专题2 函数与导数(五)-2020届高三数学三轮复习回归课本复习讲义

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函数与导数(五)热点一 导数的几何意义1.函数f (x )在x 0处的导数是曲线f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线的斜率,曲线f (x )在点P 处的切线的斜率k =f ′(x 0),相应的切线方程为y -f (x 0)=f ′(x 0)(x -x 0). 2.求曲线的切线要注意“过点P 的切线”与“在点P 处的切线”的不同.例1 (1)设函数f (x )=x 3+(a -1)x 2+ax ,若f (x )为奇函数,则曲线y =f (x )在点(0,0)处的切线方程为( )A .y =-2xB .y =-xC .y =2xD .y =x (2)若直线y =kx +b 是曲线y =ln x +1的切线,也是曲线y =ln(x +2)的切线,则实数b =_____. 及时归纳 (1)求曲线的切线要注意“过点P 的切线”与“在点P 处的切线”的差异,过点P 的切线中,点P 不一定是切点,点P 也不一定在已知曲线上,而在点P 处的切线,必以点P 为切点.(2)利用导数的几何意义解题,主要是利用导数、切点坐标、切线斜率之间的关系来进行转化.以平行、垂直直线斜率间的关系为载体求参数的值,则要求掌握平行、垂直与斜率之间的关系,进而和导数联系起来求解.跟踪演练1 (1)曲线y =2ln(x +1)在点(0,0)处的切线方程为________.(2)若函数f (x )=ln x (x >0)与函数g (x )=x 2+2x +a (x <0)有公切线,则实数a 的取值范围是( ) A.⎝⎛⎭⎫ln 12e ,+∞ B .(-1,+∞) C .(1,+∞) D .(-ln 2,+∞) 热点二 利用导数研究函数的单调性1.f ′(x )>0是f (x )为增函数的充分不必要条件,如函数f (x )=x 3在(-∞,+∞)上单调递增,但f ′(x )≥0.2.f ′(x )≥0是f (x )为增函数的必要不充分条件,当函数在某个区间内恒有f ′(x )=0时,则f (x )为常函数,函数不具有单调性. 例2 已知函数f (x )=2e x -kx -2. (1)讨论函数f (x )在(0,+∞)内的单调性;(2)若存在正数m ,对于任意的x ∈(0,m ),不等式|f (x )|>2x 恒成立,求正实数k 的取值范围. 及时归纳 利用导数研究函数单调性的一般步骤 (1)确定函数的定义域. (2)求导函数f ′(x ).(3)①若求单调区间(或证明单调性),只要在函数定义域内解(或证明)不等式f ′(x )>0或f ′(x )<0即可;②若已知函数的单调性,则转化为不等式f ′(x )≥0或f ′(x )≤0在单调区间上恒成立问题来求解.跟踪演练2 (1)已知f (x )=()x 2+2ax ln x -12x 2-2ax 在(0,+∞)上是增函数,则实数a 的取值范围是( )A .{1}B .{-1}C .(0,1]D .[-1,0) (2)已知定义在R 上的偶函数f (x )(函数f (x )的导函数为f ′(x ))满足f ⎝⎛⎭⎫x -12+f (x +1)=0, e 3f (2 018)=1,若f (x )>f ′(-x ),则关于x 的不等式f (x +2)>1e x 的解集为( )A .(-∞,3)B .(3,+∞)C .(-∞,0)D .(0,+∞) 热点三 利用导数求函数的极值、最值1.若在x 0附近左侧f ′(x )>0,右侧f ′(x )<0,则f (x 0)为函数f (x )的极大值;若在x 0附近左侧f ′(x )<0,右侧f ′(x )>0,则f (x 0)为函数f (x )的极小值.2.设函数y =f (x )在[a ,b ]上连续,在(a ,b )内可导,则f (x )在[a ,b ]上必有最大值和最小值且在极值点或端点处取得.例3 (2018·北京)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.及时归纳 (1)求函数f (x )的极值,则先求方程f ′(x )=0的根,再检查f ′(x )在方程根的左右函数值的符号.(2)若已知极值大小或存在情况,则转化为已知方程f ′(x )=0根的大小或存在情况来求解.(3)求函数f (x )在闭区间[a ,b ]上的最值时,在得到极值的基础上,结合区间端点的函数值f (a ),f (b )与f (x )的各极值进行比较得到函数的最值.跟踪演练3 已知f (x )=⎝⎛⎭⎫e +1e ln x +1x -x .(1)求函数f (x )的极值;(2)设g (x )=ln(x +1)-ax +e x ,对于任意x 1∈[0,+∞),x 2∈[1,+∞),总有g (x 1)≥e2f (x 2)成立,求实数a 的取值范围.课时作业1.已知函数xy me =的图象与直线2y x m =+有两个交点,则m 的取值可以是( ) A. -1 B. 1C. 2D. 32.已知函数f (x )的导函数为()f x ',()()0xf x f x '->对()0,x ∈+∞恒成立,则下列不等式中一定成立的是( )A.()()f f e eππ>B.()()f f e eππ<C. ()()f f e π>D. ()()ff e π<3.已知函数()322f x x ax bx a =+++在1x =处取得极值10,则a =( )A. 4或-3B. -4或3C. -3D. 44.已知函数2()35f x x x =-+,()ln g x ax x =-,若对(0,)x e ∀∈,12,(0,)x x e ∃∈且12x x ≠,使得()()(1,2)i f x g x i ==,则实数a 的取值范围是( )A. 16,e e ⎛⎫ ⎪⎝⎭B. 741,e e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭C. 74160,,e e e ⎡⎫⎛⎤⎪⎢ ⎥⎝⎦⎣⎭D.746,e e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭5.已知函数()()321ln 2f x x x ax ax a R =+-∈. (1)当0a =时,求f (x )的最值;(2)若函数()()f xg x x=存在两个极值点()1212,x x x x ≠,求()()12g x g x +的取值范围. 6.已知函数3()f x x x=-. (1)求曲线()y f x =在2x =处的切线方程;(2)证明:曲线()y f x =上任一点处的切线与直线0x =和直线y x =所围成的三角形面积为定值,并求此定值. 7.已知函数()329f x x mx x n =+++在1x =处取得极值,且()02f =.(1)求实数m ,n 的值;(2)求函数f (x )的极大值和极小值. 8.已知函数(1)(1)()2ln x mx f x x x-+=-.(Ⅰ)当1m =时,试判断f (x )零点的个数; (Ⅱ)若1x ≥时,()0f x ≤,求m 的取值范围.函数与导数(五)答案热点一 导数的几何意义 例1 (1)答案 D解析 方法一 ∵f (x )=x 3+(a -1)x 2+ax ,∴f ′(x )=3x 2+2(a -1)x +a .又f (x )为奇函数,∴f (-x )=-f (x )恒成立,即-x 3+(a -1)x 2-ax =-x 3-(a -1)x 2-ax 恒成立,∴a =1,∴f ′(x )=3x 2+1,∴f ′(0)=1,∴曲线y =f (x )在点(0,0)处的切线方程为y =x .故选D.方法二 ∵f (x )=x 3+(a -1)x 2+ax 为奇函数,∴f ′(x )=3x 2+2(a -1)x +a 为偶函数,∴a =1,即f ′(x )=3x 2+1,∴f ′(0)=1,∴曲线y =f (x )在点(0,0)处的切线方程为y =x .故选D. (2)答案 ln 2解析 设直线y =kx +b 与曲线y =ln x +1和曲线y =ln(x +2)的切点分别为(x 1,ln x 1+1),(x 2,ln(x 2+2)).∵直线y =kx +b 是曲线y =ln x +1的切线,也是曲线y =ln(x +2)的切线, ∴1x 1=1x 2+2,即x 1-x 2=2.∴切线方程为y -(ln x 1+1)=1x 1(x -x 1),即为y =x x 1+ln x 1或y -ln(x 2+2)=1x 2+2(x -x 2),即为y =x x 1+2-x 1x 1+ln x 1,∴2-x 1x 1=0,则x 1=2,∴b =ln 2.跟踪演练1 (1)答案 2x -y =0解析 ∵y =2ln(x +1),∴y ′=2x +1.令x =0,得y ′=2,由切线的几何意义得切线斜率为2,又切线过点(0,0),∴切线方程为y =2x ,即2x -y =0. (2)答案 A解析 设公切线与函数f (x )=ln x 切于点A (x 1,ln x 1)(x 1>0),则切线方程为y -ln x 1=1x 1(x-x 1).设公切线与函数g (x )=x 2+2x +a 切于点B (x 2,x 22+2x 2+a )(x 2<0),则切线方程为y -(x 22+2x 2+a )=2(x 2+1)(x -x 2),∴⎩⎪⎨⎪⎧1x 1=2(x 2+1),ln x 1-1=-x 22+a ,∵x 2<0<x 1,∴0<1x 1<2.又a =ln x 1+⎝⎛⎭⎫12x 1-12-1=-ln 1x 1+14⎝⎛⎭⎫1x 1-22-1,令t =1x 1,∴0<t <2,a =14t 2-t -ln t .设h (t )=14t 2-t -ln t (0<t <2),则h ′(t )=12t -1-1t =(t -1)2-32t<0,∴h (t )在(0,2)上为减函数,则h (t )>h (2)=-ln 2-1=ln12e,∴a ∈⎝⎛⎭⎫ln 12e ,+∞. 热点二 利用导数研究函数的单调性例2 解 (1)由题意得f ′(x )=2e x -k ,x ∈(0,+∞),因为x >0,所以2e x >2.当k ≤2时,f ′(x )>0,此时f (x )在(0,+∞)内单调递增.当k >2时,由f ′(x )>0得x >ln k2,此时f (x )单调递增;由f ′(x )<0得0<x <ln k2,此时f (x )单调递减.综上,当k ≤2时,f (x )在(0,+∞)内单调递增;当k >2时,f (x )在⎝⎛⎭⎫0,ln k 2内单调递减,在⎝⎛⎭⎫ln k2,+∞内单调递增. (2)①当0<k ≤2时,由(1)可得f (x )在(0,+∞)内单调递增,且f (0)=0,所以对于任意的x ∈(0,m ),f (x )>0.这时|f (x )|>2x 可化为f (x )>2x ,即2e x -(k +2)x -2>0.设g (x )=2e x -(k +2)x -2, 则g ′(x )=2e x -(k +2),令g ′(x )=0,得x =ln k +22>0,所以g (x )在⎝⎛⎭⎫0,ln k +22内单调递减,且g (0)=0,所以当x ∈⎝⎛⎭⎫0,ln k +22时,g (x )<0,不符合题意.②当k >2时,由(1)可得f (x )在⎝⎛⎭⎫0,ln k2内单调递减,且f (0)=0,所以存在x 0>0,使得对于任意的x ∈(0,x 0)都有f (x )<0.这时|f (x )|>2x 可化为-f (x )>2x ,即-2e x +()k -2x +2>0. 设h (x )=-2e x +()k -2x +2,则h ′(x )=-2e x +()k -2.(ⅰ)若2<k ≤4,则h ′(x )<0在(0,+∞)上恒成立,h (x )在(0,+∞)内单调递减,且h (0)=0, 所以对于任意的x ∈(0,x 0)都有h (x )<0,不符合题意.(ⅱ)若k >4,令h ′(x )>0,得x <ln k -22,这时h (x )在⎝⎛⎭⎫0,ln k -22内单调递增,且h (0)=0,所以对于任意的x ∈⎝⎛⎭⎫0,ln k -22,都有h (x )>0,此时取m =min ⎩⎨⎧⎭⎬⎫x 0,lnk -22,则对于任意的x ∈(0,m ),不等式|f (x )|>2x 恒成立.综上可得k 的取值范围为()4,+∞. 跟踪演练2 (1)答案 B解析 f (x )=()x 2+2ax ln x -12x 2-2ax ,f ′(x )=2(x +a )ln x ,∵f (x )在(0,+∞)上是增函数,∴f ′(x )≥0在(0,+∞)上恒成立,当x =1时,f ′(x )=0满足题意,当x >1时,ln x >0,要使f ′(x )≥0恒成立,则x +a ≥0恒成立.∵x +a >1+a ,∴1+a ≥0,解得a ≥-1,当0<x <1时,ln x <0,要使f ′(x )≥0恒成立,则x +a ≤0恒成立,∵x +a <1+a ,∴1+a ≤0,解得a ≤-1.综上所述,a =-1. (2)答案 B解析 ∵f (x )是偶函数,∴f (x )=f (-x ),f ′(x )=[]f (-x )′=-f ′(-x ),∴f ′(-x )=-f ′(x ),f (x )>f ′(-x )=-f ′(x ),即f (x )+f ′(x )>0,设g (x )=e x f (x ),则[]e x f (x )′=e x []f (x )+f ′(x )>0, ∴g (x )在(-∞,+∞)上单调递增,由f ⎝⎛⎭⎫x -12+f (x +1)=0,得f (x )+f ⎝⎛⎭⎫x +32=0,f ⎝⎛⎭⎫x +32+f ()x +3=0,相减可得f (x )=f ()x +3,f (x )的周期为3,∴e 3f ()2 018=e 3f (2)=1,g (2)=e 2f (2)=1e ,f (x +2)>1e x ,结合f (x )的周期为3可化为e x -1f (x -1)>1e =e 2f (2),g (x -1)>g (2),x -1>2,x >3,∴不等式的解集为()3,+∞,故选B. 热点三 利用导数求函数的极值、最值例3 解 (1)因为f (x )=[ax 2-(4a +1)x +4a +3]e x ,所以f ′(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,+∞.跟踪演练3 解 (1)f ′(x )=e +1e x -1x 2-1=-()x -e ⎝⎛⎭⎫x -1e x 2,令f ′(x )=0,可得x =1e 或x =e.当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如表所示:所以f (x )的极小值为f ⎝⎛⎭⎫1e =-2e ,极大值为f (e)=2e. (2)由(1)可知,当x ∈[1,+∞)时,函数f (x )的最大值为2e ,对于任意x 1∈[0,+∞),x 2∈[1,+∞),总有g (x 1)≥e2f (x 2)成立,等价于对于任意x ∈[0,+∞),g (x )≥1恒成立,g ′(x )=e x+1x +1-a (x ≥0), ①当a ≤2时,因为e x ≥x +1,所以g ′(x )=e x +1x +1-a ≥x +1+1x +1-a ≥2-a ≥0,即g (x )在[0,+∞)上单调递增,g (x )≥g (0)=1恒成立,符合题意.②当a >2时,设h (x )=e x+1x +1-a (x ≥0),h ′(x )=e x-1(x +1)2=(x +1)2e x -1(x +1)2≥0,所以g ′(x )在[0,+∞)上单调递增,且g ′(0)=2-a <0,则存在x 0∈(0,+∞),使得g ′(x 0)=0,所以g (x )在(0,x 0)上单调递减,在(x 0,+∞)上单调递增,又g (x 0)<g (0)=1, 所以g (x )≥1不恒成立,不符合题意.综合①②可知,实数a 的取值范围是(]-∞,2.课时作业1.BCD 【分析】将函数xy me =的图象与直线2y x m =+有两个交点,转化为函数()2xf x me x m =--有两个零点,导函数为()1xf x me '=-,当0m ≤时,()0f x '<恒成立,函数()f x 在R 上单调递减,不可能有两个零点;当0m >时,令()0f x '=,可得ln x m =-,函数在(),ln m -∞-上单调递减,在()ln ,m -+∞上单调递增,()f x 的最小值为()ln 1ln 2f m m m -=+-,再令()ln 0f m -<求解即可.【详解】因为函数xy me =的图象与直线2y x m =+有两个交点,所以函数()2xf x me x m =--有两个零点,求导得:()1xf x me '=-,当0m ≤时,()0f x '<恒成立,所以函数()f x 在R 上单调递减,不可能有两个零点; 当0m >时,令()0f x '=,可得ln x m =-,当(),ln ∈-∞-x m 时,()0f x '<,当()ln ,x m ∈-+∞时,()0f x '>, 所以函数在(),ln m -∞-上单调递减,在()ln ,m -+∞上单调递增, 所以()f x 的最小值为()ln 1ln 2f m m m -=+-. 令()()1ln 20g m m m m =+->,则()12g m m'=-, 当10,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0g m '>,当1,2x ⎛⎫∈+∞ ⎪⎝⎭时,()0g m '<,所以()g m 在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增,在1,2⎛⎫+∞⎪⎝⎭上单调递减. 所以()max 1ln 202g m g ⎛⎫==-<⎪⎝⎭, 所以()f x 的最小值()ln 0f m -<,则m 的取值范围是()0,∞+.所以m 可以取 1,2,3.故选:BCD【点睛】本题主要考查导数在函数的零点中的应用,还考查了转化化归的思想和运算求解的能力,属于难题.2.A【分析】构造函数()()f x g x x =,求导()()()2f x xf x f x x x ''-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,由()()0xf x f x '->,得()f x y x =在()0,∞+上单调递增,再根据e π<求解.【详解】令()()f x g x x= 因为()()()2f x xf x f x x x ''-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,且()()0xf x f x '->, 所以()f x y x =在()0,∞+上单调递增,因为e π<,所以()()f f e eππ>. 故选:A【点睛】本题主要考查导数与函数的单调性及其应用,还考查了构造函数的方法,属于中档3.D【分析】根据函数()f x 在1x =处取得极值10,得()()'10110f f ⎧=⎪⎨=⎪⎩,由此求得,a b 的值,再验证,a b 是否符合题意即可.【详解】函数1,)+∞(在1x =处取得极值10, 所以()2'32f x x ax b =++, 且()()2'1320,1110f a b f a b a =++==+++=, 解得4,11a b ==-或3,3a b =-=,当3,3a b =-=时,()()22'363310f x x x x =-+=-≥,根据极值的定义知道,此时函数()f x 无极值;当4,11a b ==-时,()2'3811f x x x =+-, 令()'0f x =得1x =或113x =-,符合题意; 所以4a =,故选D. 【点睛】该题考查的是有关根据函数的极值求解析式中的参数的问题,注意其对应的条件为函数值以及函数在对应点处的导数的值,构造出方程组,求得结果,属于简单题目. 4.D【分析】先求出()f x 的值域,再利用导数讨论函数()g x 在区间()0,e 上的单调性,结合函数值域,由方程有两个根求参数范围即可.【详解】因为()g x ax lnx =-,故()1ax g x x='-, 下面讨论()g x 的单调性:当0a ≤时,()0g x '<,故()g x 在区间()0,e 上单调递减; 当10,a e ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0,x e ∈时,()0g x '<,故()g x 在区间()0,e 上单调递减; 当1a e >时,令()0g x '=,解得1x a=, 故()g x 在区间10,a ⎛⎫ ⎪⎝⎭单调递减,在区间1,e a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增. 又()11,1a g lna g e a e ⎛⎫=+=- ⎪⎝⎭,且当x 趋近于零时,()g x 趋近于正无穷; 对函数()f x ,当()0,x e ∈时,()11,54f x ⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭; 根据题意,对(0,)x e ∀∈,12,(0,)x x e ∃∈且12x x ≠,使得()()(1,2)i f x g x i ==成立, 只需()111,54g g e a ⎛⎫<≥ ⎪⎝⎭, 即可得111,154a lna e+<-≥,解得746,a e e ⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭故选:D.【点睛】本题考查利用导数研究由方程根的个数求参数范围的问题,涉及利用导数研究函数单调性以及函数值域的问题,属综合困难题.5.(1)最小值是1e-,无最大值;(2)(,3ln 4)-∞--.【分析】(1)求出导函数()f x ',由导函数确定函数的单调性得最值; (2)求出()g x ',有函数有两个极值点,即方程有两个不等正根,得a 的范围,同时求出1212,x x x x +,可得12()()()h a g x g x =+,由单调性可得所求取值范围.【详解】(1)由题意()ln f x x x =,()ln 1f x x '=+,易知1(0,)x e ∈时,()0f x '<,()f x 递减,1(,)x e∈+∞时,()0f x '>,()f x 递增. ∴()f x 有极小值1111()ln f e e e e==-,也是最小值,无最大值. (2)由题意21()ln 2g x x ax ax =+-,211()ax ax g x ax a x x-+'=+-=, ()g x 在两个极值点12,x x ,则12,x x 是方程210ax ax -+=的两个不等正根, ∴2124010a a x x a ⎧∆=->⎪⎨=>⎪⎩,∴4a >,121x x =+,121x x a =, ∴221211122211()()()ln ln 22h a g x g x x ax ax x ax ax =+=+-++-2121212121112ln()[()2]()ln (1)22x x a x x x x a x x a a a a=++--+=+--1ln 12a a =---, 显然1()ln 12h a a a =---是关于a 的减函数, ∴()(4)3ln 4h a h <=--,∴12()()g x g x +的取值范围是(,3ln 4)-∞--.【点睛】本题考查导数与函数的最值,考查与函数极值点有关的范围问题,解题时可根据极值点的定义找到极值点与参数a 的关系,把待极值点的问题化为a 的函数,然后利用a 的范围求出结论.6.(1)734y x =-(2)见解析【分析】(1)由导数的几何意义求解即可;(2)设(,)P m n 为曲线()y f x =上任一点,由(1)知过点P 的切线方程,求出切线与直线0x =和直线y x =的交点,根据三角形面积公式,即可得出答案.【详解】(1)31(2)222f =-= 23()1f x x '=+,37(2)144f '∴=+= 则曲线()y f x =在2x =处的切线方程为17(2)24y x -=-,即734y x =- (2)设(,)P m n 为曲线()y f x =上任一点,由(1)知过点P 的切线方程为231()y n x m m ⎛⎫-=+- ⎪⎝⎭即2331()y m x m m m ⎛⎫⎛⎫--=+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭令0x =,得6y m=- 令y x =,得2y x m ==从而切线与直线0x =的交点为60,m ⎛⎫- ⎪⎝⎭,切线与直线y x =的交点为(2,2)m m ∴点(,)P m n 处的切线与直线0x =,y x =所围成的三角形的面积16|2|62S m m =⋅-⋅=,为定值.【点睛】本题主要考查了导数的几何意义的应用,属于中档题.7.(1)6,2m n =-=;(2)极大值为(1)6f =,极小值为(3)2f =.【分析】(1)求出导数()f x ',由()01f '=和(0)2f =可求得,m n ;(2)由导数确定函数的单调性,得极值.【详解】(1)由题意2()329f x x mx '=++,∴(1)3290f m '=++=,6m =-,又(0)2f n ==.∴6,2m n =-=;(2)由(1)32()692f x x x x =-++,2()31293(1)(3)f x x x x x =-+=--',当1x <或3x >时()0f x '>,13x <<时,()0f x '<,∴()f x 在(,1)-∞和(3,)+∞上递增,在(1,3)上递减.()f x 的极大值为(1)6f =,极小值为(3)2f =.【点睛】本题考查导数与函数的极值之间的关系,掌握极值的概念和求法是解题关键. 8.(Ⅰ)f (x )有且只有一个零点;(Ⅱ)[1,)+∞.【分析】(Ⅰ)求导数判断函数的单调性及(1)0f =即可确定函数的零点;(Ⅱ)分0m ≤和0m >两种情况,分别判断函数的单调性,根据单调性求函数()f x 的最大值,由max ()0f x ≤求解即可.【详解】(Ⅰ)当 1 m =时,(1)(1)()2ln x x f x x x-+=-, 22(1)()x f x x--'=. 所以()0f x '≤,()f x 在(0,)+∞上单调递减,又(1)0f =,∴()f x 有且只有一个零点.(Ⅱ)∵()10f =,2221()mx x f x x-+-'=. (1)当0m ≤时,在[1,)+∞上()0f x '≥恒成立,∴()f x 在[1,)+∞上单调递增,∴()(1)0f x f ≥=,不符合题意.(2)当0m >时,设2()21g x mx x =-+-,当440m ∆=-≤即m 1≥时,2()210g x mx x =-+-≤恒成立,所以在[1,)+∞上()0f x '≤恒成立,∴()f x 在[1,)+∞上单调递减,∴()(1)0f x f ≤=,符合题意,∴m 1≥.当440m ∆=->即01m <<时,()0g x =有两不等实根,设为12,x x 因为(1)10g m =->,可知121x x ,所以()21,x x ∈时()0f x '>,()2,x x ∈+∞时()0f x '<即()f x 在区间()21,x 上单调递增,()2,x +∞单调递减所以()2(1)0f x f >=,不符合题意.综上,m 的取值范围为[1,)+∞.【点睛】本题主要考查了利用导数研究函数的单调性,零点,最值,不等式恒成立问题,属于中档题.。

专题1.2函数与导数-高三数学三轮考点总动员(第01篇教材考点再排查)Word版含解析.docx

专题1.2函数与导数-高三数学三轮考点总动员(第01篇教材考点再排查)Word版含解析.docx

第一篇教材考点再排查专题 2函数与导数1.理解函数定义时,函数是非空数集到非空数集的映射,作为一个映射,就必须满足映射的条件,只能一对一或者多对一,不能一对多,定义域、值域、对应法则是决定函数的三要素,定义域、对应法则确定,值域也就确定,注意对应法则相同,定义域不同的函数不是同一函数.2.求函数的定义域,关键是依据含自变量x 的代数式有意义来列出相应的不等式(组 )求解,如开偶次方根,被开方数一定是非负数;对数式中的真数是正数;列不等式时,应列出所有的不等式,不应遗漏 , 实际问题要考虑变量的实际意义,注意挖掘隐含条件.对抽象函数,只要对应关系相同,括号里整体的取值范围就完全相同.3.求函数解析式的方法:有直接法、待定系数法、配凑法、配方法、换元法;用换元法求解析式时,要注意新元的取值范围,即函数的定义域问题.4.分段函数是在其定义域的不同子集上,分别用不同的式子来表示对应关系的函数,它是一个f1 ( x), x A1函数,而不是几个函数,用解析式表示分段函数时,注意要书写正确,即 y f2 ( x), x A2,Lf n ( x), x A n分段函数的值域是各段函数值域的并集.5.求函数最值 ( 值域 ) 常用的方法:(1)单调性法:适合已知或能判断单调性的函数.(2)图象法:适合已知或易作出图象的函数,特别是二次函数在某个区间上的最值.(3)基本不等式法:特别适合分式结构或两元的函数.(4)导数法:适合可导函数.(5)换元法: 适应复合函数,即先由定义域求出内函数的值域,作为外函数的定义域,再利用外函数的图像与性质求出外函数的值域,即为函数的值域,利用换元法求值域时,要特别注意新元的范围.(6)分离常数法:适合于一次分式.(7)有界函数法:适用于含有指、对函数或正、余弦函数的式子.无论用什么方法求最值,都要考查“等号”是否成立,特别是基本不等式法,并且要优先考虑定义域.6.函数的奇偶性(1) f (x) 是奇函数对定义域内任意,都有 f (x) f ( x)对定义域内任意,都有f (x) f ( x) 0 f ( x) 图像关于原点对称;( 2)f( x) 是偶函数对定义域内任意,都有 f (x) f ( x)对定义域内任意,都有f (x) f ( x) 0 f ( x) 图像关于 y 轴对称;( 3)y f ( x a) 是偶函数对定义域内任意都有 f ( a x) = f (a x)y f ( x) 的图象关于直线x a 对称;( 4)y f ( x a) 是奇函数对定义域内任意都有 f ( a x) =- f (a x)y f (x)的图象关于点(a,0) 对称;判断函数的奇偶性,要注意定义域必须关于原点对称,有时还要对函数式化简整理,但必须注意使定义域不受影响.7.函数奇偶性的性质(1)奇函数在关于原点对称的区间上若有单调性,则其单调性完全相同;偶函数在关于原点对称的区间上若有单调性,则其单调性恰恰相反.(2)若 f(x)为偶函数,则f(-x)=f(x)=f(|x|).(3)若奇函数 f(x)的定义域中含有0,则必有f(0)=0.故“ f(0)= 0”是“ f(x)为奇函数”的既不充分也不必要条件,已知函数奇偶性求参数常用特值法 .8.函数的单调性(1)判定函数单调性方法:①定义法:若 x ,x a, b , x x ,那么 f (x1) f (x2 )设 x1 x2a, b , x1 x2,1212那么( x1x2 ) f ( x1 ) f ( x2 )f ( x1 ) f ( x2 )0 f ( x) 在a, b上是增函0x1x2数;若 x1,x2a,b , x1x2,那么 f ( x1) f ( x2 )设 x1x2a,b , x1x2,那么( x1 x2 ) f ( x1 ) f ( x2 ) 0f ( x1) f ( x2 )0 f (x)在 a,b上是减函数 .x1x2②求导法:设函数y f ( x) 在某个区间内可导,如果f( x)0,则 f (x) 为增函数;如果f ( x)0 ,则 f ( x)为减函数 .③性质法 : 如果函数f (x) 和 g( x) 在相同区间上是单调函数, 则( i )增函数 +增函数是增函数;(ii )减函数 +减函数是减函数;( iii )增函数 - 减函数是增函数; ( iv )减函数 - 增函数是减函数;④复合函数单调性 : “同增异减”( 2)已知含参数的可导函数在某个区间上单调递增(减)求参数范围,利用函数单f ( x) 0 ( 0 )恒成立(且不恒为 0)问题,验证参数取等号时是否符合题意.( 3)求函数单调区间时,多个单调区间之间不能用符号“∪”和“或”连接,可用“及”连接, 或用“,”隔开.单调区间必须是“区间”,而不能用集合或不等式代替 .9. 函数 y f ( x) 的图象的对称性结论①若函数 yf (x) 关于 x a 对称对定义域内任意都有f (a x) = f (a x)对定义域内任意都有 f ( x) = f (2 a x) ;②函数 yf ( x) 关于点(, 0) 对定义域内任意都有 f (a x) =-f (a x)f (2 a x) =- f ( x) ;③若函数 yf (x) 对定义域内任意都有f ( x a)f (bx) , 则函数 f ( x) 的对称轴是a bx;2④若函数 yf (x) 对定义域内任意都有 f (xa)f (b x) , 则函数 f ( x) 的对称轴中心为 (ab,0) ;2⑤函数 yf (| x a |) 关于 x a 对称 .10. 两个函数对称的结论①两个函数 y f (x a) 与 yf (b x) 的图象关于直线abx对称 .2②函数 y f ( x) 与函数 y f ( x) 的图象关于直线 x 0 ( 即 y 轴 ) 对称 .③函数 y f ( x) 与函数 y f (x) 的图象关于直线 y0( 即 x 轴 ) 对称。

高中数学函数与导数部分复习大纲

高中数学函数与导数部分复习大纲

第二部分 函数与导数1.映射:注意 ①第一个集合中的元素必须有象;②一对一,或多对一。

2.函数值域的求法:①分析法 ;②配方法 ;③判别式法 ;④利用函数单调性 ; ⑤换元法 ;⑥利用均值不等式2222ba b a ab +≤+≤; ⑦利用数形结合或几何意义(斜率、距离、绝对值的意义等);⑧利用函数有界性(x a 、x sin 、x cos 等);⑨导数法 3.复合函数的有关问题(1)复合函数定义域求法:① 若f(x)的定义域为[a ,b ],则复合函数f[g(x)]的定义域由不等式a ≤g(x)≤b 解出② 若f[g(x)]的定义域为[a,b],求 f(x)的定义域,相当于x ∈[a,b]时,求g(x)的值域。

(2)复合函数单调性的判定:①首先将原函数)]([x g f y =分解为基本函数:内函数)(x g u =与外函数)(u f y =;②分别研究内、外函数在各自定义域内的单调性;③根据“同性则增,异性则减”来判断原函数在其定义域内的单调性。

注意:外函数)(u f y =的定义域是内函数)(x g u =的值域。

4.分段函数:值域(最值)、单调性、图象等问题,先分段解决,再下结论。

5.函数的奇偶性⑴函数的定义域关于原点对称是函数具有奇偶性的必要条件....; ⑵)(x f 是奇函数⇔1)()(0)()()()(-=-⇔=+-⇔-=-x f x f x f x f x f x f ;⑶)(x f 是偶函数1)()(0)()()()(=-⇔=--⇔=-⇔x f x f x f x f x f x f ;⑷奇函数)(x f 在原点有定义,则0)0(=f ;⑸在关于原点对称的单调区间内:奇函数有相同的单调性,偶函数有相反的单调性; (6)若所给函数的解析式较为复杂,应先等价变形,再判断其奇偶性; 6.函数的单调性⑴单调性的定义:)(x f 在区间M 上是增(减)函数,,21M x x ∈∀⇔当21x x <时)0(0)()(21><-x f x f )0(0)]()()[(2121<>--⇔x f x f x x )0(0)()(2121<>--⇔x x x f x f ;⑵单调性的判定定义法:注意:一般要将式子)()(21x f x f -化为几个因式作积或作商的形式,以利于判断符号;②导数法(见导数部分);③复合函数法(见2 (2));④图像法。

课标5年高考3年模拟A版20高考数学第三章导数及其应用1导数的概念及运算课件文2

课标5年高考3年模拟A版20高考数学第三章导数及其应用1导数的概念及运算课件文2

f '(x) g(x) f (x)g '(x)
(3)
f (x) g(x)
'=
[ g ( x)]2
(g(x)≠0).
【知识拓展】
1.奇函数的导数是偶函数,偶函数的导数是奇函数.周期函数的导数还是
周期函数.
2.y=f(x)的导数f '(x)反映了函数f(x)的瞬时变化率,其正负号反映了变化
的方向,其大小|f '(x)|反映了变化的快慢,|f '(x)|越大,曲线在这点处的切线
x) x
f (x0 )
,
我们称它为函数y=f(x)在x=x0处的导数,记作f '(x0)或y'|xx0 ,
2021/4/17
课标5年高考3年模拟A版
3
即f '(x0)= lim y =
x0 x
(2)几何意义
lim f (x0 x) f (.x0 )
x0
x
函数f(x)在x=x0处的导数f '(x0)的几何意义是曲线y=f(x)在点(x0, f(x0))处的 切线的斜率.相应地,切线方程为y-f(x0)=f '(x0)(x-x0).
函数y=f(x)从x1到x2的平均变化率为
f
(x2 ) x2
f (x1) x1
,若Δx=x2-x1,Δy=f(x2)-f(x1),
则平均变化率可表示为 y .
x
2.函数y=f(x)在x=x0处的导数
(1)定义
一般地,函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率是
lim
x0
y x
= lim x0
f
( x0
课标5年高考3年模拟A版
11

2020年高三数学三轮复习回归基础专题函数与方程,函数模型及其应用

2020年高三数学三轮复习回归基础专题函数与方程,函数模型及其应用
数学建模
弄清题目中的已知条件和数量关系,建立函数关系式。
解答模型
利用数学方法得出函数模型的数学结果。
解释模型
将数学问题的结果转译成实际问题作出答案。
函数与方程﹑函数模型及其应用
函数零点
概念
方程 的实数根。方程 有实数根 函数 的图象与 轴有交点 函数 有零点.
存在定理

概念
把实际问表达的数量变化规律用函数关系刻画出来的方法叫作函数建模。
解题步骤
阅读审题
分析出已知什么,求什么,从中提炼出相应的数学问题。

2020版高三数学二轮复习(全国理)讲义:专题二 第四讲导数的综合应用

2020版高三数学二轮复习(全国理)讲义:专题二  第四讲导数的综合应用

高考考点考点解读-=2(x-1)-2.所以M (a )<M (1)=0,故g ′(a )<0,所以g (a )=1-aln a 在a ∈(1,2)上单调递减,所以m ≤g (2)=1-2ln 2=-log 2e ,即实数m 的取值范围为(-∞,-log 2e].命题方向3 利用导数解决生活中的优化问题例3某山区外围有两条相互垂直的直线型公路,为进一步改善山区的交通现状,计划修建一条连接两条公路的山区边界的直线型公路,记两条相互垂直的公路为l 1,l 2,山区边界曲线为C ,计划修建的公路为l ,如图所示,M ,N 为C 的两个端点,测得点M 到l 1,l 2的距离分别为5千米和40千米,点N 到l 1,l 2的距离分别为20千米和2.5千米,以l 1,l 2所在的直线分别为y ,x 轴,建立平面直角坐标系xOy ,假设曲线C 符合函数y =ax2+b(其中a ,b 为常数)模型. (1)求a ,b 的值;(2)设公路l 与曲线C 相切于P 点,P 的横坐标为t .①请写出公路l 长度的函数解析式f (t ),并写出其定义域; ②当t 为何值时,公路l 的长度最短?求出最短长度.[解析] (1)由题意知,M 点的坐标为(5,40),N 点的坐标为(20,2.5),代入曲线C 的方程y =ax2+b 可得:⎩⎪⎨⎪⎧40=a52+b ,2.5=a202+b .解得⎩⎨⎧a =1 000,b =0.(2)①由(1)知曲线C 的方程为y =1 000x2(5≤x ≤20),y ′=-2 000x3,所以y ′|x =t =-2 000t3即为l 的斜率.又当x =t 时,y =1 000t2,所以P 点的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫t ,1 000t2, 所以l 的方程为y -1 000t2=-2 000t3(x -t ).。

高三数学回归教材:第3章 导数及其应用

高三数学回归教材:第3章 导数及其应用

14 第三章 导数及其应用一、知识梳理(一)导数的概念1、平均变化率、瞬时速率、膨胀率、瞬时变化率;2、某点处的导数、导函数的定义以及公式表示;3、导数的几何意义、物理意义;切线方程000()()y y f x x x -='-;4、求函数导数的基本步骤;5、极限(1)极限的定义、表示;(2)函数极限的四则运算法则:若0lim ()x x f x a →=,0lim ()x x g x b →=,则 ①0lim[()()]x x f x g x a b →±=±;②0lim[()()]x x f x g x ab →⋅=;③0()lim ()x x f x ag x b →=;(3)几个常用极限:①1lim 0n n →∞=;②lim 0n n a →∞=(||1a <);(4)两个重要极限:①0sin lim 1x x x →=;②01lim(1)x x e x →+=;(二)导数的计算1、基本初等函数的导数公式(1)若()f x c =(c 为常数),则()0f x '=;(2)若()f x x α=,则1()f x x αα-'=;(3)若()sin f x x =,则()cos f x x '=;(4)若()cos f x x =,则()sin f x x '=-;(5)若()x f x a =,则()ln x f x a a '=;(6)若()x f x e =,则()x f x e '=;(7)若()log x a f x =,则1()ln f x x a '=;(8)若()ln f x x =,则1()f x x '=;2、导数的运算法则(1)[()()]()()f x g x f x g x ±'='±';(2)[()()]()()()()f x g x f x g x f x g x ⋅'='⋅+⋅';(3)2()()()()()[]()[()]f x f x gx f x g x g x g x '⋅-⋅''=;3、复合函数求导:()y f μ=和()g x μ=,则(())y f g x =为一个复合函数,所以(())()y f g x g x '='⋅';(三)导数的应用1、函数的单调性(1)基本概念;(2)务必,首先考虑函数的定义域;(3)利用导数求函数单调性的基本步骤;2、函数的极值(1)基本概念;(2)利用导数求函数极值的基本步骤;3、函数的最大(小)值15(1)基本概念;(2)利用导数求函数最大(小)值的基本步骤;4、解决不等式的有关问题;5、在实际生活中的应用;6、常用的近似计算公式(当||x 充分小时)(1112x +11x n+; (2)(1)1()x x R ααα+≈+∈;111x x ≈-+; (3)1x e x ≈+;(4)ln(1)x x +≈;(5)sin x x ≈(x 为弧度);(6)tan x x ≈(x 为弧度);(7)ln20.6931≈、ln3 1.0986≈、lg20.3010≈、lg50.6990≈;7、分离参数的方法(1)常规法分离参数:如()()f x g x λ=; (2)倒数法分离参数:如1()()f x g x λ=; (3)讨论法分离参数:如()()g x f x λ≥(讨论()g x )、(1)()n f x λ-≥(讨论n 奇偶性);(4)整体法分离参数:如2()f x λλ+=;(5)不完全分离参数:如2ln b x x x x=+-; (6)作商法凸显参数,换元法凸显参数; 8、任意与存在的转化:若有多个并存,则处理1()f x 时,把2()g x 看作常数;处理2()g x 时,把1()f x 看作常数;9、常用函数的构造(1)关系为“加”型:①()()0f x f x '+≥,构造[()](()())x x e f x e f x f x '=+';①()()0xf x f x '+≥,构造[()]()()xf x f x xf x '=+';①()()0xf x nf x '+≥,构造11[()]()()[()()]n n n n x f x nx f x x f x x nf x xf x --'=+'=+';(2)关系为“减”型:①()()0f x f x '-≥,构造()()()[]x xf x f x f x e e '-'=; ①()()0xf x f x '-≥,构造2()()()[]f x xf x f x x x '-'=; ①()()0xf x nf x '-≥,构造1()()()[]n n f x xf x nf x x x +'-'=; 二、考前必看1、求函数单调区间,必须优先考虑定义域;2、单调区间必须写成区间的形式,不能写成集合或不等式的形式;。

高三二轮复习专题讲座函数与导数ppt课件

高三二轮复习专题讲座函数与导数ppt课件
课程标准 教学要求 考试说明
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一、课标、教学要求、考试说明的解读
考试要求: 对知识的考查要求依次分为了解、理解、掌握三个层次 (在下表中分别用A、B、C表示). 了解:要求对所列知识的含义有最基本的认识,并能解 决相关的简单问题. 理解:要求对所列知识有较深刻的认识,并能解决有一 定综合性的问题. 掌握:要求系统地掌握知识的内在联系,并能解决综合 性较强的或较为困难的问题.
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要求
函数的有关概念
A
B
C

函数的基本性质


指数与对数

指数函数的图象与性质

对数函数的图象与性质


幂函数

函数与方程

函数模型及其应用

导数的概念


导数的几何意义

导数的运算


利用导数研究函数的单调

性与极值
导数在实际问题中的应用

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二、近几年高考试题分析
高考函数与导数试题的命题特点
分析:此 题 的 关 键 是 集正 合 M的 确含 理,所 义 解谓 在 定 义 域 内 x0,使 存得 f在 (x01)f(x0)f(1) 成 立 ,就 是 方 f(x程 1)f(x)f(1)有 实 数 . 解
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此 题 在 最 初 命,第 题(4时 )个 函 数 不f (是 x) cosx,而 是
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三、目前学生存在的问题、成因
通过这次期末调研考试,以及一轮复习中反映出的 情况来看,在函数与导数部分主要存在着以下几个 方面的问题: 1.基础知识掌握不牢,该过关的地方还没过关, 主要是由于基本概念不清、运算能力不强; 2.灵活运用知识解决问题的能力不够,主要是由 于对于所学的知识理解不透,不能举一反三; 3.转化与化归的能力较弱,主要是平时解题过程 中不注意对方法的归纳与小结.
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函数与导数(五)热点一 导数的几何意义1.函数f (x )在x 0处的导数是曲线f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线的斜率,曲线f (x )在点P 处的切线的斜率k =f ′(x 0),相应的切线方程为y -f (x 0)=f ′(x 0)(x -x 0). 2.求曲线的切线要注意“过点P 的切线”与“在点P 处的切线”的不同.例1 (1)设函数f (x )=x 3+(a -1)x 2+ax ,若f (x )为奇函数,则曲线y =f (x )在点(0,0)处的切线方程为( )A .y =-2xB .y =-xC .y =2xD .y =x (2)若直线y =kx +b 是曲线y =ln x +1的切线,也是曲线y =ln(x +2)的切线,则实数b =_____. 及时归纳 (1)求曲线的切线要注意“过点P 的切线”与“在点P 处的切线”的差异,过点P 的切线中,点P 不一定是切点,点P 也不一定在已知曲线上,而在点P 处的切线,必以点P 为切点.(2)利用导数的几何意义解题,主要是利用导数、切点坐标、切线斜率之间的关系来进行转化.以平行、垂直直线斜率间的关系为载体求参数的值,则要求掌握平行、垂直与斜率之间的关系,进而和导数联系起来求解.跟踪演练1 (1)曲线y =2ln(x +1)在点(0,0)处的切线方程为________.(2)若函数f (x )=ln x (x >0)与函数g (x )=x 2+2x +a (x <0)有公切线,则实数a 的取值范围是( ) A.⎝⎛⎭⎫ln 12e ,+∞ B .(-1,+∞) C .(1,+∞) D .(-ln 2,+∞) 热点二 利用导数研究函数的单调性1.f ′(x )>0是f (x )为增函数的充分不必要条件,如函数f (x )=x 3在(-∞,+∞)上单调递增,但f ′(x )≥0.2.f ′(x )≥0是f (x )为增函数的必要不充分条件,当函数在某个区间内恒有f ′(x )=0时,则f (x )为常函数,函数不具有单调性. 例2 已知函数f (x )=2e x -kx -2. (1)讨论函数f (x )在(0,+∞)内的单调性;(2)若存在正数m ,对于任意的x ∈(0,m ),不等式|f (x )|>2x 恒成立,求正实数k 的取值范围. 及时归纳 利用导数研究函数单调性的一般步骤 (1)确定函数的定义域. (2)求导函数f ′(x ).(3)①若求单调区间(或证明单调性),只要在函数定义域内解(或证明)不等式f ′(x )>0或f ′(x )<0即可;②若已知函数的单调性,则转化为不等式f ′(x )≥0或f ′(x )≤0在单调区间上恒成立问题来求解.跟踪演练2 (1)已知f (x )=()x 2+2ax ln x -12x 2-2ax 在(0,+∞)上是增函数,则实数a 的取值范围是( )A .{1}B .{-1}C .(0,1]D .[-1,0) (2)已知定义在R 上的偶函数f (x )(函数f (x )的导函数为f ′(x ))满足f ⎝⎛⎭⎫x -12+f (x +1)=0, e 3f (2 018)=1,若f (x )>f ′(-x ),则关于x 的不等式f (x +2)>1e x 的解集为( )A .(-∞,3)B .(3,+∞)C .(-∞,0)D .(0,+∞) 热点三 利用导数求函数的极值、最值1.若在x 0附近左侧f ′(x )>0,右侧f ′(x )<0,则f (x 0)为函数f (x )的极大值;若在x 0附近左侧f ′(x )<0,右侧f ′(x )>0,则f (x 0)为函数f (x )的极小值.2.设函数y =f (x )在[a ,b ]上连续,在(a ,b )内可导,则f (x )在[a ,b ]上必有最大值和最小值且在极值点或端点处取得.例3 (2018·北京)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.及时归纳 (1)求函数f (x )的极值,则先求方程f ′(x )=0的根,再检查f ′(x )在方程根的左右函数值的符号.(2)若已知极值大小或存在情况,则转化为已知方程f ′(x )=0根的大小或存在情况来求解.(3)求函数f (x )在闭区间[a ,b ]上的最值时,在得到极值的基础上,结合区间端点的函数值f (a ),f (b )与f (x )的各极值进行比较得到函数的最值.跟踪演练3 已知f (x )=⎝⎛⎭⎫e +1e ln x +1x -x .(1)求函数f (x )的极值;(2)设g (x )=ln(x +1)-ax +e x ,对于任意x 1∈[0,+∞),x 2∈[1,+∞),总有g (x 1)≥e2f (x 2)成立,求实数a 的取值范围.课时作业1.已知函数xy me =的图象与直线2y x m =+有两个交点,则m 的取值可以是( ) A. -1 B. 1C. 2D. 32.已知函数f (x )的导函数为()f x ',()()0xf x f x '->对()0,x ∈+∞恒成立,则下列不等式中一定成立的是( )A.()()f f e eππ>B.()()f f e eππ<C. ()()f f e π>D. ()()ff e π<3.已知函数()322f x x ax bx a =+++在1x =处取得极值10,则a =( )A. 4或-3B. -4或3C. -3D. 44.已知函数2()35f x x x =-+,()ln g x ax x =-,若对(0,)x e ∀∈,12,(0,)x x e ∃∈且12x x ≠,使得()()(1,2)i f x g x i ==,则实数a 的取值范围是( )A. 16,e e ⎛⎫ ⎪⎝⎭B. 741,e e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭C. 74160,,e e e ⎡⎫⎛⎤⎪⎢ ⎥⎝⎦⎣⎭D.746,e e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭5.已知函数()()321ln 2f x x x ax ax a R =+-∈. (1)当0a =时,求f (x )的最值;(2)若函数()()f xg x x=存在两个极值点()1212,x x x x ≠,求()()12g x g x +的取值范围. 6.已知函数3()f x x x=-. (1)求曲线()y f x =在2x =处的切线方程;(2)证明:曲线()y f x =上任一点处的切线与直线0x =和直线y x =所围成的三角形面积为定值,并求此定值. 7.已知函数()329f x x mx x n =+++在1x =处取得极值,且()02f =.(1)求实数m ,n 的值;(2)求函数f (x )的极大值和极小值. 8.已知函数(1)(1)()2ln x mx f x x x-+=-.(Ⅰ)当1m =时,试判断f (x )零点的个数; (Ⅱ)若1x ≥时,()0f x ≤,求m 的取值范围.函数与导数(五)答案热点一 导数的几何意义 例1 (1)答案 D解析 方法一 ∵f (x )=x 3+(a -1)x 2+ax ,∴f ′(x )=3x 2+2(a -1)x +a .又f (x )为奇函数,∴f (-x )=-f (x )恒成立,即-x 3+(a -1)x 2-ax =-x 3-(a -1)x 2-ax 恒成立,∴a =1,∴f ′(x )=3x 2+1,∴f ′(0)=1,∴曲线y =f (x )在点(0,0)处的切线方程为y =x .故选D.方法二 ∵f (x )=x 3+(a -1)x 2+ax 为奇函数,∴f ′(x )=3x 2+2(a -1)x +a 为偶函数,∴a =1,即f ′(x )=3x 2+1,∴f ′(0)=1,∴曲线y =f (x )在点(0,0)处的切线方程为y =x .故选D. (2)答案 ln 2解析 设直线y =kx +b 与曲线y =ln x +1和曲线y =ln(x +2)的切点分别为(x 1,ln x 1+1),(x 2,ln(x 2+2)).∵直线y =kx +b 是曲线y =ln x +1的切线,也是曲线y =ln(x +2)的切线, ∴1x 1=1x 2+2,即x 1-x 2=2.∴切线方程为y -(ln x 1+1)=1x 1(x -x 1),即为y =x x 1+ln x 1或y -ln(x 2+2)=1x 2+2(x -x 2),即为y =x x 1+2-x 1x 1+ln x 1,∴2-x 1x 1=0,则x 1=2,∴b =ln 2.跟踪演练1 (1)答案 2x -y =0解析 ∵y =2ln(x +1),∴y ′=2x +1.令x =0,得y ′=2,由切线的几何意义得切线斜率为2,又切线过点(0,0),∴切线方程为y =2x ,即2x -y =0. (2)答案 A解析 设公切线与函数f (x )=ln x 切于点A (x 1,ln x 1)(x 1>0),则切线方程为y -ln x 1=1x 1(x-x 1).设公切线与函数g (x )=x 2+2x +a 切于点B (x 2,x 22+2x 2+a )(x 2<0),则切线方程为y -(x 22+2x 2+a )=2(x 2+1)(x -x 2),∴⎩⎪⎨⎪⎧1x 1=2(x 2+1),ln x 1-1=-x 22+a ,∵x 2<0<x 1,∴0<1x 1<2.又a =ln x 1+⎝⎛⎭⎫12x 1-12-1=-ln 1x 1+14⎝⎛⎭⎫1x 1-22-1,令t =1x 1,∴0<t <2,a =14t 2-t -ln t .设h (t )=14t 2-t -ln t (0<t <2),则h ′(t )=12t -1-1t =(t -1)2-32t<0,∴h (t )在(0,2)上为减函数,则h (t )>h (2)=-ln 2-1=ln12e,∴a ∈⎝⎛⎭⎫ln 12e ,+∞. 热点二 利用导数研究函数的单调性例2 解 (1)由题意得f ′(x )=2e x -k ,x ∈(0,+∞),因为x >0,所以2e x >2.当k ≤2时,f ′(x )>0,此时f (x )在(0,+∞)内单调递增.当k >2时,由f ′(x )>0得x >ln k2,此时f (x )单调递增;由f ′(x )<0得0<x <ln k2,此时f (x )单调递减.综上,当k ≤2时,f (x )在(0,+∞)内单调递增;当k >2时,f (x )在⎝⎛⎭⎫0,ln k 2内单调递减,在⎝⎛⎭⎫ln k2,+∞内单调递增. (2)①当0<k ≤2时,由(1)可得f (x )在(0,+∞)内单调递增,且f (0)=0,所以对于任意的x ∈(0,m ),f (x )>0.这时|f (x )|>2x 可化为f (x )>2x ,即2e x -(k +2)x -2>0.设g (x )=2e x -(k +2)x -2, 则g ′(x )=2e x -(k +2),令g ′(x )=0,得x =ln k +22>0,所以g (x )在⎝⎛⎭⎫0,ln k +22内单调递减,且g (0)=0,所以当x ∈⎝⎛⎭⎫0,ln k +22时,g (x )<0,不符合题意.②当k >2时,由(1)可得f (x )在⎝⎛⎭⎫0,ln k2内单调递减,且f (0)=0,所以存在x 0>0,使得对于任意的x ∈(0,x 0)都有f (x )<0.这时|f (x )|>2x 可化为-f (x )>2x ,即-2e x +()k -2x +2>0. 设h (x )=-2e x +()k -2x +2,则h ′(x )=-2e x +()k -2.(ⅰ)若2<k ≤4,则h ′(x )<0在(0,+∞)上恒成立,h (x )在(0,+∞)内单调递减,且h (0)=0, 所以对于任意的x ∈(0,x 0)都有h (x )<0,不符合题意.(ⅱ)若k >4,令h ′(x )>0,得x <ln k -22,这时h (x )在⎝⎛⎭⎫0,ln k -22内单调递增,且h (0)=0,所以对于任意的x ∈⎝⎛⎭⎫0,ln k -22,都有h (x )>0,此时取m =min ⎩⎨⎧⎭⎬⎫x 0,lnk -22,则对于任意的x ∈(0,m ),不等式|f (x )|>2x 恒成立.综上可得k 的取值范围为()4,+∞. 跟踪演练2 (1)答案 B解析 f (x )=()x 2+2ax ln x -12x 2-2ax ,f ′(x )=2(x +a )ln x ,∵f (x )在(0,+∞)上是增函数,∴f ′(x )≥0在(0,+∞)上恒成立,当x =1时,f ′(x )=0满足题意,当x >1时,ln x >0,要使f ′(x )≥0恒成立,则x +a ≥0恒成立.∵x +a >1+a ,∴1+a ≥0,解得a ≥-1,当0<x <1时,ln x <0,要使f ′(x )≥0恒成立,则x +a ≤0恒成立,∵x +a <1+a ,∴1+a ≤0,解得a ≤-1.综上所述,a =-1. (2)答案 B解析 ∵f (x )是偶函数,∴f (x )=f (-x ),f ′(x )=[]f (-x )′=-f ′(-x ),∴f ′(-x )=-f ′(x ),f (x )>f ′(-x )=-f ′(x ),即f (x )+f ′(x )>0,设g (x )=e x f (x ),则[]e x f (x )′=e x []f (x )+f ′(x )>0, ∴g (x )在(-∞,+∞)上单调递增,由f ⎝⎛⎭⎫x -12+f (x +1)=0,得f (x )+f ⎝⎛⎭⎫x +32=0,f ⎝⎛⎭⎫x +32+f ()x +3=0,相减可得f (x )=f ()x +3,f (x )的周期为3,∴e 3f ()2 018=e 3f (2)=1,g (2)=e 2f (2)=1e ,f (x +2)>1e x ,结合f (x )的周期为3可化为e x -1f (x -1)>1e =e 2f (2),g (x -1)>g (2),x -1>2,x >3,∴不等式的解集为()3,+∞,故选B. 热点三 利用导数求函数的极值、最值例3 解 (1)因为f (x )=[ax 2-(4a +1)x +4a +3]e x ,所以f ′(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,+∞.跟踪演练3 解 (1)f ′(x )=e +1e x -1x 2-1=-()x -e ⎝⎛⎭⎫x -1e x 2,令f ′(x )=0,可得x =1e 或x =e.当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如表所示:所以f (x )的极小值为f ⎝⎛⎭⎫1e =-2e ,极大值为f (e)=2e. (2)由(1)可知,当x ∈[1,+∞)时,函数f (x )的最大值为2e ,对于任意x 1∈[0,+∞),x 2∈[1,+∞),总有g (x 1)≥e2f (x 2)成立,等价于对于任意x ∈[0,+∞),g (x )≥1恒成立,g ′(x )=e x+1x +1-a (x ≥0), ①当a ≤2时,因为e x ≥x +1,所以g ′(x )=e x +1x +1-a ≥x +1+1x +1-a ≥2-a ≥0,即g (x )在[0,+∞)上单调递增,g (x )≥g (0)=1恒成立,符合题意.②当a >2时,设h (x )=e x+1x +1-a (x ≥0),h ′(x )=e x-1(x +1)2=(x +1)2e x -1(x +1)2≥0,所以g ′(x )在[0,+∞)上单调递增,且g ′(0)=2-a <0,则存在x 0∈(0,+∞),使得g ′(x 0)=0,所以g (x )在(0,x 0)上单调递减,在(x 0,+∞)上单调递增,又g (x 0)<g (0)=1, 所以g (x )≥1不恒成立,不符合题意.综合①②可知,实数a 的取值范围是(]-∞,2.课时作业1.BCD 【分析】将函数xy me =的图象与直线2y x m =+有两个交点,转化为函数()2xf x me x m =--有两个零点,导函数为()1xf x me '=-,当0m ≤时,()0f x '<恒成立,函数()f x 在R 上单调递减,不可能有两个零点;当0m >时,令()0f x '=,可得ln x m =-,函数在(),ln m -∞-上单调递减,在()ln ,m -+∞上单调递增,()f x 的最小值为()ln 1ln 2f m m m -=+-,再令()ln 0f m -<求解即可.【详解】因为函数xy me =的图象与直线2y x m =+有两个交点,所以函数()2xf x me x m =--有两个零点,求导得:()1xf x me '=-,当0m ≤时,()0f x '<恒成立,所以函数()f x 在R 上单调递减,不可能有两个零点; 当0m >时,令()0f x '=,可得ln x m =-,当(),ln ∈-∞-x m 时,()0f x '<,当()ln ,x m ∈-+∞时,()0f x '>, 所以函数在(),ln m -∞-上单调递减,在()ln ,m -+∞上单调递增, 所以()f x 的最小值为()ln 1ln 2f m m m -=+-. 令()()1ln 20g m m m m =+->,则()12g m m'=-, 当10,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0g m '>,当1,2x ⎛⎫∈+∞ ⎪⎝⎭时,()0g m '<,所以()g m 在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增,在1,2⎛⎫+∞⎪⎝⎭上单调递减. 所以()max 1ln 202g m g ⎛⎫==-<⎪⎝⎭, 所以()f x 的最小值()ln 0f m -<,则m 的取值范围是()0,∞+.所以m 可以取 1,2,3.故选:BCD【点睛】本题主要考查导数在函数的零点中的应用,还考查了转化化归的思想和运算求解的能力,属于难题.2.A【分析】构造函数()()f x g x x =,求导()()()2f x xf x f x x x ''-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,由()()0xf x f x '->,得()f x y x =在()0,∞+上单调递增,再根据e π<求解.【详解】令()()f x g x x= 因为()()()2f x xf x f x x x ''-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,且()()0xf x f x '->, 所以()f x y x =在()0,∞+上单调递增,因为e π<,所以()()f f e eππ>. 故选:A【点睛】本题主要考查导数与函数的单调性及其应用,还考查了构造函数的方法,属于中档3.D【分析】根据函数()f x 在1x =处取得极值10,得()()'10110f f ⎧=⎪⎨=⎪⎩,由此求得,a b 的值,再验证,a b 是否符合题意即可.【详解】函数1,)+∞(在1x =处取得极值10, 所以()2'32f x x ax b =++, 且()()2'1320,1110f a b f a b a =++==+++=, 解得4,11a b ==-或3,3a b =-=,当3,3a b =-=时,()()22'363310f x x x x =-+=-≥,根据极值的定义知道,此时函数()f x 无极值;当4,11a b ==-时,()2'3811f x x x =+-, 令()'0f x =得1x =或113x =-,符合题意; 所以4a =,故选D. 【点睛】该题考查的是有关根据函数的极值求解析式中的参数的问题,注意其对应的条件为函数值以及函数在对应点处的导数的值,构造出方程组,求得结果,属于简单题目. 4.D【分析】先求出()f x 的值域,再利用导数讨论函数()g x 在区间()0,e 上的单调性,结合函数值域,由方程有两个根求参数范围即可.【详解】因为()g x ax lnx =-,故()1ax g x x='-, 下面讨论()g x 的单调性:当0a ≤时,()0g x '<,故()g x 在区间()0,e 上单调递减; 当10,a e ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0,x e ∈时,()0g x '<,故()g x 在区间()0,e 上单调递减; 当1a e >时,令()0g x '=,解得1x a=, 故()g x 在区间10,a ⎛⎫ ⎪⎝⎭单调递减,在区间1,e a ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增. 又()11,1a g lna g e a e ⎛⎫=+=- ⎪⎝⎭,且当x 趋近于零时,()g x 趋近于正无穷; 对函数()f x ,当()0,x e ∈时,()11,54f x ⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭; 根据题意,对(0,)x e ∀∈,12,(0,)x x e ∃∈且12x x ≠,使得()()(1,2)i f x g x i ==成立, 只需()111,54g g e a ⎛⎫<≥ ⎪⎝⎭, 即可得111,154a lna e+<-≥,解得746,a e e ⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭故选:D.【点睛】本题考查利用导数研究由方程根的个数求参数范围的问题,涉及利用导数研究函数单调性以及函数值域的问题,属综合困难题.5.(1)最小值是1e-,无最大值;(2)(,3ln 4)-∞--.【分析】(1)求出导函数()f x ',由导函数确定函数的单调性得最值; (2)求出()g x ',有函数有两个极值点,即方程有两个不等正根,得a 的范围,同时求出1212,x x x x +,可得12()()()h a g x g x =+,由单调性可得所求取值范围.【详解】(1)由题意()ln f x x x =,()ln 1f x x '=+,易知1(0,)x e ∈时,()0f x '<,()f x 递减,1(,)x e∈+∞时,()0f x '>,()f x 递增. ∴()f x 有极小值1111()ln f e e e e==-,也是最小值,无最大值. (2)由题意21()ln 2g x x ax ax =+-,211()ax ax g x ax a x x-+'=+-=, ()g x 在两个极值点12,x x ,则12,x x 是方程210ax ax -+=的两个不等正根, ∴2124010a a x x a ⎧∆=->⎪⎨=>⎪⎩,∴4a >,121x x =+,121x x a =, ∴221211122211()()()ln ln 22h a g x g x x ax ax x ax ax =+=+-++-2121212121112ln()[()2]()ln (1)22x x a x x x x a x x a a a a=++--+=+--1ln 12a a =---, 显然1()ln 12h a a a =---是关于a 的减函数, ∴()(4)3ln 4h a h <=--,∴12()()g x g x +的取值范围是(,3ln 4)-∞--.【点睛】本题考查导数与函数的最值,考查与函数极值点有关的范围问题,解题时可根据极值点的定义找到极值点与参数a 的关系,把待极值点的问题化为a 的函数,然后利用a 的范围求出结论.6.(1)734y x =-(2)见解析【分析】(1)由导数的几何意义求解即可;(2)设(,)P m n 为曲线()y f x =上任一点,由(1)知过点P 的切线方程,求出切线与直线0x =和直线y x =的交点,根据三角形面积公式,即可得出答案.【详解】(1)31(2)222f =-= 23()1f x x '=+,37(2)144f '∴=+= 则曲线()y f x =在2x =处的切线方程为17(2)24y x -=-,即734y x =- (2)设(,)P m n 为曲线()y f x =上任一点,由(1)知过点P 的切线方程为231()y n x m m ⎛⎫-=+- ⎪⎝⎭即2331()y m x m m m ⎛⎫⎛⎫--=+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭令0x =,得6y m=- 令y x =,得2y x m ==从而切线与直线0x =的交点为60,m ⎛⎫- ⎪⎝⎭,切线与直线y x =的交点为(2,2)m m ∴点(,)P m n 处的切线与直线0x =,y x =所围成的三角形的面积16|2|62S m m =⋅-⋅=,为定值.【点睛】本题主要考查了导数的几何意义的应用,属于中档题.7.(1)6,2m n =-=;(2)极大值为(1)6f =,极小值为(3)2f =.【分析】(1)求出导数()f x ',由()01f '=和(0)2f =可求得,m n ;(2)由导数确定函数的单调性,得极值.【详解】(1)由题意2()329f x x mx '=++,∴(1)3290f m '=++=,6m =-,又(0)2f n ==.∴6,2m n =-=;(2)由(1)32()692f x x x x =-++,2()31293(1)(3)f x x x x x =-+=--',当1x <或3x >时()0f x '>,13x <<时,()0f x '<,∴()f x 在(,1)-∞和(3,)+∞上递增,在(1,3)上递减.()f x 的极大值为(1)6f =,极小值为(3)2f =.【点睛】本题考查导数与函数的极值之间的关系,掌握极值的概念和求法是解题关键. 8.(Ⅰ)f (x )有且只有一个零点;(Ⅱ)[1,)+∞.【分析】(Ⅰ)求导数判断函数的单调性及(1)0f =即可确定函数的零点;(Ⅱ)分0m ≤和0m >两种情况,分别判断函数的单调性,根据单调性求函数()f x 的最大值,由max ()0f x ≤求解即可.【详解】(Ⅰ)当 1 m =时,(1)(1)()2ln x x f x x x-+=-, 22(1)()x f x x--'=. 所以()0f x '≤,()f x 在(0,)+∞上单调递减,又(1)0f =,∴()f x 有且只有一个零点.(Ⅱ)∵()10f =,2221()mx x f x x-+-'=. (1)当0m ≤时,在[1,)+∞上()0f x '≥恒成立,∴()f x 在[1,)+∞上单调递增,∴()(1)0f x f ≥=,不符合题意.(2)当0m >时,设2()21g x mx x =-+-,当440m ∆=-≤即m 1≥时,2()210g x mx x =-+-≤恒成立,所以在[1,)+∞上()0f x '≤恒成立,∴()f x 在[1,)+∞上单调递减,∴()(1)0f x f ≤=,符合题意,∴m 1≥.当440m ∆=->即01m <<时,()0g x =有两不等实根,设为12,x x 因为(1)10g m =->,可知121x x ,所以()21,x x ∈时()0f x '>,()2,x x ∈+∞时()0f x '<即()f x 在区间()21,x 上单调递增,()2,x +∞单调递减所以()2(1)0f x f >=,不符合题意.综上,m 的取值范围为[1,)+∞.【点睛】本题主要考查了利用导数研究函数的单调性,零点,最值,不等式恒成立问题,属于中档题.。

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