(浙江专版)201X年高中数学 复习课(一)导数及其应用学案 新人教A版选修2-2

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高中数学《第三章 导数及其应用》复习学案 新人教A版选修

高中数学《第三章 导数及其应用》复习学案 新人教A版选修

高中数学《第三章导数及其应用》复习学案新人教A版选修一、知识点梳理(1)平均变化率:对于一般的函数,在自变量从变化到的过程中,若设, 则函数的平均变化率为(2)导数的概念一般的,定义在区间(,)上的函数,,当无限趋近于0时,无限趋近于一个固定的常数A,则称在处可导,并称A为在处的导数,记作或(3)导数的几何意义函数y=f(x)在x=x0处的导数等于在该点处的切线的。

基本初等函数的导数公式表及求导法则(默写)(5)函数单调性与导数:在某个区间内,如果,那么函数在这个区间内;如果,那么函数在这个区间内、说明:(1)特别的,如果,那么函数在这个区间内是常函数、(6)求解函数单调区间的步骤:(7)求可导函数f(x)的极值的步骤: 注:列成表格后,检查f′(x)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;如果左负右正,那么f(x)在这个根处取得;如果左右不改变符号,那么f(x)在这个根处无极值(8)函数的最值:一般地,在闭区间上函数的图像是一条连续不断的曲线,那么函数在上必有、二、典型例题1、曲线y=在点(1,-1)处的切线方程为()A、y=x-2B、y=-3x+2C、y=2x-3D、y=-2x+12、函数在区间 ( )(A)上单调递减 (B)上单调递减 (C)上单调递减 (D)上单调递增3、若函数在处有极大值,则常数的值为_________;4、函数的一个单调递增区间是()(A)(B)(C)(D)5、函数的极值是6、已知函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象如下,则( )A、函数f(x)有1个极大值点,1个极小值点B、函数f(x)有2个极大值点,2个极小值点C、函数f(x)有3个极大值点,1个极小值点D、函数f(x)有1个极大值点,3个极小值点7、求函数y=x2(x-3)的减区间8、函数的极大值为6,极小值为2,(Ⅰ)求实数的值、(Ⅱ)求的单调区间、9、已知在时取得极值,且、Ⅰ、试求常数a、b、c的值;Ⅱ、试判断是函数的极小值点还是极大值点,并说明理由、。

高中数学第三章导数及其应用3.1.3导数的几何意义学案新人教A版选修1_1

高中数学第三章导数及其应用3.1.3导数的几何意义学案新人教A版选修1_1

3.1.3 导数的几何意义内容 标 准学 科 素 养 1.了解导函数的概念,理解导数的几何意义. 2.会求简单函数的导函数.3.根据导数的几何意义,会求曲线上某一点处的切线方程.利用数学抽象 发展逻辑推理 提高数学运算授课提示:对应学生用书第53页[基础认识]知识点一 导数的几何意义导数f ′(x 0)表示函数f (x )在x =x 0处的瞬时变化率,反映了函数f (x )在x =x 0附近的变化情况.那么,导数f ′(x 0)的几何意义是什么呢?如图,当点P n (x n ,f (x n ))(n =1,2,3,4)沿着曲线f (x )趋近于点P (x 0,f (x 0))时,割线PP n 的变化趋势是什么?预习教材P 76-79,思考并完成以下问题提示:当点P n 趋近于点P 时,割线PP n 趋近于确定的位置,这个确定位置的直线PT 称为点P 处的切线.割线PP n 的斜率是k n =f (x n )-f (x 0)x n -x 0.当点P n 无限趋近于点P 时,k n 无限趋近于切线PT 的斜率.因此,函数f (x )在x =x 0处的导数就是切线PT 的斜率k ,即k =limΔx →0f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx=f ′(x 0).知识梳理(1)导数的几何意义函数f(x)在x=x0处的导数就是切线PT的斜率k,即k=f′(x0)=limΔx→0f(x0+Δx)-f(x0)Δx.(2)切线方程:曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线方程为y-f(x0)=f′(x0)(x-x0).特别提醒:曲线的切线并不一定与曲线只有一个交点,可能有多个,甚至可以无穷多.与曲线只有一个公共点的直线也不一定是曲线的切线.知识点二导函数的概念知识梳理从求函数f(x)在x=x0处导数的过程可以看到,当x=x0时,f′(x0)是一个确定的数.这样,当x变化时,f′(x)便是x的一个函数,我们称它为f(x)的导函数(简称导数).y=f(x)的导函数有时也记作y′.即f′(x)=y′=limΔx→0f(x+Δx)-f(x)Δx.[自我检测]1.已知曲线y=2x2上一点A(2,8),则点A处的切线斜率为()A.4B.16C.8 D.2答案:C2.曲线y=2x2+1在点P(-1,3)处的切线方程为________.答案:4x+y+1=0授课提示:对应学生用书第54页探究一导数几何意义的应用[阅读教材P77例2]如图,它表示跳水运动中高度随时间变化的函数h(t)=-4.9t2+6.5t +10的图象.根据图象,请描述、比较曲线h(t)在t0,t1,t2附近的变化情况.题型:导数几何意义的应用.方法步骤:①分别观察得出h(t)在t0,t1,t2处的导数,即切线的斜率的大小.②导数是刻画函数的变化快慢情况的量.③得出t0处h(t)几乎没有升降.又∵h′(t1)<h′(t2)<0,∴h(t)在t1附近比在t2附近下降得缓慢.[例1]如图表示物体运动的位移随时间变化的函数f(t)=4t-2t2的图象,试根据图象,描述、比较曲线f(t)在t0,t1,t2附近的变化情况,并求出t=2时的切线方程.[解析]用曲线f(t)在t0,t1,t2处的切线,刻画曲线f(t)在t0,t1,t2附近的变化情况.(1)当t=t0时,曲线f(t)在t0处的切线l0平行于x轴,所以,在t=t0附近曲线比较平坦,几乎没有升降;(2)当t=t1时,曲线f(t)在t1处的切线l1的斜率f′(t1)<0,所以,在t=t1附近曲线下降,即函数f(t)在t=t1附近单调递减;(3)当t=t2时,曲线f(t)在t2处的切线l2的斜率f′(t2)<0,所以,在t=t2附近曲线下降,即函数f(t)在t=t2附近也单调递减.由图象可以看出,直线l1的倾斜程度小于直线l2的倾斜程度,说明曲线f(t)在t1附近比在t2附近下降得缓慢;(4)当t=2时,f(2)=0.在t=2时的切线的斜率k=f′(2)=limΔx→0f(2+Δt)-f(2)Δt=limΔx→04(2+Δt)-2(2+Δt)2-8+8Δt=limΔx→04Δt-2(Δt)2-8ΔtΔt=limΔx→0(-2Δt-4)=-4.所以切线的方程为y=-4(x-2),即4x+y-8=0.方法技巧函数y=f(x)在点P处的切线的斜率,即函数y=f(x)在点P处的导数,反映了曲线在点P处的变化率.一般地,切线的斜率的绝对值越大,变化率就越大,曲线的变化就越快,弯曲程度越大;切线斜率的绝对值越小,变化率就越小,曲线的变化就越慢,弯曲程度越小,即曲线比较平缓;反之,由曲线在点P附近的平缓、弯曲程度,可以判断函数在P 处的切线的斜率的大小.跟踪探究1.已知函数f (x )的图象如图所示,f ′(x )是f (x )的导函数,则下列结论正确的是( )A .0<f ′(2)<f ′(3)<f (3)-f (2)B .0<f ′(3)<f (3)-f (2)<f ′(2)C .0<f ′(3)<f ′(2)<f (3)-f (2)D .0<f (3)-f (2)<f ′(2)<f ′(3)解析:从图象上可以看出f (x )在x =2处的切线的斜率比在x =3处的斜率大,且均为正数,所以有0<f ′(3)<f ′(2),此两点处的斜率f (3)-f (2)3-2比f (x )在x =2处的切线的斜率小,比f (x )在x =3处的切线的斜率大,所以0<f ′(3)<f (3)-f (2)<f ′(2),故选B.答案:B探究二 求曲线在某点处的切线方程[教材P 110复习参考题A 组1题]已知点P 和点Q 是曲线y =x 2-2x -3上的两点,且点P 的横坐标是1,点Q 的横坐标是4,求:(1)割线PQ 的斜率; (2)点P 处的切线方程.解析:(1)由题可知P (1,-4),Q (4,5), ∴k PQ =93=3.∴割线PQ 的斜率为3.(2)点P 处切线的斜率k =y ′|x =1=limΔx →0 (1+Δx )2-2(1+Δx )-3-(12-2-3)Δx=limΔx →0Δx =0, 当x =1时y =-4, ∴P 处切线方程为y =-4.[例2] 求曲线y =1x在点⎝⎛⎭⎫2,12处的切线方程. [解析] 因为y ′|x =2=limΔx →012+Δx -12Δx =limΔx →0-12(2+Δx )=-14,所以这条曲线在点⎝⎛⎭⎫2,12处的切线斜率为-14,由直线的点斜式方程可得切线方程为y -12=-14(x -2),即x +4y -4=0.方法技巧 求曲线在某点处的切线方程的步骤 求斜率―→求出曲线在点(x 0,f (x 0))处切线的斜率f ′(x 0)→用点斜式y -f (x 0)=f ′(x 0)(x -x 0)写出切线方程变形式―→将点斜式变为一般式跟踪探究 2.曲线y =x 2+1在点P (2,5)处的切线与y 轴交点的纵坐标是________. 解析:k =limΔx →0 (2+Δx )2+1-22-1Δx=limΔx →0(Δx +4)=4, ∴曲线在P 处的切线方程为y -5=4(x -2), 即y =4x -3, 令x =0得y =-3,∴切线与y 轴交点的纵坐标是-3. 答案:-33.若曲线y =x 3+3ax 在某点处的切线方程为y =3x +1,求a 的值. 解析:∵y =x 3+3ax .∴y ′=limΔx →0 (x +Δx )3+3a (x +Δx )-x 3-3ax Δx=limΔx →0 3x 2Δx +3x (Δx )2+(Δx )3+3aΔx Δx=limΔx →0[3x 2+3x Δx +(Δx )2+3a ]=3x 2+3a . 设曲线与直线相切的切点为P (x 0,y 0),结合已知条件,得⎩⎪⎨⎪⎧3x 20+3a =3,x 30+3ax 0=y 0=3x 0+1,解得⎩⎨⎧a =1-322,x 0=-342,∴a =1-322. 探究三 求曲线过某点的切线[例3] 已知曲线y =2x 2-7,求曲线过点P (3,9)的切线方程. [解析] y ′=limΔx →0ΔyΔx=limΔx →0 [2(x +Δx )2-7]-(2x 2-7)Δx =limΔx →0 (4x +2Δx )=4x . 由于点P (3,9)不在曲线上.设所求切线的切点为A (x 0,y 0),则切线的斜率k =4x 0, 故所求的切线方程为y -y 0=4x 0(x -x 0), 将P (3,9)及y 0=2x 20-7代入上式,得9-(2x 20-7)=4x 0(3-x 0). 解得x 0=2或x 0=4,所以切点为(2,1)或(4,25). 从而所求切线方程为8x -y -15=0或16x -y -39=0. 方法技巧 求曲线y =f (x )过点P (x 0,y 0)的切线方程的步骤(1)设切点为A (x A ,f (x A )),求切线的斜率k =f ′(x A ),写出切线方程.(2)把P (x 0,y 0)的坐标代入切线方程,建立关于x A 的方程,解得x A 的值,进而求出切线方程.跟踪探究 4.求过点A (2,0)且与曲线y =1x相切的直线方程.解析:易知点(2,0)不在曲线上,故设切点为P (x 0,y 0),由 y ′|x =x 0=lim Δx →0 1x 0+Δx -1x 0Δx =-1x 20, 得所求直线方程为y -y 0=-1x 20(x -x 0).由点(2,0)在直线上,得x 20y 0=2-x 0,再由P (x 0,y 0)在曲线上,得x 0y 0=1,联立可解得x 0=1,y 0=1,所求直线方程为x +y -2=0.授课提示:对应学生用书第55页[课后小结](1)导数f ′(x 0)的几何意义是曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线的斜率,即k =limΔx →0f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx=f ′(x 0),物理意义是运动物体在某一时刻的瞬时速度.(2)“函数f (x )在点x 0处的导数”是一个数值,不是变数,“导函数”是一个函数,二者有本质的区别,但又有密切关系,f ′(x 0)是其导数y =f ′(x )在x =x 0处的一个函数值.(3)利用导数求曲线的切线方程,要注意已知点是否在曲线上.如果已知点在曲线上,则以该点为切点的切线方程为y -f (x 0)=f ′(x 0)(x -x 0);若已知点不在切线上,则设出切点(x 0,f (x 0)),表示出切线方程,然后求出切点.[素养培优]切线问题中忽视切点的位置致误求过曲线f (x )=x 3-2x 上的点(1,-1)的切线方程.易错分析 求过一点P 的曲线的切线方程,该点P 不一定是切点,易把P 点当作切点求解致误.考查数学抽象及逻辑推理的数学素养.自我纠正 设P (x 0,y 0)为切点, f ′(x 0)=limΔx →0 f (x 0+Δx )-f (x 0)Δx=limΔx →0 (x 0+Δx )3-2(x 0+Δx )-x 30+2x 0Δx=3x 20-2,所以切线方程为y -y 0=(3x 20-2)(x -x 0),即y -(x 30-2x 0)=(3x 20-2)(x -x 0).又知切线过点(1,-1),所以-1-(x 30-2x 0)=(3x 20-2)(1-x 0).解得x 0=1或x 0=-12.故所求切线方程为y -(1-2)=(3-2)(x -1), 或y -⎝⎛⎭⎫-18+1=⎝⎛⎭⎫34-2⎝⎛⎭⎫x +12, 即x -y -2=0或5x +4y -1=0.。

高中数学 第一章 导数及其应用 1.1.3 导数的几何意义学案 新人教A版选修2-2-新人教A版高二

高中数学 第一章 导数及其应用 1.1.3 导数的几何意义学案 新人教A版选修2-2-新人教A版高二

1.1.3 导数的几何意义1.理解曲线的切线的含义.2.理解导数的几何意义.3.会求曲线在某点处的切线方程.4.理解导函数的定义,会用定义法求简单函数的导函数.1.导数的几何意义(1)切线的定义如图,对于割线PP n,当点P n趋近于点P时,割线PP n趋近于确定的位置,这个确定位置的直线PT称为点P 处的切线.(2)导数的几何意义当点P n无限趋近于点P时,k n无限趋近于切线PT的斜率.因此,函数f(x)在x=x0处的导数就是切线PT的斜率k,即k=limΔx→0f(x0+Δx)-f(x0)Δx=f′(x0).2.导函数的概念(1)定义:当x变化时,f′(x)便是x的一个函数,我们称它为f(x)的导函数(简称导数).(2)记法:f′(x)或y′,即f′(x)=y′=limΔx→0f(x+Δx)-f(x)Δx.1.此处切线定义与以前所学过的切线定义的比较(1)初中我们学习过圆的切线:直线和圆有唯一的公共点时,称直线和圆相切,唯一的公共点叫做切点,直线叫做圆的切线.但因为圆是一种特殊的曲线,所以圆的切线定义不适用于一般的曲线.如图中的曲线C ,直线l 1与曲线C 有唯一的公共点M ,但l 1不是曲线C 的切线;l 2虽然与曲线C 有不止一个公共点,但l 2是曲线C 在点N 处的切线.(2)此处是通过逼近方法,将割线趋近于确定的位置的直线定义为切线,适用于各种曲线.所以这种定义才真正反映了切线的本质.2.函数f (x )在x =x 0处的导数f ′(x 0)、导函数f ′(x )之间的区别与联系区别:(1)f ′(x 0)是在x =x 0处函数值的改变量与自变量的改变量之比的极限,是一个常数,不是变量.(2)f ′(x )是函数f (x )的导数,是对某一区间内任意x 而言的,即如果函数y =f (x )在开区间(a ,b )内的每点处都有导数,此时对于每一个x ∈(a ,b ),都对应着一个确定的导数f ′(x ),从而构成了一个新的函数——导函数f ′(x ).联系:函数f (x )在x =x 0处的导数f ′(x 0)就是导函数f ′(x )在x =x 0处的函数值.这也是求函数在x =x 0处的导数的方法之一.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)函数在一点处的导数f ′(x 0)是一个常数.( )(2)函数y =f (x )在点x 0处的导数f ′(x 0)就是导函数f ′(x )在点x =x 0处的函数值.( )(3)函数f (x )=0没有导数.( )(4)直线与曲线相切,则直线与该曲线只有一个公共点.( ) 答案:(1)√ (2)√ (3)× (4)×如图,直线l 是曲线y =f (x )在x =4处的切线,则f ′(4)=( ) A. 12 B .3 C .4D .5解析:选A.根据导数的几何意义知f ′(4)是曲线y =f (x )在x =4处的切线的斜率k ,注意到k =5-34-0=12,所以f ′(4)=12.已知y =f (x )的图象如图,则f ′(x A )与f ′(x B )的大小关系是( )A .f ′(x A )>f ′(xB ) B .f ′(x A )<f ′(x B )C .f ′(x A )=f ′(x B )D .不能确定解析:选B.由图可知,曲线在点A 处的切线的斜率比曲线在点B 处的切线的斜率小,结合导数的几何意义知f ′(x A )<f ′(x B ),选 B.曲线y =-2x 2+1在点(0,1)处的切线的斜率是________. 解析:因为Δy =-2(Δx )2,所以Δy Δx =-2Δx ,lim Δx →0Δy Δx =lim Δx →0(-2Δx )=0,由导数的几何意义知切线的斜率为0.答案:0探究点1 求曲线在定点处的切线方程求曲线y =2x -x 3在点(-1,-1)处的切线方程. 【解】 因为y ′=lim Δx →02(x +Δx )-(x +Δx )3-2x +x3Δx=lim Δx →0[2-3x 2-3x Δx -(Δx )2]=2-3x 2.所以y ′|x =-1=2-3(-1)2=2-3=-1.所以切线方程为y -(-1)=-[x -(-1)], 即x +y +2=0.求过点(-1,-2)且与曲线y =2x -x 3相切的直线方程.解:y ′=lim Δx →0Δy Δx =lim Δx →02(x +Δx )-(x +Δx )3-2x +x 3Δx =lim Δx →0[2-3x 2-3x Δx -(Δx )2]=2-3x 2.设切点坐标为(x 0,2x 0-x 30),则切线方程为y -2x 0+x 30=(2-3x 20)(x -x 0). 因为切线过点(-1,-2),所以-2-2x 0+x 30=(2-3x 20)·(-1-x 0), 即2x 30+3x 20=0,解得x 0=0或x 0=-32.所以切点坐标为(0,0)或⎝ ⎛⎭⎪⎫-32,38. 当切点坐标为(0,0)时,切线斜率k =-2-0-1-0=2,切线方程为y =2x ;当切点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫-32,38时,切线斜率k =38-(-2)-32-(-1)=-194,切线方程为y +2=-194(x +1),即19x +4y +27=0.综上可知,过点(-1,-2)且与曲线y =2x -x 3相切的直线方程为y =2x 或19x +4y +27=0.解决曲线的切线问题的思路(1)求曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线方程,即点P 的坐标既满足曲线方程,又满足切线方程时,若点P 处的切线斜率存在,则点P 处的切线方程为y =f ′(x 0)(x -x 0)+f (x 0);若曲线y =f (x )在点P 处的切线斜率不存在(此时切线平行于y 轴),则点P 处的切线方程为x =x 0.(2)若切点未知,则需设出切点坐标,再根据题意列出关于切点横坐标的方程,最后求出切点纵坐标及切线的方程,此时求出的切线方程往往不止一个.已知曲线C :y =x 3.(1)求曲线C 上横坐标为1的点处的切线方程;(2)试问(1)中的切线与曲线C 是否还有其他的公共点?若有,求出公共点的坐标;若没有,说明理由.解:(1)将x =1代入曲线C 的方程得y =1,所以切点为(1,1). Δy Δx =(1+Δx )3-13Δx =3Δx +3(Δx )2+(Δx )3Δx =3+3Δx +(Δx )2, 当Δx 趋近于0时,ΔyΔx 趋近于3,所以y ′|x =1=3.故所求切线方程为y -1=3(x -1),即3x -y -2=0.(2)由⎩⎪⎨⎪⎧3x -y -2=0,y =x 3,可得(x -1)2(x +2)=0, 解得x 1=1,x 2=-2.从而求得公共点为(1,1),(-2,-8).故(1)中的切线与曲线C 的公共点除切点(1,1)外,还有点(-2,-8). 探究点2 求切点坐标在曲线y =x 2上取一点,使得在该点处的切线: (1)平行于直线y =4x -5; (2)垂直于直线2x -6y +5=0; (3)倾斜角为135°.分别求出满足上述条件的点的坐标.【解】 设y =f (x ),则f ′(x )=lim Δx →0f (x +Δx )-f (x )Δx =lim Δx →0(x +Δx )2-x2Δx =limΔx →0(2x +Δx )=2x .设P (x 0,y 0)是满足条件的点.(1)因为点P 处的切线与直线y =4x -5平行,所以2x 0=4,解得x 0=2,所以y 0=4,即P (2,4).(2)因为点P 处的切线与直线2x -6y +5=0垂直,且直线2x -6y +5=0的斜率为13,所以2x 0·13=-1,解得x 0=-32,所以y 0=94,即P ⎝ ⎛⎭⎪⎫-32,94. (3)因为点P 处的切线的倾斜角为135°,所以切线的斜率为tan 135°=-1,即2x 0=-1,解得x 0=-12,所以y 0=14,即P ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,14.求满足某条件的曲线的切点坐标的步骤(1)先设切点坐标(x 0,y 0). (2)求导函数f ′(x ). (3)求切线的斜率f ′(x 0).(4)由斜率间的关系列出关于x 0的方程,解方程求x 0.(5)点(x 0,y 0)在曲线f (x )上,将(x 0,y 0)代入求y 0得切点坐标.1.已知曲线y =x 24的一条切线的斜率为12,则切点的横坐标为( )A .1B .2C .3D .4解析:选A.因为y ′=lim Δx →0Δy Δx =12x =12, 所以x =1,所以切点的横坐标为 1.2.已知曲线f (x )=x 2+6在点P 处的切线平行于直线4x -y -3=0,求点P 的坐标. 解:设切点P 坐标为(x 0,y 0).f ′(x )=limΔx →0f (x +Δx )-f (x )Δx=lim Δx →0(x +Δx )2+6-(x 2+6)Δx=lim Δx →0(2x +Δx )=2x .所以点P 在(x 0,y 0)处的切线的斜率为2x 0. 因为切线与直线4x -y -3=0平行,所以2x 0=4,x 0=2,y 0=x 20+6=10,即切点为(2,10). 探究点3 导数几何意义的应用我市某家电制造集团为尽快实现家电下乡提出四种运输方案,据预测,这四种方案均能在规定时间T 内完成预期的运输任务Q 0,各种方案的运输总量Q 与时间t 的函数关系如下所示.在这四种方案中,运输效率(单位时间内的运输量)逐步提高的是( )【解析】 从函数图象上看,要求图象在[0,T ]上越来越陡峭,在各选项中,只有B 项中的切线斜率在不断增大,也即运输效率(单位时间内的运输量)逐步提高.【答案】 B(1)曲线f (x )在x 0附近的变化情况可通过x 0处的切线刻画.f ′(x 0)>0说明曲线在x 0处的切线的斜率为正值,从而得出在x 0附近曲线是上升的;f ′(x 0)<0说明在x 0附近曲线是下降的.(2)曲线在某点处的切线斜率的大小反映了曲线在相应点处的变化情况,由切线的倾斜程度,可以判断出曲线升降的快慢.1.已知函数f (x )的图象如图所示,f ′(x )是f (x )的导函数,则下列结论正确的是( )A .0<f ′(2)<f ′(3)<f (3)-f (2)B .0<f ′(3)<f (3)-f (2)<f ′(2)C .0<f ′(3)<f ′(2)<f (3)-f (2)D .0<f (3)-f (2)<f ′(2)<f ′(3)解析:选B.从图象上可以看出f (x )在x =2处的切线的斜率比在x =3处的斜率大,且均为正数,所以有0<f ′(3)<f ′(2),过此两点的割线的斜率f (3)-f (2)3-2比f (x )在x =2处的切线的斜率小,比f (x )在x =3处的斜率大,所以0<f ′(3)<f (3)-f (2)<f ′(2),故选B.2.李华在参加一次同学聚会时,他用如图所示的圆口杯喝饮料,李华认为:如果向杯子中倒饮料的速度一定(即单位时间内倒入的饮料量相同),那么杯子中饮料的高度h 是关于时间t 的函数h (t ),则函数h (t )的图象可能是( )解析:选B.由于圆口杯的形状是“下细上粗”,则开始阶段饮料的高度增加较快,以后高度增加得越来越慢,仅有B 中的图象符合题意.1.下列说法中正确的是( )A .若f ′(x 0)不存在,则曲线y =f (x )在x =x 0处没有切线B .若曲线y =f (x )在x =x 0处有切线,则f ′(x 0)必存在C .若f ′(x 0)不存在,则曲线y =f (x )在x =x 0处的切线斜率不存在D .若曲线y =f (x )在x =x 0处的切线斜率不存在,则曲线在该点处没有切线解析:选C.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,切线斜率不存在,但其切线方程可以为x =x 0,所以A ,B ,D 错误.2.如果曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线方程为x +2y -3=0,那么( )A .f ′(x 0)>0B .f ′(x 0)<0C .f ′(x 0)=0D .f ′(x 0)不存在解析:选B.由题意可知,f ′(x 0)=-12.3.如图,函数y =f (x )的图象在点P 处的切线方程是y =-x +8,则f (5)+f ′(5)等于________.解析:易得切点P (5,3), 所以f (5)=3,k =-1, 即f ′(5)=-1.所以f (5)+f ′(5)=3-1=2. 答案:2 4.已知曲线y =1t -x 上两点P (2,-1),Q ⎝⎛⎭⎪⎫-1,12. (1)求曲线在点P ,Q 处的切线的斜率; (2)求曲线在点P ,Q 处的切线方程. 解:将点P (2,-1)代入y =1t -x, 得t =1,所以y =11-x.y ′=limΔx →0f (x +Δx )-f (x )Δx=lim Δx →011-(x +Δx )-11-x Δx=limΔx →0Δx[1-(x +Δx )](1-x )Δx=limΔx →01(1-x -Δx )(1-x )=1(1-x )2,(1)曲线在点P 处的切线斜率为y ′|x =2=1(1-2)2=1;曲线在点Q 处的切线斜率为y ′|x =-1=14.(2)曲线在点P 处的切线方程为y -(-1)=x -2, 即x -y -3=0,曲线在点Q 处的切线方程为y -12=14[x -(-1)],即x -4y +3=0.知识结构深化拓展导数与函数图象的关系在x =x 0附近各切线的斜率反映切线的升降变化情况,导数f ′(x 0)反映函数在x =x 0附近的增减情况,而在x =x 0处的切线斜率k =f ′(x 0),所以反映在图形上它们的变化情况是一致的,如图.曲线的升降、切线的斜率与导数符号的关系如下表:曲线f (x )在x =x 0附近切线的斜率k切线的倾斜角 f ′(x 0)>0上升k >0 锐角f ′(x 0)<0下降k <0 钝角 f ′(x 0)=0k =0零角(切线与x 轴平行)[注意] 导数绝对值的大小反映了曲线上升或下降的快慢.[A 基础达标]1.已知二次函数f (x )的图象的顶点坐标为(1,2),则f ′(1)的值为( ) A .1 B .0 C .-1D .2解析:选B.因为二次函数f (x )的图象的顶点坐标为(1,2),所以过点(1,2)的切线平行于x 轴,即切线的斜率为0,所以f ′(1)=0,选B.2.曲线f (x )=9x在点(3,3)处的切线的倾斜角等于( )A .45°B .60°C .135°D .120°解析:选C.f ′(x )=lim Δx →0f (x +Δx )-f (x )Δx =9lim Δx →01x +Δx -1x Δx =-9limΔx →01(x +Δx )x=-9x2,所以f ′(3)=-1.又切线的倾斜角的范围为[0°,180°),所以所求倾斜角为135°.3.设曲线y =ax 2在点(1,a )处的切线与直线2x -y -6=0平行,则a 等于( ) A .1 B. 12 C .-12D .-1解析:选A.因为y ′|x =1=lim Δx →0a (1+Δx )2-a ×12Δx=lim Δx →02a Δx +a (Δx )2Δx =lim Δx →0(2a +a Δx )=2a ,所以2a =2, 所以a =1.4.若曲线f (x )=x 2的一条切线l 与直线x +4y -8=0垂直,则l 的方程为( ) A .4x -y -4=0 B .x +4y -5=0 C .4x -y +3=0D .x +4y +3=0解析:选A.设切点为(x 0,y 0),因为f ′(x )=lim Δx →0(x +Δx )2-x2Δx =lim Δx →0 (2x +Δx )=2x .由题意可知,切线斜率k =4,即f ′(x 0)=2x 0=4,所以x 0=2.所以切点坐标为(2,4),切线方程为y -4=4(x -2),即4x -y -4=0,故选A.5.若曲线y =x 2+ax +b 在点(0,b )处的切线方程是x -y +1=0,则( ) A .a =1,b =1 B .a =-1,b =1 C .a =1,b =-1D .a =-1,b =-1解析:选A.因为点(0,b )在直线x -y +1=0上,所以b =1.又y ′=lim Δx →0(x +Δx )2+a (x +Δx )+1-x 2-ax -1Δx =2x +a ,所以过点(0,b )的切线的斜率为y ′|x =0=a =1.6.已知函数y =f (x )在点(2,1)处的切线与直线3x -y -2=0平行,则y ′|x =2=________.解析:因为直线3x -y -2=0的斜率为3,所以由导数的几何意义可知y ′|x =2=3. 答案:37.已知f (x )=x 2+ax ,f ′(1)=4,曲线f (x )在x =1处的切线在y 轴上的截距为-1,则实数a 的值为________.解析:由导数的几何意义,得切线的斜率为k =f ′(1)=4.又切线在y 轴上的截距为-1,所以曲线f (x )在x =1处的切线方程为y =4x -1,从而可得切点坐标为(1,3),所以f (1)=1+a =3,即a =2.答案:28.设f (x )存在导函数,且满足lim Δx →0f (1)-f (1-2Δx )2Δx =-1,则曲线y =f (x )上点(1,f (1))处的切线斜率为________.解析:limΔx →0f (1)-f (1-2Δx )2Δx=lim Δx →0f (1-2Δx )-f (1)-2Δx=f ′(x )=-1. 答案:-19.已知曲线y =13x 3上一点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,83,求: (1)曲线在点P 处的切线方程; (2)过点P 的曲线的切线方程.解:(1)因为函数y =13x 3的导函数为y ′=lim Δx →0ΔyΔx =lim Δx →013(x +Δx )3-13x 3Δx =13lim Δx →03x 2Δx +3x (Δx )2+(Δx )3Δx =13lim Δx →0[3x 2+3x Δx +(Δx )2]=x 2, 所以y ′|x =2=22=4.所以曲线在点P 处的切线的斜率等于4.故曲线在点P 处的切线方程是y -83=4(x -2),即12x -3y -16=0.(2)设切点为(x 0,y 0),由(1)知y ′=x 2,则点(x 0,y 0)处的切线斜率k =x 20,切线方程为y -y 0=x 20(x -x 0).又切线过点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫2,83,且(x 0,y 0)在曲线y =13x 3上,所以⎩⎪⎨⎪⎧83-y 0=x 2(2-x 0),y 0=13x 30,整理得x 30-3x 20+4=0,即(x 0-2)2(x 0+1)=0,解得x 0=2或x 0=-1.当x 0=2时,y 0=83,切线斜率k =4,切线方程为12x -3y -16=0;当x 0=-1时,y 0=-13,切线斜率k =1,切线方程为3x -3y +2=0.故过点P 的切线方程为12x -3y -16=0或3x -3y +2=0.10.已知曲线f (x )=ax-x 在x =4处的切线方程为5x +16y +b =0,求实数a 与b 的值.解:因为直线5x +16y +b =0的斜率k =-516,所以f ′(4)=-516.而f ′(4)=lim Δx →0(a 4+Δx -4+Δx )-(a4-4)Δx=limΔx →0(a 4+Δx -a4)-(4+Δx -2)Δx=lim Δx →0[-a 4(4+Δx )-14+Δx +2]=-a +416,所以-a +416=-516,解得a =1. 所以f (x )=1x -x ,所以f (4)=14-4=-74,即切点为(4,-74).因为(4,-74)在切线5x +16y +b =0上,所以5×4+16×(-74)+b =0,即b =8,从而a =1,b =8.[B 能力提升]11.曲线y =x +1x上任意一点P 处的切线斜率为k ,则k 的取值范围是( )A .(-∞,-1)B .(-1,1)C .(-∞,1)D .(1,+∞)解析:选C.y =x +1x上任意一点P (x 0,y 0)处的切线斜率为k =y ′|x =x 0=lim Δx →0(x 0+Δx )+1x 0+Δx -⎝⎛⎭⎪⎫x 0+1x 0Δx=lim Δx →0⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1x 20+x 0Δx =1-1x 20<1.即k <1.12.若抛物线y =x 2-x +c 上一点P 的横坐标是-2,在点P 处的切线恰好过坐标原点,则实数c 的值为________.解析:y ′=limΔx →0ΔyΔx =2x -1,在点P 处切线的斜率为2×(-2)-1=-5.因为点P 的横坐标是-2,所以点P 的纵坐标是6+c ,故直线OP 的斜率为-6+c 2,根据题意有-6+c2=-5,解得c =4.答案:413.已知直线l :y =4x +a 与曲线C :y =x 3-2x 2+3相切,求a 的值及切点坐标. 解:设直线l 与曲线C 相切于点P (x 0,y 0), 因为f ′(x )=limΔx →0f (x +Δx )-f (x )Δx=lim Δx →0(x +Δx )3-2(x +Δx )2+3-(x 3-2x 2+3)Δx=3x 2-4x , 由题意可知k =4, 即3x 20-4x 0=4, 解得x 0=-23或x 0=2,所以切点的坐标为(-23,4927)或(2,3).当切点为(-23,4927)时,有4927=4×(-23)+a ,a =12127.当切点为(2,3)时,有3=4×2+a ,a =-5.所以当a =12127时,切点为(-23,4927);当a =-5时,切点为(2,3).14.(选做题)已知曲线y =x 2-1在x =x 0处的切线与曲线y =1-x 3在x =x 0处的切线互相平行,试分别求出这两条平行的切线方程.解:对于曲线y =x 2-1在x =x 0处,y ′|x =x 0=lim Δx →0[(x 0+Δx )2-1]-(x 20-1)Δx=lim Δx →02x 0·Δx +(Δx )2Δx=lim Δx →0(2x 0+Δx )=2x 0.对于曲线y =1-x 3在x =x 0处,y ′|x =x 0=lim Δx →0[1-(x 0+Δx )3]-(1-x 30)Δx=lim Δx →0-3x 20Δx -3x 0(Δx )2-(Δx )3Δx=lim Δx →0[-3x 20-3x 0·Δx -(Δx )2]=-3x 20,又y =1-x 3与y =x 2-1在x =x 0处的切线互相平行, 所以2x 0=-3x 20,解得x 0=0或x 0=-23.(1)当x 0=0时,两条切线的斜率k =0, 曲线y =x 2-1上的切点坐标为(0,-1), 切线方程为y =-1,曲线y =1-x 3上的切点坐标为(0,1),切线方程为y =1. 但直线y =1并不是曲线的切线,不符合题意. (2)当x 0=-23时,两条切线的斜率k =-43,曲线y =x 2-1上的切点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫-23,-59,切线方程为y +59=-43⎝ ⎛⎭⎪⎫x +23,即12x +9y+13=0,曲线y =1-x 3上的切点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫-23,3527,切线方程为y -3527=-43⎝ ⎛⎭⎪⎫x +23,即36x +27y-11=0.综上,两曲线的切线方程分别是12x+9y+13=0,36x+27y-11=0.。

高中数学 第一章 导数及其应用 1.2 第3课时 导数的运算法则学案 新人教A版选修2-2-新人教A

高中数学 第一章 导数及其应用 1.2 第3课时 导数的运算法则学案 新人教A版选修2-2-新人教A

1.2.2 第三课时 导数的运算法则一、课前准备 1.课时目标1. 能运用函数四则运算的求导法则,求常见函数四则运算的导数;2. 能运用复合函数的求导法则,求简单的复合函数的导数;3. 能综合利用导数的公式和运算法则解决简单的综合问题。

2.基础预探1.(1)[f (x )±g (x )]′=________. (2)[f (x )·g (x )]′=________. (3)[f (x )g (x )]′=________.2.由几个函数复合而成的函数,叫复合函数,函数y =f [φ(x )]是由________和________复合而成的.3.设函数u =φ(x )在点x 处有导数u ′x =φ′(x ),函数y =f (u )在点x 的对应点u 处有导数y ′u =f ′(u ),则复合函数y =f [φ(x )]在点x 处也有导数,且y ′x =________,或写作f ′x [φ(x )]=________.二、学习引领1.对导数的运算法则的理解(1) [f (x )±g (x )]′=f ′(x )±g ′(x ),即两个函数的和(或差)的导数,等于这两个函数的导数的和(或差).(2) [f (x )·g (x )]′=f ′(x )g (x )+f (x )g ′(x ).即两个函数积的导数,等于第一个函数的导数乘上第二个函数,加上第一个函数乘上第二个函数的导数.特别的,[cf (x )]′=cf ′(x ) 即常数与函数的积的导数,等于常数乘函数的导数.(3)[f (x )g (x )]′=f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )[g (x )]2即需记忆如下几个特征:两个函数商的导数,其分母为原分母的平方;分子类似乘法公式,中间用减号链接,f ′(x )g (x )减去含分母导数f (x )g ′(x )的式子。

浙江人教A版数学高二选修2-2学案第一章导数及其应用1.3.3

浙江人教A版数学高二选修2-2学案第一章导数及其应用1.3.3

1.3.3函数的最大(小)值与导数学习目标 1.理解函数最值的概念,了解其与函数极值的区别与联系.2.会求某闭区间上函数的最值.知识点函数的最大(小)值与导数如图为y=f(x),x∈[a,b]的图象.思考1观察[a,b]上函数y=f(x)的图象,试找出它的极大值、极小值.答案极大值为f(x1),f(x3),极小值为f(x2),f(x4).思考2结合图象判断,函数y=f(x)在区间[a,b]上是否存在最大值,最小值?若存在,分别为多少?答案存在,f(x)min=f(a),f(x)max=f(x3).思考3函数y=f(x)在[a,b]上的最大(小)值一定是某极值吗?答案不一定,也可能是区间端点的函数值.思考4怎样确定函数f(x)在[a,b]上的最小值和最大值?答案比较极值与区间端点的函数值,最大的是最大值,最小的是最小值.梳理(1)函数的最大(小)值的存在性一般地,如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值.(2)一般地,求函数y=f(x)在[a,b]上的最大值与最小值的步骤如下:①求函数y=f(x)在(a,b)内的极值;②将函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.类型一求函数的最值命题角度1不含参数的函数求最值例1已知函数f(x)=x3-3x,x∈R.(1)求f(x)的单调区间;(2)当x∈[-3,3]时,求f(x)的最大值与最小值.解 (1)f ′(x )=3x 2-3=3(x +1)(x -1), 当x <-1或x >1时,f ′(x )>0; 当-1<x <1时,f ′(x )<0,所以f (x )的单调递增区间为(-∞,-1)和(1,+∞), 单调递减区间为(-1,1).(2)由(1)可知,x ∈[-3,3]时,f (x )的极大值为f (-1)=2,f (x )的极小值为f (1)=-2, 又f (-3)=0,f (3)=18,所以当x ∈[-3,3]时,f (x )的最大值为18,f (x )的最小值为-2. 反思与感悟 求解函数在固定区间上的最值,需注意以下几点 (1)对函数进行准确求导,并检验f ′(x )=0的根是否在给定区间内. (2)研究函数的单调性,正确确定极值和端点函数值. (3)比较极值与端点函数值的大小,确定最值.跟踪训练1 (1)函数f (x )=x 2-cos x ,x ∈[-π2,π2]的值域是________.答案 [-1,π24]解析 f ′(x )=2x +sin x ,令f ′(x )=0,即2x +sin x =0,得x =0, f (0)=-cos 0=-1,f (π2)=f (-π2)=π24,∴f (x )的最大值为π24,f (x )的最小值为-1.则f (x )的值域为[-1,π24].(2)已知函数f (x )=x 3-ax 2+3x ,若x =3是f (x )的极值点,求f (x )在x ∈[1,a ]时的最值. 解 f ′(x )=3x 2-2ax +3,由题意知f ′(3)=0,即27-6a +3=0,解得a =5, ∴f ′(x )=3x 2-10x +3.令f ′(x )=0,即3x 2-10x +3=0, 解得x =3或x =13(舍去).∵f (3)=-9,f (1)=-1,f (5)=15,∴当x ∈[1,5]时,f (x )的最小值为-9,最大值为15. 命题角度2 含参数的函数求最值例2 已知a 为常数,求函数f (x )=-x 3+3ax (0≤x ≤1)的最大值. 解 f ′(x )=-3x 2+3a =-3(x 2-a ).若a ≤0,则f ′(x )≤0,函数f (x )单调递减, 所以当x =0时,f (x )有最大值f (0)=0; 若a >0,则令f ′(x )=0,解得x =±a . 由x ∈[0,1],则只考虑x =a 的情况. ①当0<a <1,即0<a <1时,当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:f (x )max =f (a )=2a a .②当a ≥1,即a ≥1时,f ′(x )≥0,函数f (x )在[0,1]上单调递增,当x =1时,f (x )有最大值,f (1)=3a -1.综上,当a ≤0,x =0时,f (x )有最大值0; 当0<a <1,x =a 时,f (x )有最大值2a a ; 当a ≥1,x =1时,f (x )有最大值3a -1.反思与感悟 对参数进行讨论,其实质是讨论导函数大于0,等于0,小于0三种情况.若导函数恒不等于0,则函数在已知区间上是单调函数,最值在端点处取得;若导函数可能等于0,则求出极值点后求极值,再与端点值比较后确定最值. 跟踪训练2 已知函数f (x )=ax 3-32x 2+b (x ∈R ).(1)若曲线y =f (x )在点(2,f (2))处的切线方程为y =6x -8,求a ,b 的值; (2)若a >0,b =2,当x ∈[-1,1]时,求f (x )的最小值. 解 (1)f ′(x )=3ax 2-3x ,由f ′(2)=6,得a =1. 由切线方程为y =6x -8,得f (2)=4. 又f (2)=8a -6+b =b +2,所以b =2, 所以a =1,b =2.(2)f ′(x )=3ax 2-3x =3x (ax -1).令f ′(x )=0,解得x =0或x =1a,分以下两种情况讨论:①若1a>1,即0<a <1,当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:f (-1)=-a -32+2,f (1)=a -32+2,所以f (x )min =f (-1)=12-a .②若0<1a<1,即a >1,当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:f (-1)=12-a ,f (1a )=2-12a 2.而f (1a )-f (-1)=2-12a 2-(12-a )=32+a -12a 2>0, 所以f (x )min =f (-1)=12-a .综合①和②知,f (x )min =f (-1)=12-a .类型二 由函数的最值求参数例3 已知函数f (x )=ax 3-6ax 2+b ,x ∈[-1,2]的最大值为3,最小值为-29,求a ,b 的值. 解 由题设知a ≠0,否则f (x )=b 为常函数,与题设矛盾. 求导得f ′(x )=3ax 2-12ax =3ax (x -4), 令f ′(x )=0,得x 1=0,x 2=4(舍去).①当a >0,且当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:由表可知,当x =0时,f (x )取得极大值b ,也就是函数在[-1,2]上的最大值,∴f (0)=b =3. 又f (-1)=-7a +3,f (2)=-16a +3<f (-1), ∴f (2)=-16a +3=-29,解得a =2.②当a <0时,同理可得,当x =0时,f (x )取得极小值b ,也就是函数在[-1,2]上的最小值,∴f (0)=b =-29.又f (-1)=-7a -29,f (2)=-16a -29>f (-1), ∴f (2)=-16a -29=3,解得a =-2. 综上可得,a =2,b =3或a =-2,b =-29.反思与感悟 已知函数在某区间上的最值求参数的值(范围)是求函数最值的逆向思维,一般先求导数,利用导数研究函数的单调性及极值点,探索最值点,根据已知最值列方程(不等式)解决问题.其中注意分类讨论思想的应用.跟踪训练3 (1)若函数f (x )=3x -x 3在区间(a 2-12,a )上有最小值,则实数a 的取值范围是( )A .(-1,11)B .(-1,4)C .(-1,2]D .(-1,2)答案 C解析 由f ′(x )=3-3x 2=0,得x =±1. 当x 变化时,f ′(x )及f (x )的变化情况如下表:由此得a 2-12<-1<a ,解得-1<a <11. 又当x ∈(1,+∞)时,f (x )单调递减, 且当x =2时,f (x )=-2.∴a ≤2. 综上,-1<a ≤2.(2)已知函数f (x )=x -ln(x +a )的最小值为0,其中a >0,求a 的值. 解 f (x )的定义域为(-a ,+∞), f ′(x )=1-1x +a =x +a -1x +a .由f ′(x )=0,解得x =1-a >-a .当-a <x <1-a 时,f ′(x )<0,f (x )在(-a,1-a )上单调递减; 当x >1-a 时,f ′(x )>0,f (x )在(1-a ,+∞)上单调递增. 因此,f (x )在x =1-a 处取得最小值, 由题意知f (1-a )=1-a =0,故a =1. 类型三 与最值有关的恒成立问题例4 已知2x ln x ≥-x 2+ax -3对一切x ∈(0,+∞)恒成立,求a 的取值范围. 解 由2x ln x ≥-x 2+ax -3, 则a ≤2ln x +x +3x.设h (x )=2ln x +3x +x (x >0).则h ′(x )=(x +3)(x -1)x 2,当x ∈(0,1)时,h ′(x )<0,h (x )单调递减, 当x ∈(1,+∞)时,h ′(x )>0,h (x )单调递增. ∴h (x )min =h (1)=4. ∴a ≤h (x )min =4.反思与感悟 分离参数求解不等式恒成立问题的步骤跟踪训练4 设f (x )=ln x ,g (x )=f (x )+f ′(x ). (1)求g (x )的单调区间和最小值.(2)求a 的取值范围,使得g (a )-g (x )<1a 对任意x >0成立.解 (1)由题设知f (x )的定义域为(0,+∞), f ′(x )=1x ,g (x )=ln x +1x ,所以g ′(x )=x -1x 2.令g ′(x )=0,得x =1. 当x ∈(0,1)时,g ′(x )<0, 故(0,1)是g (x )的单调递减区间; 当x ∈(1,+∞)时,g ′(x )>0, 故(1,+∞)是g (x )的单调递增区间.因此,x =1是g (x )在(0,+∞)上的唯一极值点,且为极小值点,从而是最小值点,所以最小值为g (1)=1.(2)g (a )-g (x )<1a 对任意x >0成立,即ln a <g (x )对任意x >0成立. 由(1)知,g (x )的最小值为1,所以ln a <1,解得0<a <e.1.函数f (x )=x 3-3x (x <1)( ) A .有最大值,无最小值 B .有最大值,最小值 C .无最大值,最小值 D .无最大值,有最小值答案 A解析 令f ′(x )=3x 2-3=0,得x =-1或1(舍去), 当x ∈(-∞,-1)时,f ′(x )>0,f (x )单调递增; 当x ∈(-1,1)时,f ′(x )<0,f (x )单调递减. 故f (x )有最大值而无最小值.2.函数f (x )=x 2·e x +1,x ∈[-2,1]的最大值为( ) A .4e -1 B .1 C .e2 D .3e 2答案 C解析 f ′(x )=x e x +1(x +2), 令f ′(x )=0,得x =-2或x =0. 当f ′(x )>0时,x <-2或x >0; 当f ′(x )<0时,-2<x <0.当x =-2时,f (-2)=4e ;当x =0时,f (0)=0;当x =1时,f (1)=e 2,所以函数的最大值为e 2.故选C.3.已知函数f (x )=x 3-12x +8在区间[-3,3]上的最大值与最小值分别为M ,m ,则M -m 的值为( ) A .16 B .12 C .32 D .6答案 C解析 因为函数f (x )=x 3-12x +8, 所以f ′(x )=3x 2-12.令f ′(x )>0,解得x >2或x <-2; 令f ′(x )<0,解得-2<x <2.故函数在[-2,2]上是减函数,在[-3,-2),(2,3]上是增函数, 所以函数在x =2时取到最小值f (2)=8-24+8=-8, 在x =-2时取到最大值f (-2)=-8+24+8=24.即M =24,m =-8, 所以M -m =32.故选C.4.函数f (x )=12e x (sin x +cos x )在区间[0,π2]上的值域为__________.答案 [12,21e 2π]解析 f ′(x )=12e x (sin x +cos x )+12e x (cos x -sin x )=e x cos x .当0≤x ≤π2时,f ′(x )≥0,∴f (x )是[0,π2]上的增函数.∴f (x )的最大值在x =π2处取得,f (π2)=21e 2π,f (x )的最小值在x =0处取得,f (0)=12.∴函数值域为[12,21e 2π].5.已知函数f (x )=2x 3-6x 2+a 在[-2,2]上有最小值-37,求a 的值,并求f (x )在[-2,2]上的最大值.解 f ′(x )=6x 2-12x =6x (x -2). 由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 -2 (-2,0) 0 (0,2) 2 f ′(x ) + 0 - 0 f (x )-40+a↗极大值a↘-8+a所以当x =-2时,f (x )min =-40+a =-37,所以a =3. 所以当x =0时,f (x )取到最大值3.1.求函数在闭区间上的最值,只需比较极值和端点处的函数值即可;若函数在一个开区间内只有一个极值,这个极值就是最值.2.已知最值求参数时,可先确定参数的值,用参数表示最值时,应分类讨论. 3.“恒成立”问题可转化为函数最值问题.课时作业一、选择题1.函数y =ln xx 的最大值为( )A .e -1 B .e C .e2 D.103答案 A解析 令y ′=(ln x )′x -ln x ·x ′x 2=1-ln xx 2=0,解得x =e.当x >e 时,y ′<0;当0<x <e 时,y ′>0.y 极大值=f (e)=1e ,且函数在定义域内只有一个极值,所以y max =1e.2.已知函数f (x ),g (x )均为[a ,b ]上的可导函数,在[a ,b ]上连续且f ′(x )<g ′(x ),则f (x )-g (x )的最大值为( ) A .f (a )-g (a ) B .f (b )-g (b ) C .f (a )-g (b ) D .f (b )-g (a )答案 A解析 令F (x )=f (x )-g (x ),∵f ′(x )<g ′(x ), ∴F ′(x )=f ′(x )-g ′(x )<0, ∴F (x )在[a ,b ]上单调递减, ∴F (x )max =F (a )=f (a )-g (a ).3.已知函数f (x )=-23x 3+2ax 2+3x (a >0)的导数f ′(x )的最大值为5,则在函数f (x )图象上的点(1,f (1))处的切线方程是( ) A .3x -15y +4=0 B .15x -3y -2=0 C .15x -3y +2=0 D .3x -y +1=0 答案 B解析 ∵f ′(x )=-2x 2+4ax +3 =-2(x -a )2+3+2a 2, ∴f ′(x )max =3+2a 2=5, ∵a >0,∴a =1.∴f ′(x )=-2x 2+4x +3, f ′(1)=-2+4+3=5. 又f (1)=-23+2+3=133,∴所求切线方程为y -133=5(x -1).即15x -3y -2=0.4.已知a ≤4x 3+4x 2+1对任意x ∈[-2,1]都成立,则实数a 的取值范围是( ) A .(-∞,-15] B .(-∞,1] C .(-∞,15) D .(0,1)答案 A解析 根据题意,a ≤4x 3+4x 2+1对任意x ∈[-2,1]都成立,设函数f (x )=4x 3+4x 2+1,x ∈[-2,1].求出导数f ′(x )=12x 2+8x ,由f ′(x )=0,得x =0或-23.所以在区间(-2,-23)上,f ′(x )>0,函数为增函数,在区间(-23,0)上,f ′(x )<0,函数为减函数,在区间(0,1)上,f ′(x )>0,函数为增函数,因此函数在闭区间[-2,1]上,在x =-23处取得极大值f (-23),在x =0时函数取得极小值,且f (0)=1,f (1)=9,f (-2)=-15,所以f (-2)=-15是最小值,所以实数a ≤-15.故选A.5.已知函数y =-x 2-2x +3在区间[a,2]上的最大值为154,则a 等于( ) A .-32B.12 C .-12D.12或-32答案 C解析 当a ≤-1时,最大值为4,不符合题意.当-1<a <2时,f (x )在[a,2]上是减函数,f (a )最大,-a 2-2a +3=154,解得a =-12或a =-32(舍去).6.当x ∈[-2,1]时,不等式ax 3-x 2+4x +3≥0恒成立,则实数a 的取值范围是( ) A .[-5,-3] B .[-6,-98]C .[-6,-2]D .[-4,-3] 答案 C解析 当x =0时,ax 3-x 2+4x +3≥0变为3≥0恒成立,即a ∈R . 当x ∈(0,1]时,ax 3≥x 2-4x -3,a ≥x 2-4x -3x 3, ∴a ≥⎣⎡⎦⎤x 2-4x -3x 3max . 设φ(x )=x 2-4x -3x 3,φ′(x )=(2x -4)x 3-(x 2-4x -3)3x 2x 6=-x 2-8x -9x 4=-(x -9)(x +1)x 4>0, ∴φ(x )在(0,1]上递增,φ(x )max =φ(1)=-6,∴a ≥-6.当x ∈[-2,0)时,a ≤x 2-4x -3x 3, ∴a ≤⎣⎡⎦⎤x 2-4x -3x 3min .仍设φ(x )=x 2-4x -3x 3,φ′(x )=-(x -9)(x +1)x 4. 当x ∈[-2,-1)时,φ′(x )<0,当x ∈(-1,0)时,φ′(x )>0.∴当x =-1时,φ(x )有极小值,即为最小值.而φ(x )min =φ(-1)=1+4-3-1=-2,∴a ≤-2. 综上知-6≤a ≤-2.二、填空题7.函数f (x )=4x x 2+1(x ∈[-2,2])的最大值是________,最小值是________. 答案 2 -2解析 f ′(x )=4(x 2+1)-4x ×2x (x 2+1)2=4(1-x 2)(x 2+1)2=4(1+x )(1-x )(x 2+1)2, 令f ′(x )=0,得x 1=-1,x 2=1.由f (-2)=-85,f (-1)=-2,f (1)=2,f (2)=85, ∴f (x )max =2,f (x )min =-2.8.已知y =f (x )是奇函数,当x ∈(0,2)时,f (x )=ln x -ax (a >12),当x ∈(-2,0)时,f (x )的最小值为1,则a 的值等于________.答案 1解析 由题意知,当x ∈(0,2)时,f (x )的最大值为-1.令f ′(x )=1x -a =0,得x =1a, 当0<x <1a时,f ′(x )>0;当x >1a时,f ′(x )<0. ∴f (x )max =f (1a)=-ln a -1=-1, 解得a =1.9.已知a ≤1-x x +ln x 对任意x ∈[12,2]恒成立,则实数a 的最大值为________. 答案 0解析 令f (x )=1-x x +ln x ,则f ′(x )=x -1x 2, 当x ∈[12,1)时,f ′(x )<0,当x ∈(1,2]时,f ′(x )>0, ∴f (x )在[12,1)上单调递减,在(1,2]上单调递增, ∴f (x )min =f (1)=0,∴a ≤0,a 的最大值为0.10.已知函数f (x )=e x -2x +a 有零点,则a 的取值范围是__________.答案 (-∞,2ln 2-2]解析 由题意知e x -2x +a =0有根,即a =2x -e x ,令g (x )=2x -e x ,则g ′(x )=2-e x =0,解得x =ln 2.而g (x )在(-∞,ln 2)上单调递增,在(ln 2,+∞)上单调递减,∴g (x )max =2ln 2-e ln 2=2ln 2-2,∴a ≤2ln 2-2.11.若函数f (x )=x 3-3x 在(a,6-a 2)上有最小值,则实数a 的取值范围是________. 答案 [-2,1)解析 令f ′(x )=3x 2-3=0,得x =±1,且x =1为函数的极小值点,x =-1为函数的极大值点.函数f (x )在区间(a,6-a 2)上有最小值,则函数f (x )的极小值点必在区间(a,6-a 2)内,即实数a 满足a <1<6-a 2,且f (a )=a 3-3a ≥f (1)=-2.解a <1<6-a 2,得-5<a <1.不等式a 3-3a ≥f (1)=-2,即a 3-3a +2≥0,即a 3-1-3(a -1)≥0,即(a -1)(a 2+a -2)≥0,即(a -1)2(a +2)≥0,即a ≥-2.故实数a 的取值范围是[-2,1).三、解答题12.设函数f (x )=e x sin x .(1)求函数f (x )的单调递增区间;(2)当x ∈[0,π]时,求函数f (x )的最大值和最小值.解 (1)f ′(x )=e x (sin x +cos x )=2e x sin(x +π4). 由f ′(x )≥0,得sin(x +π4)≥0, 所以2k π≤x +π4≤2k π+π,k ∈Z , 即2k π-π4≤x ≤2k π+3π4,k ∈Z . 所以f (x )的单调增区间为[2k π-π4,2k π+3π4],k ∈Z . (2)由(1)知,当x ∈[0,π]时,[0,3π4]是单调增区间,(3π4,π]是单调减区间. 且f (0)=0,f (π)=0,f (3π4)=22e 3π4, 所以f (x )max =f (3π4)=22e 3π4, f (x )min =f (0)=f (π)=0.13.已知函数f (x )=x ln x .(1)求f (x )的最小值;(2)若对所有x ≥1都有f (x )≥ax -1,求实数a 的取值范围. 解 (1)f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=1+ln x ,令f ′(x )>0,解得x >1e, 令f ′(x )<0,解得0<x <1e, 所以当x =1e 时取得最小值,最小值为-1e. (2)依题意,得f (x )≥ax -1在[1,+∞)上恒成立,即不等式a ≤ln x +1x对于x ∈[1,+∞)恒成立. 令g (x )=ln x +1x ,则g ′(x )=1x -1x 2=x -1x2, 当x >1时,g ′(x )>0,故g (x )在(1,+∞)上是增函数,所以g (x )的最小值是g (1)=1.因此a ≤g (x )min =g (1)=1,故a 的取值范围为(-∞,1]. 四、探究与拓展14.设直线x =t 与函数f (x )=x 2,g (x )=ln x 的图象分别交于点M ,N ,则当|MN |达到最小时t 的值为( )A .1 B.12 C.52 D.22答案 D解析 由题意画出函数图象如图所示,由图可以看出|MN |=y =t 2-ln t (t >0).y ′=2t -1t=2t 2-1t =2(t +22)(t -22)t . 当0<t <22时,y ′<0,可知y 在此区间内单调递减; 当t >22时,y ′>0,可知y 在此区间内单调递增. 故当t =22时,|MN |有最小值. 15.已知函数f (x )=ln x +a (1-x ).(1)讨论f (x )的单调性;(2)当f (x )有最大值,且最大值大于2a -2时,求a 的取值范围.解 (1)f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=1x-a . 若a ≤0,则f ′(x )>0,所以f (x )在(0,+∞)上单调递增.若a >0,则当x ∈⎝⎛⎭⎫0,1a 时,f ′(x )>0; 当x ∈⎝⎛⎭⎫1a ,+∞时,f ′(x )<0.所以f (x )在⎝⎛⎭⎫0,1a 上单调递增,在⎝⎛⎭⎫1a ,+∞上单调递减.(2)由(1)知,当a ≤0时,f (x )在(0,+∞)上无最大值;当a >0时,f (x )在x =1a处取得极大值且为最大值,最大值为f ⎝⎛⎭⎫1a =ln ⎝⎛⎭⎫1a +a ⎝⎛⎭⎫1-1a =-ln a +a -1.因此f ⎝⎛⎭⎫1a >2a -2等价于ln a +a -1<0.令g (a )=ln a +a -1,则g (a )在(0,+∞)上单调递增,g (1)=0. 于是,当0<a <1时,g (a )<0;当a >1时,g (a )>0. 因此,a 的取值范围是(0,1).。

人教A版高中同步学考数学选修1精品课件 模块复习课 第4课时 导数及其应用

人教A版高中同步学考数学选修1精品课件 模块复习课 第4课时 导数及其应用
所以 a≤2.
2-
(3)依题意 f'(x)=2x-4+

<0 在(0,+∞)上有解,即 2x2-4x+2-a<0 在
(0,+∞)内有解,
因此必有 Δ=16-8(2-a)>0,即 a>0.
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4
变式训练3已知函数f(x)=ax3+x2(a∈R)在x=- 3 处取得极值.
(1)确定a的值;
当-1<x<0时,g'(x)<0,故g(x)单调递减;
当x>0时,g'(x)>0,故g(x)单调递增.
综上知g(x)在(-∞,-4)和(-1,0)内单调递减,在(-4,-1)和(0,+∞)内单调递
增.
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专题四 利用导数研究函数的极值与最值
例4已知函数f(x)=x3-3ax2+2bx在x=1处有极小值-1.
(3)可导函数在极值点处的导数必为0.(
)
(4)函数f(x)=x3+ax2+bx+c的图象与x轴最多有3个交点.(
)
(5)若不等式a>f(x)恒成立,则a>[f(x)]min.(
)
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5 )×
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专题一 导数的运算
例 1 已知 f(x)=x2+f'(2)(ln x-x),则 f'
∵当a=0时,y=ax2+(a+2)x+1并非曲线而是直线,
∴a=0舍去,故a=8.

人教A版高中数学选修1-1 第三章 导数及其应用复习课说课教学课件 (共32张PPT)

人教A版高中数学选修1-1 第三章 导数及其应用复习课说课教学课件 (共32张PPT)
x [3, )有三个零点,求实数t的取值范围。
2.6【畅所欲言------说反思】
出题者的意图想考我们求导知识,极值与零点概念、分 类讨论思想,数形结合思想等,所以我们平时要加强这 方面知识,同时它也反应出用导数知识解决函数问题的 基本题型与基本步骤,其它的可根据个人依不同角度总
结。你体会到了吗?比如:
2.3【各抒己见------说解法】(1)
例1:已知函数f(x)=(x2+ax+a)gex, (a R)。
(1)求函数f(x)的单调区间与极值;
2.3【各抒己见------说解法】(2)
例1:已知函数f(x)=(x2 +ax+a)gex, (a R)。
(2)设g(x)=f (x) t, (t R, a 2), 若函数g(x)在
x [3, )有三个零点,求实数t的取值范围。
分类讨论是否重复或遗漏? 定义域优先考虑了吗? 隐含条件注意了吗? 分类讨论后“综上所述”了吗? 计算过程都正确吗? 有谁可以把错解拿来辨析吗? 有没有其他方法?
2.5【引申拓展------说变式】 例1:已知函数f(x)=(x2+ax+a)gex, (a R)。 (1)求函数f(x)的单调区间与极值; (2)设g(x)=f (x) t, (t R, a 2),若函数g(x)在
f(-a)
f(-3)
-2 -3 -a
f(-2)
a2 (3) 3 a 解得a ? 至多两个零点,不合题意
f(-a)
f(-3)
-2 -a -3
f(-2)
2.3【各抒己见------说解法】(3)
2.4【精益求精------说检验】
例1:已知函数f(x)=(x2+ax+a)gex, (a R)。 (1)求函数f(x)的单调区间与极值; (2)设g(x)=f (x) t, (t R, a 2),若函数g(x)在

高中数学第三章导数及其应用32导数的计算课件新人教A版选修1

高中数学第三章导数及其应用32导数的计算课件新人教A版选修1

sin x
x
,f′(x)为函数f(x)的导函数,则f′
(π)=________.
解析:因为f′(x)=(sin
x)′x-sin x2
x·(x)′
=x·cosxx2-sin x
所以f′(π)=π·cos
π-sin π2
π=-ππ-2 0=-π1 .
答案:-π1
5.曲线 y=ln x 在 x=a 处的切线倾斜角为π4,则 a =____.
(2)准确记忆公式. (3)根式、分式求导时,应将根式、分式转化为幂的 形式. 2.解决函数求导的问题,应先分析所给函数的结构 特点,选择正确的公式和法则.对较为复杂的求导运算, 在求导之前应先将函数化简,然后求导,以减少运算量.
结束
语 同学们,你们要相信梦想是价值的源泉,相信成
功的信念比成功本身更重要,相信人生有挫折没 有失败,相信生命的质量来自决不妥协的信念,
x x

1- 1+
x x

(1+ x)2 1-x

(11--xx)2=2(11-+xx)=1-4 x-2,
所以
y′

1-4 x-2


4′(1-x)-4(1-x)′ (1-x)2

4 (1-x)2.
类型 3 导数的应用(巧思妙解) [典例 3] 求抛物线 y=x2 上的点到直线 x-y-2=0 的最短距离. [常规解法]设与抛物线 y=x2 相切且与直线 x-y-2 =0 平行的直线 l 的方程 x-y+m=0(m≠-2),
1.基本初等函数的导数公式
原函数
导函数
f(x)=c f(x)=xa(a∈Q*)
f(x)=sin x f(x)=cos x
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复习课(一) 导数及其应用(部分)导数的概念及几何意义的应用(1)近几年的高考中,导数的几何意义和切线问题是常考内容,各种题型均有可能出现. (2)利用导数的几何意义求切线方程时关键是搞清所给的点是不是切点.[考点精要](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)已知过某点M (x 1,f (x 1))(不是切点)的切线斜率为k 时,常需设出切点A (x 0,f (x 0)),利用k =f x 1-f x 0x 1-x 0求解.[典例] (全国卷Ⅱ)已知f (x )为偶函数,当x ≤0时,f (x )=e -x -1-x ,则曲线y =f (x )在点(1,2)处的切线方程是________.[解析] 设x >0,则-x <0,f (-x )=e x -1+x . ∵f (x )为偶函数,∴f (-x )=f (x ), ∴f (x )=e x -1+x .∵当x >0时,f ′(x )=e x -1+1, ∴f ′(1)=e 1-1+1=1+1=2.∴曲线y =f (x )在点(1,2)处的切线方程为y -2=2(x -1),即2x -y =0. [答案] 2x -y =0 [类题通法](1)利用导数的几何意义解决切线问题的两种情况①若已知点是切点,则在该点处的切线斜率就是该点处的导数.②如果已知点不是切点,则应先出切点,再借助两点连线的斜率公式进行求解. (2)曲线与直线相切并不一定只有一个公共点,例如,y =x 3在(1,1)处的切线l 与y =x 3的图象还有一个交点(-2,-8).[题组训练]1.曲线y =xx +2在点(-1,-1)处的切线方程为( )A .y =2x +1B .y =2x -1C .y =-2x -3D .y =-2x -2解析:选A ∵y ′=x ′x +2-x x +2′x +22=2x +22,∴k =y ′|x =-1=2-1+22=2,∴切线方程为:y +1=2(x +1),即y =2x +1.2.已知曲线y =x +ln x 在点(1,1)处的切线与曲线y =ax 2+(a +2)x +1相切,则a =________.解析:∵y =x +ln x ,∴y ′=1+1x,y ′| x =1=2.∴曲线y =x +ln x 在点(1,1)处的切线方程为y -1=2(x -1),即y =2x -1.法一:∵y =2x -1与曲线y =ax 2+(a +2)x +1相切, ∴a ≠0(当a =0时曲线变为y =2x +1与已知直线平行).由⎩⎨⎧y =2x -1,y =ax 2+a +2x +1, 消去y ,得ax 2+ax +2=0. 由Δ=a 2-8a =0,解得a =8.法二:设y =2x -1与曲线y =ax 2+(a +2)x +1相切于点(x 0,ax 20+(a +2)x 0+1). ∵y ′=2ax +(a +2), ∴y ′|x =x 0=2ax 0+(a +2).由⎩⎨⎧2ax 0+a +2=2,ax 2+a +2x 0+1=2x 0-1,解得⎩⎨⎧x 0=-12,a =8.答案:8导数与函数的单调性(1)题型既有选择题、填空题也有解答题,若以选择题、填空题的形式出现,则难度以中、低档为主,若以解答题形式出现,难度则以中等偏上为主,主要考查求函数的单调区间、证明或判断函数的单调性等问题。

(2)在利用导数讨论函数的单调区间时,首先要确定函数的定义域,解决问题的过程中,只能在定义域内,通过讨论导数的符号,来判断函数的单调区间.特别要注意写单调区间时,区间之间用“和”或“,”隔开,绝对不能用“∪”连接.[考点精要]函数的单调性与导函数值的关系若函数f (x )在(a ,b )内可导,则f ′(x )在(a ,b )任意子区间内部不恒等于0.f ′(x )>0⇒函数f (x )在(a ,b )上单调递增; f ′(x )<0⇒函数f (x )在(a ,b )上单调递减.反之,函数f (x )在(a ,b )上单调递增⇒f ′(x )≥0;函数f (x )在(a ,b )上单调递减⇒f ′(x )≤0.即f ′(x )>0(f ′(x )<0)是f (x )为增(减)函数的充分不必要条件.[典例] 已知函数f (x )=x +a x+b (x ≠0),其中a ,b ∈R.(1)若曲线y =f (x )在点P (2,f (2))处的切线方程为y =3x +1,求函数f (x )的解析式; (2)讨论函数f (x )的单调性并求出单调区间. [解] f ′(x )=1-a x2.(1)由导数的几何意义得f ′(2)=3,即1-a4=3,∴a =-8.由切点P (2,f (2))在直线y =3x +1上,得f (2)=3×2+1=7,则-2+b =7,解得b =9, ∴函数f (x )的解析式为f (x )=x -8x+9(x ≠0).(2)当a ≤0时,显然f ′(x )>0(x ≠0), 这时f (x )在(-∞,0),(0,+∞)上是增函数. 当a >0时,由f ′(x )=0,解得x =±a . 当x <-a 或x >a 时,f ′(x )>0; 当-a <x <0或0<x <a 时,f ′(x )<0. ∴f (x )在(-∞,-a ),(a ,+∞)上是增函数, 在(0,a ),(-a ,0)上是减函数. [类题通法]求函数的单调区间的方法步骤 (1)确定函数f (x )的定义域. (2)计算函数f (x )的导数f ′(x ).(3)解不等式f′(x)>0,得到函数f(x)的递增区间;解不等式f′(x)<0,得到函数f(x)的递减区间.[提醒] 求函数单调区间一定要先确定函数定义域,往往因忽视函数定义域而导致错误.[题组训练]1.设函数f ′(x )=x 2+3x -4,则y =f (x +1)的单调递减区间为________.解析:由f ′(x )=x 2+3x -4,令f ′(x )<0,即x 2+3x -4<0,解得-4<x <1,所以函数f (x )的单调递减区间为(-4,1),所以y =f (x +1)的单调递减区间为(-5,0).答案:(-5,0)2.已知函数f (x )=-12x 2+2x -a e x .(1)若a =1,求f (x )在x =1处的切线方程; (2)若f (x )在R 上是增函数,求实数a 的取值范围. 解:(1)当a =1时,f (x )=-12x 2+2x -e x ,则f (1)=-12×12+2×1-e =32-e ,f ′(x )=-x +2-e x ,f ′(1)=-1+2-e =1-e ,故曲线y =f (x )在x =1处的切线方程为y -⎝ ⎛⎭⎪⎫32-e =(1-e)(x -1),即y =(1-e)x +12. (2)∵f (x )在R 上是增函数,∴f ′(x )≥0在R 上恒成立, ∵f (x )=-12x 2+2x -a e x ,∴f ′(x )=-x +2-a e x ,于是有不等式-x +2-a e x ≥0在R 上恒成立, 即a ≤2-xe x 在R 上恒成立,令g (x )=2-x e x ,则g ′(x )=x -3e x ,令g ′(x )=0,解得x =3,列表如下:故函数即g (x )min =-1e 3,所以a ≤-1e 3,即实数a 的取值范围是⎝⎛⎦⎥⎤-∞,-1e 3.导数与函数的极值、最值从高考运用情况看,利用导数研究函数极值、最值是导数应用的核心部分,年年高考都有考查,多以解答题形式考查,难度相对较大.[考点精要]1.导数与函数单调性、极值的关系(1)f ′(x )>0在(a ,b )上成立,是f (x )在(a ,b )上单调递增的充分不必要条件. (2)对于可导函数f (x ),f ′(x 0)=0是函数f (x )在x =x 0处有极值的必要不充分条件. 2.利用导数求函数极值应注意三点(1)求单调区间时应先求函数的定义域,遵循定义域优先的原则; (2)f ′(x 0)=0时,x 0不一定是极值点;(3)求最值时,应注意极值点和所给区间的关系,关系不确定时应分类讨论. [典例] 已知函数f (x )=ax 3+bx +c 在点x =2处取得极值c -16. (1)求a ,b 的值;(2)若f (x )有极大值28,求f (x )在[-3,3]上的最小值. [解] (1)因为f (x )=ax 3+bx +c , 故f ′(x )=3ax 2+b .由于f (x )在点x =2处取得极值c -16,故有⎩⎨⎧f ′2=0,f 2=c -16,即⎩⎨⎧ 12a +b =0,8a +2b +c =c -16,化简得⎩⎨⎧12a +b =0,4a +b =-8,解得⎩⎨⎧a =1,b =-12.(2)由(1)知f (x )=x 3-12x +c ;f ′(x )=3x 2-12=3(x -2)(x +2).令f′(x)=0,得x1=-2,x2=2.当x∈(-∞,-2)时,f′(x)>0,故f(x)在(-∞,-2)上为增函数;当x∈(-2,2)时,f′(x)<0,故f(x)在(-2,2)上为减函数;当x∈(2,+∞)时,f′(x)>0,故f(x)在(2,+∞)上为增函数.由此可知f(x)在x=-2处取得极大值f(-2)=16+c,f(x)在x=2处取得极小值f(2)=c-16.由题设条件知16+c=28,解得c=12.此时f(-3)=9+c=21,f(3)=-9+c=3,f(2)=-16+c=-4,因此f(x)在[-3,3]上的最小值为f(2)=-4.[类题通法]1.求函数的极值的方法(1)确定函数的定义区间,求导数f′(x).(2)求方程f′(x)=0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f′(x)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即都为正或都为负,则f(x)在这个根处无极值.2.求函数的最值的方法(1)求f(x)在(a,b)内的极值.(2)将f(x)的各极值与f(a),f(b)比较得出函数f(x)在[a,b]上的最值.[题组训练]1.已知函数f(x)=x-a ln x(a∈R),试求函数的极值.解:f′(x)=1-ax=x-ax,x>0.(1)当a≤0时,f′(x)>0,函数f(x)为(0,+∞)上的增函数,函数f(x)无极值;(2)当a>0时,由f′(x)=0,解得x=a.又当x∈(0,a)时,f′(x)<0;当x∈(a,+∞)时,f′(x)>0,从而函数f(x)在x=a处取得极小值,且极小值为f(a)=a-a ln a,无极大值.综上,当a≤0时,函数f(x)无极值;当a>0时,函数f (x )在x =a 处取得极小值a -a ln a ,无极大值. 2.已知函数f (x )=1+ln xx(x ≥1),(1)试判断函数f (x )的单调性,并说明理由; (2)若f (x )≥kx +1恒成立,求实数k 的取值范围.解:(1)f ′(x )=-ln x x2,∵x ≥1,∴ln x ≥0,∴f ′(x )≤0. 故函数f (x )在[1,+∞)上单调递减. (2)∵x ≥1, ∴f (x )≥k x +1⇔x +11+ln xx≥k ,令g (x )=x +11+ln xx ,∴g ′(x )=[x +11+ln x ]′x -x +11+ln xx 2=x -ln xx 2. 再令h (x )=x -ln x ,则h ′(x )=1-1x. ∵x ≥1,则h ′(x )≥0, ∴h (x )在[1,+∞)上单调递增. ∴[h (x )]min =h (1)=1>0,从而g ′(x )>0, 故g (x )在[1,+∞)上单调递增, ∴[g (x )]min =g (1)=2,∴k ≤2. 故实数k 的取值范围为(-∞,2].生活中的优化问题也可以解答题形式考查,难度中低档.[考点精要](1)解决优化问题的策略①要分析问题中各个数量之间的关系,建立适当的函数模型,并确定函数的定义域.②要通过研究相应函数的性质,如单调性、极值与最值,提出优化方案,使问题得以解决,在这个过程中,导数是一个有力的工具.(2)求实际问题的最大(小)值时,一定要从问题的实际意义去考查,不符合实际意义的值应舍去.(3)在实际问题中,由f ′(x )=0常常仅得到一个根,若能判断函数的最大(小)值在x 的变化区间内部得到,则这个根处的函数值就是所求的最大(小)值.[典例] 某村庄拟修建一个无盖的圆柱形蓄水池(不计厚度).设该蓄水池的底面半径为r 米,高为h 米,体积为V 立方米.假设建造成本仅与表面积有关,侧面的建造成本为100元/平方米,底面的建造成本为160元/平方米,该蓄水池的总建造成本为12 000π 元(π为圆周率).(1)将V 表示成r 的函数V (r ),并求该函数的定义域.(2)讨论函数V (r )的单调性,并确定r 和h 为何值时该蓄水池的体积最大.[解] (1)因为蓄水池侧面的总成本为100·2πrh =200πrh (元),底面的总成本为160πr 2元, 所以蓄水池的总成本为(200πrh +160πr 2)元. 又据题意知200πrh +160πr 2=12 000π, 所以h =15r (300-4r 2),从而V (r )=πr 2h =π5(300r -4r 3).因为r >0,又由h >0可得r <53, 故函数V (r )的定义域为(0,53). (2)因为V (r )=π5(300r -4r 3),所以V ′(r )=π5(300-12r 2).令V ′(r )=0,解得r 1=5,r 2=-5(因r 2=-5不在定义域内,舍去). 当r ∈(0,5)时,V ′(r )>0, 故V (r )在(0,5)上为增函数; 当r ∈(5,53)时,V ′(r )<0, 故V (r )在(5,53)上为减函数.由此可知,V (r )在r =5处取得最大值,此时h =8. 即当r =5,h =8时,该蓄水池的体积最大.[类题通法]利用导数求实际问题的最大(小)值的一般方法(1)分析实际问题中各个量之间的关系,正确设定所求最大或最小值的变量y 与自变量x ,把实际问题转化为数学问题,即列出函数关系y =f (x ),根据实际问题确定y =f (x )的定义域.(2)求方程f ′(x )=0的所有实数根.(3)比较导函数在各个根和区间端点处的函数值的大小,根据实际问题的意义确定函数的最大值或最小值.[题组训练]1.书店预计一年内要销售某种书15万册,欲分几次订货,如果每次订货要付手续费30元,每千册书存放一年要耗库存费40元,并假设该书均匀投放市场,问此书店分________次进货、每次进__________册,可使所付的手续费与库存费之和最少.解析:设每次进书x 千册(0<x <150),手续费与库存费之和为y 元,由于该书均匀投放市场,则平均库存量为批量一半,即x 2,故有y =150x ×30+x2×40,y ′=-4 500x2+20=20x +15x -15x 2,∴当0<x <15时,y ′<0,当15<x <150时,y ′>0. 故当x =15时,y 取得最小值, 此时进货次数为15015=10(次).即该书店分10次进货,每次进15 000册书,所付手续费与库存费之和最少. 答案:10 15 0002.一艘轮船在航行时的燃料费和它的速度的立方成正比,已知速度为每小时10千米时的燃料费是每小时6元,而其他与速度无关的费用是每小时96元,问此轮船以何种速度航行时,能使行驶每千米的费用总和最小?解:设轮船速度为x (x >0)千米/时的燃料费用为Q 元,则Q =kx 3,由6=k ×103,可得k =3500.∴Q =3500x 3. ∴总费用y =⎝ ⎛⎭⎪⎫3500x 3+96·1x =3500x 2+96x .∵y ′=6x 500-96x2.令y ′=0,得x =20.∴当x ∈(0,20)时,y ′<0,此时函数单调递减, 当x ∈(20,+∞)时,y ′>0,此时函数单调递增. ∴当x =20时,y 取得最小值,∴此轮船以20千米/时的速度行驶每千米的费用总和最小.1.函数f (x )=e x cos x 的图象在点(0,f (0))处的切线的倾斜角为( ) A.π4 B .0C.3π4D .1解析:选A 由f ′(x )=e x (cos x -sin x ),则在点(0,f (0))处的切线的斜率k =f ′(0)=1,故倾斜角为π4,选A.2.已知函数f (x )=13x 3-12x 2+cx +d 有极值,则c 的取值范围为( )A .c <14B .c ≤14C .c ≥14D .c >14解析:选A 由题意得f ′(x )=x 2-x +c ,若函数f (x )有极值,则Δ=1-4c >0,解得c <14. 3.函数y =ln x -x 在x ∈(0,e]上的最大值为( ) A .e B .1 C .-1D .-e解析:选C 函数y =ln x -x 的定义域为(0,+∞),又y ′=1x -1=1-xx,令y ′=0得x =1,当x ∈(0,1)时,y ′>0,函数单调递增;当x ∈(1,e)时,y ′<0,函数单调递减.当x=1时,函数取得最大值-1,故选C.4.函数f (x )=x 2+2m ln x (m <0)的单调递减区间为( ) A .(0,+∞) B .(0,-m )C.(-m,+∞)D .(0,-m )∪(-m ,+∞)解析:选B 由条件知函数f (x )的定义域为(0,+∞). 因为m <0,则f ′(x )=2x +-mx --m x.当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:x (0,-m )-m (-m ,+∞)f ′(x ) -0 + f(x )极小值由上表可知,函数f (x )的单调递减区间是(0,-m ),单调递增区间是(-m 5.已知函数f (x )=-13x 3+2x 2+2x ,若存在满足0≤x 0≤3的实数x 0,使得曲线y =f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线与直线x +my -10=0垂直,则实数m 的取值范围是( )A .[6,+∞)B .(-∞,2]C .[2,6]D .[5,6]解析:选C f ′(x )=-x 2+4x +2=-(x -2)2+6,因为x 0∈[0,3],所以f ′(x 0)∈[2,6],又因为切线与直线x +my -10=0垂直,所以切线的斜率为m ,所以m 的取值范围是[2,6].6.已知a 为函数f (x )=x 3-12x 的极小值点,则a =( ) A .-4 B .-2 C .4D .2解析:选D 由题意得f ′(x )=3x 2-12,令f ′(x )=0得x =±2,∴当x <-2或x >2时,f ′(x )>0;当-2<x <2时,f ′(x )<0,∴f (x )在(-∞,-2)上为增函数,在(-2,2)上为减函数,在(2,+∞)上为增函数.∴f (x )在x =2处取得极小值,∴a =2.7.已知函数f (x )=(2x +1)e x ,f ′(x )为f (x )的导函数,则f ′(0)的值为________. 解析:因为f (x )=(2x +1)e x ,所以f ′(x )=2e x +(2x +1)e x =(2x +3)e x , 所以f ′(0)=3e 0=3. 答案:38.若函数y =x 3-ax 2+4在(0,2)内单调递减,则实数a 的取值范围是________. 解析:y ′=3x 2-2ax ,由题意知3x 2-2ax <0在区间(0,2)内恒成立, 即a >32x 在区间(0,2)上恒成立,∴a ≥3.答案:[3,+∞)9.已知函数f (x )=-x 3+ax 2-4在x =2处取得极值,若m ,n ∈[-1,1],则f (m )+f ′(n )的最小值是________.解析:f ′(x )=-3x 2+2ax ,根据已知f ′(2)=0,得a =3,即f (x )=-x 3+3x 2-4.根据函数f (x )的极值点,可得函数f (m )在[-1,1]上的最小值为f (0)=-4,f ′(n )=-3n 2+6n 在[-1,1]上单调递增,所以f ′(n )的最小值为f ′(-1)=-9. [f (m )+f ′(n )]min =f (m )min +f ′(n )min =-4-9=-13.答案:-1310.请你设计一个包装盒.如图所示,ABCD 是边长为60 cm 的正方形硬纸片,切去阴影部分所示的四个全等的等腰直角三角形,再沿虚线折起,使得A ,B ,C ,D 四个点重合于图中的点P ,正好形成一个正四棱柱形状的包装盒.E ,F 在AB 上,是被切去的一个等腰直角三角形斜边的两个端点.设AE =FB =x (cm).(1)若广告商要求包装盒的侧面积S (cm 2)最大,试问x 应取何值?(2)某厂商要求包装盒的容积V (cm 3)最大,试问x 应取何值?并求出此时包装盒的高与底面边长的比值.解:设包装盒的高为h (cm),底面边长为a (cm). 由已知得a =2x ,h =60-2x2=2(30-x ),0<x <30.(1)S =4ah =8x (30-x )=-8(x -15)2+1 800, 所以当x =15时,S 取得最大值.(2)V =a 2h =22(-x 3+30x 2),V ′=62x (20-x ). 由V ′=0得x =0(舍去)或x =20. 当x ∈(0,20)时,V ′>0; 当x ∈(20,30)时,V ′<0.所以当x =20时,V 取得极大值,也是最大值.此时h a =12,即包装盒的高与底面边长的比值为12.11.已知函数f (x )=12x 2-a ln x (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,+∞)为增函数,求a 的取值范围.解:(1)因为f ′(x )=x -ax(x >0),又f (x )在x =2处的切线方程为y =x +b ,所以⎩⎨⎧2-a ln 2=2+b ,2-a2=1,解得⎩⎨⎧a =2,b =-2ln 2.(2)若函数f (x )在(1,+∞)上恒成立.则f ′(x )=x -ax≥0在(1,+∞)上恒成立,即a ≤x 2在(1,+∞)上恒成立.所以有a ≤1, 故a 的取值范围为(-∞,1]. 12.设函数f (x )=ln x -x +1. (1)讨论f (x )的单调性;(2)证明当x ∈(1,+∞)时,1<x -1ln x<x ;(3)设c >1,证明当x ∈(0,1)时,1+(c -1)x >c x .解:(1)由题设,f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=1x-1,令f ′(x )=0,解得x =1.当0<x <1时,f ′(x )>0,f (x )单调递增; 当x >1时,f ′(x )<0,f (x )单调递减. (2)证明:由(1)知,f (x )在x =1处取得最大值, 最大值为f (1)=0.所以当x ≠1时,ln x <x -1.故当x ∈(1,+∞)时,ln x <x -1,ln 1x <1x-1,即1<x -1ln x<x . (3)证明:由题设c >1,设g (x )=1+(c -1)x -c x , 则g ′(x )=c -1-c x ln c .令g ′(x )=0,解得x 0=ln c -1ln cln c.当x <x 0时,g ′(x )>0,g (x )单调递增;当x >x 0时,g ′(x )<0,g (x )单调递减.由(2)知1<c -1ln c<c ,故0<x 0<1.又g (0)=g (1)=0,故当0<x <1时,g (x )>0. 所以当x ∈(0,1)时,1+(c -1)x >c x .如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!。

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