去,(2)当01a <<时, ()0xh x e a =-'>'([]0,1x ∈),则()h x '在区间[]0,1上单调递增,所以当[)00,x x ∈,0()()0h x h x ''<=,当(]0,1x x ∈,0()()0h x h x ''>=,则()h x 在区间[)00,x 上单调递减,0()()0h x h x >=,在(]0,1x 上单调递增,0()()0h x h x >=,所以当[)00,x x ∈时,0()()0h x x x -<,不满足题意,舍去,(3)当1a =,()10x h x e =-'≥'([]0,1x ∈),则()h x '在区间[]0,1上单调递增,取00x =,则()10x h x e x =-->',所以()h x 在区间(]0,1上单调递增,0()()0h x h x >=,当00x x ≠=时,0()()0h x x x ->恒成立,故00x =为函数()2122x f x e ax x =--在区间[]0,1上的一个“转折点”,满足题意。
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成都七中 数学组 祁祖海
例.设f ( x)= 1 x2 (a 1)x a ln x (a 0),求f ( x)的单减区间. 2
解:f ( x)=x (a 1) a x
2)当a 1,f ( x) 0,
f ( x)= x2 (a 1)x a x
1)当a 1时, f ( x) 1 1 0, 1 0
a f ( x)在(0, 1 1)单增,
f ( x)在[0, )上单减,
a
f ( x) f (0)=0,满足题设;
f ( x) f (0) 0,
由题设知,ln(1 1) a 1,即a 0, 不满足题设.
综上,f
( x)min
e a, a a lna,
a e, a e.
其实,当a e时,a e,且x 1, f ( x) e x a e x e e1 e 0.
思考:导数问题中常见分类关键点有哪些 1.导数零点是否存在? 2.导数零点是否在定义域内? 3.导数零点在定义域内有几个,大小如何?
f ( x)无单减区间; 3)当a 1,
f ( x)= ( x 1)( x a) ( x 0) x
f ( x) 0 1 x a,
1)当0<a 1,
Байду номын сангаас
f ( x)的单减区间为(1,a).
f ( x) 0 a x 1,
f ( x)的单减区间为(a,1); 综上,L
f ( x)min =f (1)= e a; 2) 当0<a e,
x (lna,), f ( x) 0, f ( x)在(ln a,+)单增,
lna 1, f ( x) 0, f ( x)min =f (ln a)= a a lna.
f f
( x)在[1,+)单增, ( x)min =f (1)= e a;
2)当0<a 1时,
a[ x ( 1 1)]
f ( x)
a
1 x
综上,a 1.
小结: 1.导数含参分类问题,关键要找到分类界点;
2.与导数有关的含参不等式恒成立问题, 本质上是函数最值问题,注意减少分类.
Thanks all !
提醒:导函数的走势(符号)示意图非常重要!!!
练2.当x 0时,不等式ln(1 x) ax 恒成立,求a的取值范围.
解:令f ( x) ln(1 x) ax f ( x) 1 a ax 1 a
1 1 0, a
1 x
1 x
x (0, 1 1), f ( x) 0,
思考:当a 1时, f ( x)的单增区间是什么?
练1.求f ( x)=ex ax 在[1,+)上的最小值.
解:f ( x)=e x a
3) 当a e, lna 1,
1) 当a 0, f ( x) 0, x (1,lna), f ( x) 0,
f ( x)在[1,+)单增, f ( x)在(1,ln a)单减,