(全国通用版)2019高考数学二轮复习板块四考前回扣专题8函数与导数学案理
2019届高考数学(理)二轮复习:专题透析(1)函数与导数名师讲义(含答案)

专题1 函数与导数一、函数1.函数的三要素是什么?定义域、值域和对应关系是函数的三要素,是一个整体,研究函数问题时必须“定义域优先”.2.求函数的定义域应注意什么?求函数的定义域时,若已知函数的解析式,则函数的定义域是使解析式有意义的自变量的取值范围,只需构建并解不等式(组).在实际问题中,除要考虑解析式有意义外,还要使实际问题有意义.已知f(x)的定义域是[a,b],求f(g(x))的定义域,是指满足a≤g(x)≤b的x的取值范围,而已知f(g(x))的定义域是[a,b],指的是x∈[a,b].3.判断函数的单调性有哪些方法?单调性是函数在其定义域上的局部性质.常见判定方法:①定义法,取值、作差、变形、定号,其中变形是关键,常用的方法有通分、配方、因式分解;②图象法;③复合函数的单调性遵循“同增异减”的原则;④导数法.4.函数的奇偶性有什么特征?奇偶性的特征及常用结论:①若f(x)是奇函数,0在其定义域内,则f(0)=0.②f(x)是偶函数⇔f(x)的图象关于y轴对称;f(x)是奇函数⇔f(x)的图象关于原点对称.③奇函数在对称(关于原点对称)的单调区间内有相同的单调性;偶函数在对称(关于原点对称)的单调区间内有相反的单调性.④若f(x+a)为奇函数,则f(x)的图象关于点(a,0)对称;若f(x+a)为偶函数,则f(x)的图象关于直线x=a对称.5.指数函数、对数函数的图象与性质有哪些?指数函数与对数函数的图象和性质:6.函数图象的推导应注意哪些?探寻函数图象与解析式之间的对应关系的方法:(1)知图选式:①从图象的左右、上下分布,观察函数的定义域、值域;②从图象的变化趋势,观察函数的单调性;③从图象的对称性方面,观察函数的奇偶性;④从图象的循环往复,观察函数的周期性.(2)知式选图:①从函数的定义域,判断图象左右的位置,从函数的值域,判断图象的上下位置;②从函数的单调性,判断图象的变化趋势;③从函数的奇偶性,判断图象的对称性;④从函数的周期性,判断图象的循环往复.7.确定函数零点的常用方法有哪些?函数零点个数的判断方法:(1)直接法:令f(x)=0,则方程解的个数为函数零点的个数.(2)零点存在性定理:利用该定理不仅要求曲线f(x)在[a,b]上是连续的,且f(a)·f(b)<0,还必须结合函数的图象和性质(如单调性)才能确定函数有多少个零点.(3)数形结合:对于给定的函数不能直接求解或画出图象,常会通过分解转化为两个函数的图象,然后通过数形结合,看其交点的个数有几个,其中交点的横坐标有几个不同的值,就有几个不同的零点.二、导数1.如何利用导数的方法研究函数的单调性?利用导数研究函数的单调性有什么应用?在某个区间(a,b)内,如果f'(x)>0(f'(x)<0),那么函数y=f(x)在这个区间内单调递增(单调递减).利用导数研究函数单调性的应用:(1)利用导数判断函数的图象.(2)利用导数解不等式.(3)求参数的取值范围:①y=f(x)在(a,b)上单调,则(a,b)是相应单调区间的子集.②若函数单调递增,则f'(x)≥0;若函数单调递减,则f'(x)≤0.2.如何判断函数的极值?如何确定函数的最值?当f'(x0)=0时,若在x0附近左侧f'(x)>0,右侧f'(x)<0,则f(x0)为函数f(x)的极大值;若在x0附近左侧f'(x)<0,右侧f'(x)>0,则f(x0)为函数f(x)的极小值.将函数y=f(x)在[a,b]上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.3.利用导数可以解决哪些不等式问题?(1)利用导数证明不等式:证明f(x)<g(x),x∈(a,b),可以构造函数F(x)=f(x)-g(x),如果能证明F(x)在(a,b)上的最大值小于0,那么可以证明f(x)<g(x),x∈(a,b).(2)利用导数解决不等式的“恒成立”与“存在性”问题:①f(x)>g(x)对一切x∈I恒成立⇔I是f(x)>g(x)的解集的子集⇔[f(x)-g(x)]min>0(x∈I);②∃x∈I,使f(x)>g(x)成立⇔I与f(x)>g(x)的解集的交集不是空集⇔[f(x)-g(x)]max>0(x∈I);③对∀x1,x2∈I,f(x1)≤g(x2)⇔f(x)max≤g(x)min;④对∀x1∈I,∃x2∈I,f(x1)≥g(x2)⇔f(x)min≥g(x)min.函数是一条主线,贯穿于整个高中数学,导数是重要的解题工具,是解决函数问题的利器,因此,函数与导数在高考数学中的地位不言而喻.本专题内容也是高考中重要的考点之一,从近年高考的命题情况来看,本专题在高考分值中占20%左右,试题的易、中、难比例相当,选择题、填空题和解答题均有考查.一、选择题和填空题的命题特点(一)考查函数图象的判断及简单应用.试题难度中档,综合考查函数的解析式、定义域、值域及单调性、奇偶性等性质的综合.1.(2018·全国Ⅱ卷·理T3改编)函数f(x)=的图象大致为().解析▶∵f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),且f(-x)==-f(x),∴f(x)是奇函数,其图象关于原点对称,排除A;又当x>0时,5x>1>5-x,∴f(x)>0,排除D;f(2)>1,排除C.故选B.答案▶ B2.(2017·全国Ⅰ卷·文T8改编)函数y=的部分图象大致为().解析▶因为函数为奇函数,所以其图象关于原点对称,所以选项C,D错误;又当x=0时,y=0,所以选项B错误.故选A.答案▶ A(二)考查函数的基本性质及简单应用.试题难度中档,综合考查函数的奇偶性、单调性、周期性及图象的推理能力等.3.(2018·全国Ⅱ卷·理T11改编)已知f(x)是定义域为R的奇函数,满足f(1-x)=f(1+x).若f(1)=2,则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2018)=().A.-2018B.0C.2D.50解析▶∵f(x)是奇函数,且f(1-x)=f(1+x),∴f(1-x)=f(1+x)=-f(x-1),f(0)=0,∴f(x+2)=-f(x),∴f(x+4)=-f(x+2)=f(x),即函数f(x)是周期为4的周期函数.∵f(1)=2,∴f(2)=f(0)=0,f(3)=-f(1)=-2,f(4)=f(0)=0,∴f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=2+0-2+0=0,∴f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2018)=504[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]+f(2017)+ f(2018)=f(1)+f(2)=2+0=2.故选C.答案▶ C(三)考查基本初等函数的性质及应用.试题难度较大,综合考查基本初等函数的性质与图象.4.(2018·全国Ⅲ卷·文T16改编)已知函数f(x)=log2(-x)+2,f(a)=3,则f(-a)= .解析▶因为f(x)log=2(-x)+2,所以f(x)+f(-x)=log2(-x)+2+log2[-(-x)]+2=log2(1+x2-x2) +4=4.因为f(a)=3,所以f(-a)=4-f(a)=4-3=1.答案▶ 15.(2018·全国Ⅰ卷·文T13改编)已知函数f(x)=log3(x2+a),若f(2)=1,则a= .解析▶∵f(2)=1,log∴3(4+a)=1,∴4+a=3,∴a=-1.答案▶-16.(2017·全国Ⅱ卷·文T8改编)函数y=ln(-x2+2x+3)的单调递减区间是().A.(-1,1]B.[1,3)C.(-∞,1]D.[1,+∞)解析▶令t=-x2+2x+3,由t>0,求得-1<x<3,故函数的定义域为(-1,3),且y=ln t,故本题为求函数t=-x2+2x+3在定义域内的单调递减区间.利用二次函数的性质求得t=-(x-1)2+4在定义域内的单调递减区间为[1,3),故选B.答案▶ B(四)考查函数零点的判断及应用,同时考查函数与方程的思想、转化思想及数形结合思想,试题难度较大.7.(2017·全国Ⅲ卷·理T11改编)已知函数f(x)=x2-4x+a(10x-2+10-x+2)有唯一零点,则a=().A.4B.3C.2D.-2解析▶函数f(x)有唯一零点等价于方程4x-x2=a(10x-2+10-x+2)有唯一解,等价于函数y=4x-x2的图象与y=a(10x-2+10-x+2)的图象只有一个交点.当a=0时,f(x)=x2-4x,此时函数有两个零点,矛盾;当a<0时,由于y=4x-x2在(-∞,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减,且y=a(10x-2+10-x+2)在(-∞,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减,所以函数y=4x-x2的图象的最高点为A(2,4),y=a(10x-2+10-x+2)的图象的最高点为B(2,2a),由于2a<0<4,所以此时函数y=4x-x2的图象与y=a(10x-2+10-x+2)的图象不可能只有1个交点,矛盾;当a>0时,由于y=4x-x2在(-∞,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减,且y=a(10x-2+10-x+2)在(-∞,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,所以函数y=4x-x2的图象的最高点为A(2,4),y=a(10x-2+10-x+2)的图象的最低点为B(2,2a),由题意可知点A与点B重合时满足条件,即2a=4,解得a=2,符合条件.故选C.答案▶ C(五)考查导数的几何意义及简单的导数计算.导数的几何意义一直是高考的热点和重点,试题综合考查导数的计算及直线方程的知识,难度较小. 8.(2018·全国Ⅰ卷·理T5改编)设函数f(x)=x3+(a+1)x2+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.解析▶因为函数f(x)是奇函数,所以a+1=0,解得a=-1,所以f(x)=x3-x,f'(x)=3x2-1,所以f'(0)=-1,所以曲线y=f(x)在点(0,0)处的切线方程为y=-x.答案▶y=-x二、解答题的命题特点在全国卷中,函数与导数的综合试题一般为第21题,是全卷的压轴题.试题难度较大,综合性强,主要考查函数单调性的判断,函数零点个数的判断,极(最)值的应用,恒成立问题,不等式的证明等.1.(2018·全国Ⅰ卷·文T21改编)已知函数f(x)=a e x+ln x+1.(1)设x=2是f(x)的极值点,求a,并求f(x)的单调区间;(2)证明:当a≤-时,f(x)≤0.解析▶(1)f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=ea x+.由题设知,f'(2)=0,所以a=-.从而f(x)=-e x+ln x+1,则f'(x)=-e x+.当0<x<2时,f'(x)>0;当x>2时,f'(x)<0.所以f(x)在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减.(2)当a≤-时,f(x)≤-+ln x+1.设g(x)=-+ln x+1,则g'(x)=-+.当0<x<1时,g'(x)>0;当x>1时,g'(x)<0.所以x=1是g(x)的最大值点.故当x>0时,g(x)≤g(1)=0.因此,当a≤-时,f(x)≤0.2.(2017·全国Ⅰ卷·文T21改编)已知函数f(x)=e x(e x-a)-a2x,其中参数a≤0.(1)讨论f(x)的单调性;(2)若f(x)≥0,求a的取值范围.解析▶(1)f'(x)=e22x-ea x-a2=(e2x+a)e(x-a).①若a=0,则f(x)=e2x,其在R上单调递增.②若a<0,则由f'(x)=0,得x=ln.当x∈时,f'(x)<0;当x∈时,f'(x)>0.故f(x)在上单调递减,在上单调递增.(2)①当a=0时,f(x)=e2x≥0恒成立.②若a<0,则由(1)得,当x=ln时,f(x)取得最小值,最小值为f=a2,故当且仅当a2≥0,即a≥-2时,f(x)≥0.综上,a的取值范围是[-2,0].1.识别函数图象的常用方法:(1)直接法:直接求出函数的解析式并画出其图象.(2)特例排除法,例如,根据已知函数的图象或已知函数的解析式,取特殊点,判断各选项的图象是否经过该特殊点.(3)性质(单调性、奇偶性、过定点等)验证法.(4)较复杂函数的图象,常借助导数这一工具,先对原函数进行求导,再利用导数判断函数的单调性、极值或最值,从而对选项进行筛选.2.函数性质综合问题的常见类型及解题策略:(1)单调性与奇偶性结合.解决此类问题要注意函数单调性及奇偶性的定义,以及奇、偶函数图象的对称性.(2)周期性与奇偶性结合.此类问题多考查求值,常利用奇偶性及周期性进行交换,将所求函数值的自变量转化到已知解析式的函数定义域内求解.(3)周期性、奇偶性与单调性结合.解决此类问题通常先利用周期性转化自变量所在的区间,然后利用奇偶性和单调性求解.3.对于函数零点(方程的根)的确定问题,高考常从以下几个方面进行考查:(1)函数零点值大致所在区间的确定;(2)零点个数的确定;(3)两个函数图象交点的横坐标或有几个交点的确定.解决此类问题的常用方法有解方程法、利用零点存在的判定或数形结合法,尤其是方程两边对应的函数类型不同的方程多以数形结合法求解.4.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转化,关键是求出切点的坐标.5.利用导数研究函数的单调性:(1)已知函数解析式求单调区间,实质上是求f'(x)>0,f'(x)<0的解集,求单调区间应遵循定义域优先的原则;(2)含参函数的单调性要分类讨论,通过确定导数的符号判断函数的单调性;(3)注意两种表述“函数f(x)在(a,b)上为减函数”与“函数f(x)的减区间为(a,b)”的区别.6.利用导数研究函数极值、最值的方法:(1)若求极值,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.。
江苏省高考数学二轮复习考前回扣函数与导数学案

2.函数与导数1.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.对抽象函数,只要对应法则相同,括号里整体的取值范围就完全相同. [问题1] 函数f (x )=11-x +lg(1+x )的定义域是________________.答案 (-1,1)∪(1,+∞)2.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法则的函数,它是一个函数,而不是几个函数.[问题2] 已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧(1-2a )x +3a ,x <1,ln x ,x ≥1的值域为R ,那么a 的取值范围是____________. 答案 ⎣⎢⎡⎭⎪⎫-1,12解析 要使函数f (x )的值域为R ,需使⎩⎪⎨⎪⎧1-2a >0,ln 1≤1-2a +3a ,所以⎩⎪⎨⎪⎧a <12,a ≥-1.所以-1≤a <12.3.求函数最值(值域)常用的方法(1)单调性法:适合于已知或能判断单调性的函数. (2)图象法:适合于已知或易作出图象的函数. (3)基本不等式法:特别适合于分式结构或两元的函数. (4)导数法:适合于可导函数. (5)换元法(特别注意新元的范围). (6)分离常数法:适合于一次分式.[问题3] 函数y =2x2x +1(x ≥0)的值域为________.答案 ⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,1 解析 方法一 ∵x ≥0,∴2x≥1,∴y1-y ≥1,解得12≤y <1.∴其值域为y ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,1. 方法二 y =1-12x+1, ∵x ≥0,∴0<12x +1≤12,∴y ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,1. 4.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.[问题4] f (x )=lg (1-x 2)|x -2|-2是________函数.(填“奇”“偶”或“非奇非偶”)答案 奇解析 由⎩⎪⎨⎪⎧1-x 2>0,|x -2|-2≠0,得定义域为(-1,0)∪(0,1),f (x )=lg (1-x 2)-(x -2)-2=lg (1-x 2)-x .∴f (-x )=-f (x ),f (x )为奇函数. 5.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. “f (0)=0”是“f (x )为奇函数”的既不充分又不必要条件. [问题5] 设f (x )=lg ⎝ ⎛⎭⎪⎫21-x +a 是奇函数,且在x =0处有意义,则该函数在定义域上单调递________. 答案 增解析 由题意可知f (0)=0,即lg(2+a )=0, 解得a =-1,故f (x )=lg 1+x1-x ,函数f (x )的定义域是(-1,1),在此定义域内f (x )=lg 1+x1-x=lg(1+x )-lg(1-x ),函数y 1=lg(1+x )是增函数,函数y 2=lg(1-x )是减函数,故f (x )=y 1-y 2是增函数. 6.判断函数单调性的常用方法(1)能画出图象的,一般用数形结合法去观察.(2)由基本初等函数通过加减运算或复合而成的函数,常转化为基本初等函数单调性判断问题.(3)对于解析式较复杂的,一般用导数. (4)对于抽象函数,一般用定义法.[问题6] 函数y =|log 2|x -1||的递增区间是________________. 答案 [0,1),[2,+∞)解析 ∵y =⎩⎪⎨⎪⎧|log 2(x -1)|,x >1,|log 2(1-x )|,x <1,作图可知正确答案为[0,1),[2,+∞).7.有关函数周期的几种情况必须熟记:(1)f (x )=f (x +a )(a >0),则f (x )的周期T =a ;(2)f (x +a )=1f (x )(f (x )≠0)或f (x +a )=-f (x ),则f (x )的周期T =2a . [问题7] 设f (x )是定义在R 上的周期为3的函数,当x ∈[-2,1)时,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧4x 2-2,-2≤x ≤0,x ,0<x <1,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫52=________.答案 -18.函数图象的几种常见变换(1)平移变换:左右平移——“左加右减”(注意是针对x 而言);上下平移——“上加下减”. (2)翻折变换:f (x )→|f (x )|;f (x )→f (|x |).(3)对称变换:①证明函数图象的对称性,即证图象上任意点关于对称中心(轴)的对称点仍在图象上;②函数y =f (x )与y =-f (-x )的图象关于原点成中心对称;③函数y =f (x )与y =f (-x )的图象关于直线x =0 (y 轴)对称;函数y =f (x )与函数y =-f (x )的图象关于直线y =0(x 轴)对称. [问题8] 函数y =3xx -1的对称中心是________. 答案 (1,3)9.如何求方程根的个数或范围求f (x )=g (x )根的个数时,可在同一坐标系中作出函数y =f (x )和y =g (x )的图象,看它们交点的个数;求方程根(函数零点)的范围,可利用图象观察或零点存在性定理.[问题9] 已知函数f (x )=|x -2|+1,g (x )=kx .若方程f (x )=g (x )有两个不相等的实根,则实数k 的取值范围是________.答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,1 解析 先作出函数f (x )=|x -2|+1的图象,如图所示,当直线g (x )=kx 与直线AB 平行时,斜率为1,当直线g (x )=kx 过点A 时,斜率为12,故当f (x )=g (x )有两个不相等的实根时,实数k 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫12,1.10.二次函数问题(1)处理二次函数的问题勿忘数形结合.二次函数在闭区间上必有最值,求最值问题用“两看法”:一看开口方向,二看对称轴与所给区间的相对位置关系.(2)若原题中没有指出是“二次”方程、函数或不等式,要考虑到二次项系数可能为零的情形. [问题10] 若关于x 的方程ax 2-x +1=0至少有一个正根,则a 的取值范围为________. 答案 ⎝⎛⎦⎥⎤-∞,1411.指数函数与对数函数的图象与性质可从定义域、值域、单调性、函数值的变化情况考虑,特别注意底数的取值对有关性质的影响,另外,指数函数y =a x的图象恒过定点(0,1),对数函数y =log a x 的图象恒过定点(1,0).[问题11] 设a =log 36,b =log 510,c =log 714,则a ,b ,c 的大小关系是________. 答案 a >b >c 12.函数与方程(1)函数y =f (x )的零点就是方程f (x )=0的根,也是函数y =f (x )的图象与x 轴交点的横坐标.(2)y =f (x )在[a ,b ]上的图象是一条连续不断的曲线,且f (a )f (b )<0,那么f (x )在(a ,b )内至少有一个零点,即至少存在一个x 0∈(a ,b )使f (x 0)=0.这个x 0也就是方程f (x )=0的根.(3)用二分法求函数零点.[问题12] 函数f (x )=1212xx ⎛⎫- ⎪⎝⎭的零点个数为________.答案 113.利用导数研究函数单调性的步骤 (1)确定函数y =f (x )的定义域. (2)求导数y ′=f ′(x ).(3)解方程f ′(x )=0在定义域内的所有实根.(4)将函数y =f (x )的间断点(即函数无定义点)的横坐标和各个实数根按从小到大的顺序排列起来,分成若干个小区间.(5)确定f ′(x )在各个小区间内的符号,由此确定每个区间的单调性. 特别提醒:(1)多个单调区间不能用“∪”连接;(2)f (x )为减函数时,f ′(x )≤0恒成立,但要验证f ′(x )是否恒等于0.[问题13] 若函数f (x )=x 2-12ln x +1在其定义域内的一个子区间(k -1,k +1)内不是单调函数,则实数k 的取值范围是______________.答案 ⎣⎢⎡⎭⎪⎫1,32解析 因为f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=2x -12x, 由f ′(x )=0,得x =12.利用图象(图略)可得⎩⎪⎨⎪⎧k -1<12<k +1,k -1≥0,解得1≤k <32.14.导数为零的点并不一定是极值点,例如:函数f (x )=x 3,有f ′(0)=0,但x =0不是极值点.[问题14] 函数f (x )=14x 4-13x 3的极值点是________.答案 x =115.利用导数解决不等式问题的思想(1)证明不等式f (x )<g (x ),可构造函数h (x )=f (x )-g (x ),再证明h (x )max <0. (2)不等式恒成立问题可利用分离参数法或直接求含参数的函数的最值.[问题15] 已知函数f (x )=12x 2+2ax -ln x ,若f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤13,2上是增函数,则实数a的取值范围为______.答案 ⎣⎢⎡⎭⎪⎫43,+∞解析 由题意知f ′(x )=x +2a -1x ≥0在⎣⎢⎡⎦⎥⎤13,2上恒成立,即2a ≥-x +1x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤13,2上恒成立,因为⎝ ⎛⎭⎪⎫-x +1x max =83,所以2a ≥83,即a ≥43.易错点1 忽视函数的定义域例1 函数y =12log (x 2-5x +6)的单调增区间为__________.易错分析 忽视对函数定义域的要求,漏掉条件x 2-5x +6>0. 解析 由x 2-5x +6>0,知x >3或x <2.令u =x 2-5x +6,则u =x 2-5x +6在(-∞,2)上是减函数, ∴y =12log (x 2-5x +6)的单调增区间为(-∞,2).答案 (-∞,2)例2 已知奇函数f (x )是定义在(-3,3)上的减函数,且满足不等式f (x -3)+f (x 2-3)<0,求x 的取值范围.易错分析 解函数有关的不等式,除考虑单调性、奇偶性,还要把定义域放在首位.解 由⎩⎪⎨⎪⎧-3<x -3<3,-3<x 2-3<3,得⎩⎨⎧0<x <6,-6<x <6且x ≠0,故0<x < 6. ∵f (x )是奇函数,∴f (x -3)<-f (x 2-3)=f (3-x 2). 又f (x )在(-3,3)上是减函数, ∴x -3>3-x 2,即x 2+x -6>0, 解得x >2或x <-3.综上得2<x <6,即x 的取值范围为(2,6).易错点2 分段函数意义不清例 3 若函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ax 2+1,x ≥0,(a 2-1)e ax,x <0在(-∞,+∞)上单调,则a 的取值范围是__________.易错分析 只考虑分段函数各段上函数值变化情况,忽视对定义域的临界点处函数值的要求. 解析 若函数在R 上单调递减,则有⎩⎪⎨⎪⎧ a <0,a 2-1>0,(a 2-1)e 0≥1,解得a ≤-2;若函数在R 上单调递增,则有⎩⎪⎨⎪⎧a >0,a 2-1>0,(a 2-1)e 0≤1,解得1<a ≤2,故a 的取值范围是(-∞,-2]∪(1,2]. 答案 (-∞,-2]∪(1,2]易错点3 函数零点求解讨论不全面例 4 若函数f (x )=mx 2-2x +1有且仅有一个正实数零点,则实数m 的取值范围是____________.易错分析 解本题易出现的错误有分类讨论不全面、函数零点定理使用不当,如忽视对m =0的讨论.解析 当m =0时,x =12为函数的零点;当m ≠0时,若Δ=0,即m =1时,x =1是函数惟一的零点,若Δ≠0,显然x =0不是函数的零点,这样函数有且仅有一个正实数零点等价于方程f (x )=mx 2-2x +1=0有一个正根一个负根,即mf (0)<0,即m <0. 答案 (-∞,0]∪{1}易错点4 混淆“在点”和“过点”致误例5 已知曲线f (x )=x 3-3x ,过点A (0,16)作曲线f (x )的切线,求曲线的切线方程. 易错分析 “在点”处的切线,说明点在曲线上,且点是切点.“过点”的切线,说明切线经过点:当这个点不在曲线上时,一定不是切点;当这个点在曲线上时,也未必是切点. 解 设切点为M (x 0,x 30-3x 0).因为点M 在切线上,所以x 30-3x 0=(3x 20-3)x 0+16,得x 0=-2,所以切线方程为y =9x +16.易错点5 极值点条件不清例6 已知f (x )=x 3+ax 2+bx +a 2在x =1处有极值,且极值为10,则a +b =________. 易错分析 把f ′(x 0)=0作为x 0为极值点的充要条件,没有对a ,b 值进行验证,导致增解. 解析 f ′(x )=3x 2+2ax +b ,由x =1时,函数取得极值10,得⎩⎪⎨⎪⎧f ′(1)=3+2a +b =0, ①f (1)=1+a +b +a 2=10, ②联立①②,得⎩⎪⎨⎪⎧a =4,b =-11,或⎩⎪⎨⎪⎧a =-3,b =3.当a =4,b =-11时,f ′(x )=3x 2+8x -11=(3x +11)(x -1).在x =1两侧的符号相反,符合题意. 当a =-3,b =3时,f ′(x )=3(x -1)2在x =1两侧的符号相同,所以a =-3,b =3不符合题意,舍去. 综上可知,a =4,b =-11, 所以a +b =-7. 答案 -7易错点6 函数单调性与导数关系理解不准确例7 若函数f (x )=ax 3-x 2+x -5在R 上是增函数,则a 的取值范围是________. 易错分析 误认为f ′(x )>0恒成立是f (x )在R 上是增函数的必要条件,漏掉f ′(x )=0的情况.解析 f (x )=ax 3-x 2+x -5的导数f ′(x )=3ax 2-2x +1,由f ′(x )≥0,得⎩⎪⎨⎪⎧a >0,Δ=4-12a ≤0,解得a ≥13.答案 ⎣⎢⎡⎭⎪⎫13,+∞1.函数f (x )=log 2(x 2-6)的定义域为________________. 答案 (-∞,-6)∪(6,+∞)解析 由题意得x 2-6>0⇒x >6或x <-6,即定义域为(-∞,-6)∪(6,+∞).2.若函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2,x >0,x 2,x ≤0,则满足f (a )=1的实数a 的值为________.答案 -1解析 依题意,满足f (a )=1的实数a 必不大于零,于是有⎩⎪⎨⎪⎧a ≤0,a 2=1,由此解得a =-1.3.(2018·江苏溧阳中学等三校联考)若f (x )是周期为2的奇函数,当x ∈(0,1)时,f (x )=x 2-8x +30,则f (10)=________.答案 -24解析 由已知,得f (10)=-f (-10) =-f (4-10),又f (4-10)=(4-10)2-8(4-10)+30=24, 故f (10)=-24.4.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x +m ,x <0,x 2-1,x ≥0,其中m >0,若函数y =f (f (x ))-1有3个不同的零点,则实数m 的取值范围是________. 答案 (0,1)解析 令f (f (x ))=1,得f (x )=2或f (x )=m -1<0, 进一步,得x =2+1或x =m -2<0或x =m .因为m >0,所以只要m <1,即0<m <1即可.5.(2018·南通模拟)若曲线y =x ln x 在x =1与x =t 处的切线互相垂直,则正数t 的值为________. 答案 e -2解析 因为y ′=ln x +1, 所以(ln 1+1)(ln t +1)=-1, 所以ln t =-2,t =e -2.6.不等式log a x -ln 2x <4(a >0,且a ≠1)对任意x ∈(1,100)恒成立,则实数a 的取值范围为________________________________________________________________________. 答案 (0,1)∪(14e ,+∞)解析 不等式log a x -ln 2x <4可化为ln x ln a -ln 2x <4,即1ln a <4ln x+ln x 对任意x ∈(1,100)恒成立. 因为x ∈(1,100),所以ln x ∈(0,2ln 10),4ln x +ln x ≥4,故1ln a <4,解得ln a <0或ln a >14, 即0<a <1或a >14e .7.已知函数y =f (x )(x ∈R )上任一点(x 0,f (x 0))处的切线斜率k =(x 0-3)(x 0+1)2,则该函数的单调减区间为________. 答案 (-∞,3]解析 由导数的几何意义可知,f ′(x 0)=(x 0-3)(x 0+1)2≤0,解得x 0≤3,即该函数的单调减区间是(-∞,3].8.已知函数f (x )是定义在R 上的奇函数,当x >0时,f (x )=x 2-4x ,则不等式f (x )>x 的解集为______________.答案 (-5,0)∪(5,+∞)解析 方法一 不等式f (x )>x 的解集,即为函数y =f (x )图象在函数y =x 图象上方部分x 的取值范围.因为函数f (x )和y =x 都是R 上的奇函数,且方程f (x )=x 的根为±5,0,由图象知,不等式f (x )>x 的解集为(-5,0)∪(5,+∞).方法二 令x <0,则-x >0,因为函数f (x )是定义在R 上的奇函数,所以f (x )=-f (-x )=-[(-x )2-4(-x )]=-x 2-4x .要使f (x )>x ,则⎩⎪⎨⎪⎧ x >0,x 2-4x >x 或⎩⎪⎨⎪⎧ x <0,-x 2-4x >x 或⎩⎪⎨⎪⎧ x =0,0>x ,解得-5<x <0或x >5,所以不等式f (x )>x 的解集为(-5,0)∪(5,+∞).9.已知函数f (x +1)是偶函数,当1<x 1<x 2时,[f (x 2)-f (x 1)](x 2-x 1)>0恒成立,设a =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,b =f (2),c =f (3),则a ,b ,c 的大小关系为__________. 答案 b <a <c解析 因为f (x +1)是偶函数,所以f (x +1)=f (-x +1),所以y =f (x )关于直线x =1对称.又1<x 1<x 2,[f (x 2)-f (x 1)](x 2-x 1)>0,知y =f (x )在[1,+∞)上是增函数, 又f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫52,且2<52<3, 所以f (2)<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫52<f (3),即b <a <c .10.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ sin x ,x <1,x 3-9x 2+25x +a ,x ≥1.若函数f (x )的图象与直线y =x 有三个不同的公共点,则实数a 的取值集合为____________.答案 {-16,-20}解析 设h (x )=sin x -x ,x ∈(-∞,1),h ′(x )=cos x -1≤0,则h (x )单调递减,由于h (0)=0,所以f (x )=x 在(-∞,1)上仅有一个根.设g (x )=x 3-9x 2+24x +a ,则g ′(x )=3x 2-18x +24,令g ′(x )=3x 2-18x +24=0,得x 1=2,x 2=4.且g (x )在[1,2]上单调递增,在[2,4]上单调递减,在[4,+∞)上单调递增, g (1)=a +16,g (2)=a +20,g (4)=a +16,因为g (x )=0有且仅有两个根,故g (1)=g (4)=a +16=0或g (2)=a +20=0,解得a =-20或a =-16.11.已知函数f (x )=axx 2+b 在x =1处取得极值2.(1)求函数f (x )的表达式;(2)当m 满足什么条件时,函数f (x )在区间(m,2m +1)上单调递增?解 (1)因为f ′(x )=a (x 2+b )-ax ·2x (x 2+b )2, 而函数f (x )=axx 2+b 在x =1处取得极值2,所以⎩⎪⎨⎪⎧ f ′(1)=0,f (1)=2,即⎩⎪⎨⎪⎧ a (1+b )-2a =0,a 1+b =2,解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =4,b =1.所以f (x )=4x 1+x 2即为所求. (2)由(1)知,f ′(x )=4(x 2+1)-8x 2(x 2+1)2=-4(x -1)(x +1)(1+x 2)2, 由f ′(x )>0可知,-1<x <1,故f (x )的单调增区间是[-1,1].所以⎩⎪⎨⎪⎧ m ≥-1,2m +1≤1,m <2m +1,解得-1<m ≤0.所以当m ∈(-1,0]时,函数f (x )在区间(m,2m +1)上单调递增.12.已知函数f (x )=kx +1x 2+c(c >0且c ≠1,k ∈R )恰有一个极大值点和一个极小值点,其中一个是x =-c .(1)求函数f (x )的另一个极值点;(2)求函数f (x )的极大值M 和极小值m ,并求M -m ≥1时k 的取值范围. 解 (1)f ′(x )=k (x 2+c )-2x (kx +1)(x 2+c )2 =-kx 2-2x +ck (x 2+c )2, 由题意知f ′(-c )=0,即得c 2k -2c -ck =0,(*)∵c ≠0,∴k ≠0.∴c -2k=1. 由f ′(x )=0,得-kx 2-2x +ck =0,∴另一个极值点为x =c -2k,即x =1. (2)由(*)式得k =2c -1,即c =1+2k. 当c >1时,k >0;当0<c <1时,k <-2.①当k >0时,f (x )在(-∞,-c )和(1,+∞)上是减函数,在(-c,1)上是增函数, ∴M =f (1)=k +1c +1=k 2>0, m =f (-c )=-kc +1c 2+c =-k 22(k +2)<0, 由M -m =k 2+k 22(k +2)≥1及k >0,解得k ≥ 2. ②当k <-2时,f (x )在(-∞,-c )和(1,+∞)上是增函数,在(-c,1)上是减函数,∴M =f (-c )=-k 22(k +2)>0,m =f (1)=k 2<0, M -m =-k 22(k +2)-k 2=1-(k +1)2+1k +2≥1恒成立. 综上可知,所求k 的取值范围为(-∞,-2)∪[2,+∞).。
2019版高考数学二轮复习第1篇专题8函数与导数课件

因而 h(x)在(0,e32)上单调递增, 由 h′(x)<0,得 x>e32, 因而 h(x)在(e32,+∞)上单调递减. ∴h(x)的最大值为 h(e32)=e-32, ∴a+2 1>e-32,故 a>2e-32-1.从而实数 a 的取值范围为2e-32-1,+∞.
T21·利用导数研究函数的 单调性,证明不等式
年份 2016
卷别
小题考查
T8·利用对数函数、指数函数的单调性 比较大小 全国卷Ⅰ T9·函数图象的识别
T12·利用导数研究函数的单调性
全国卷Ⅱ T10·函数的定义域与值域 T12·函数的图象与性质的应用
T7·利用幂函数的单调性比较大小 全国卷Ⅲ
T16·偶函数的性质、导数的几何意义
T13·导数的几何意义 T7·函数性质与函数函数图象的对称性 T9·函数图象的识别 T16·函数求值
大题考查
T21·利用导数研 究函数的极值、单 调区间、证明问题
T21·利用导数求 函数单调区间、函 数零点个数的证明
T21·导数的几何 意义,不等式的恒 成立的证明
年份 2017
卷别 全国卷Ⅰ
全国卷Ⅱ
∴f(x)=ln x+x2-3x, f′(x)=1x+2x-3. 由 f′(x)>0,得 0<x<12或 x>1, 由 f′(x)<0,得12<x<1, ∴f(x)的单调递增区间为0,12和(1,+∞),单调递减区间为12,1.
(2)由fxx<f′2x,得lnxx+a2x-(a+1)<21x+a2x-a+2 1,即lnxx-21x<a+2 1在区间(0, +∞)上恒成立.
2019年高考理数二轮复习名校资料专题04 导数及其应用 教学案 Word版含解析

2019年高考理数二轮复习名校资料高考将以导数的几何意义为背景,重点考查运算及数形结合能力,导数的综合运用涉及的知识面广,综合的知识点多,形式灵活,是每年的必考内容,经常以压轴题的形式出现.预测高考仍将利用导数研究方程的根、函数的零点问题、含参数的不等式恒成立、能成立、实际问题的最值等形式考查.1.导数的定义f′(x)=limΔx→0ΔyΔx=limΔx→0f x+Δx-f xΔx.2.导数的几何意义函数y=f(x)在x=x0处的导数f′(x0)就是曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线的斜率,即k=f′(x0).3.导数的运算(1)基本初等函数的导数公式①c′=0(c为常数);②(x m)′=mx m-1;③(sin x)′=cos x; ④(cos x)′=-sin x;⑤(e x)′=e x; ⑥(a x)′=a x ln a;⑦(ln x)′=1x;⑧(log a x)′=1x ln a.(2)导数的四则运算法则①[f(x)±g(x)]′=f′(x)±g′(x);②[f(x)·g(x)]′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x);③[f xg x ]′=f xg x-f x g xg2x.④设y=f(u),u=φ(x),则y′x=y′u u′x.4.函数的性质与导数在区间(a,b)内,如果f′(x)>0,那么函数f(x)在区间(a,b)上单调递增.如果f′(x)<0,那么函数f(x)在区间(a,b)上单调递减.5.利用定积分求曲线围成图形的面积的步骤:①画出图形;②确定被积函数;③求出交点坐标,确定积分的上、下限;④运用微积分基本定理计算定积分,求出平面图形的面积.特别注意平面图形的面积为正值,定积分值可能是负值.被积函数为y =f (x ),由曲线y =f (x )与直线x =a ,x =b (a <b )和y =0所围成的曲边梯形的面积为S . ①当f (x )>0时,S =⎠⎛ab f (x )d x ;②当f (x )<0时,S =-⎠⎛ab f (x )d x ;③当x ∈[a ,c ]时,f (x )>0;当x ∈[c ,b ]时,f (x )<0,则S =⎠⎛a c f (x )d x -⎠⎛cb f (x )d x .高频考点一 导数的几何意义及应用 例1、(2018年全国Ⅲ卷理数)曲线在点处的切线的斜率为,则________.【答案】-3 【解析】,则所以【变式探究】(1)已知函数f (x )=ax 3+x +1的图象在点(1,f (1))处的切线过点(2,7),则a =________. 解析:基本法:由题意可得f ′(x )=3ax 2+1, ∴f ′(1)=3a +1,又f (1)=a +2,∴f (x )=ax 3+x +1的图象在点(1,f (1))处的切线方程为y -(a +2)=(3a +1)(x -1),又此切线过点(2,7),∴7-(a +2)=(3a +1)(2-1),解得a =1.速解法:∵f (1)=2+a ,由(1,f (1))和(2,7)连线斜率k =5-a1=5-a ,f ′(x )=3ax 2+1,∴5-a =3a +1,∴a =1.答案: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:基本法:令f (x )=x +ln x ,求导得f ′(x )=1+1x ,f ′(1)=2,又f (1)=1,所以曲线y =x +ln x 在点(1,1)处的切线方程为y -1=2(x -1),即y =2x -1.设直线y =2x -1与曲线y =ax 2+(a +2)x +1的切点为P (x 0,y 0),则y ′|x =x 0=2ax 0+a +2=2,得a (2x 0+1)=0,∴a =0或x 0=-12,又ax 20+(a +2)x 0+1=2x 0-1,即ax 20+ax 0+2=0,当a =0时,显然不满足此方程, ∴x 0=-12,此时a =8.速解法:求出y =x +ln x 在(1,1)处的切线为y =2x -1由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x -1y =ax 2+a +2x +1得ax 2+ax +2=0,∴Δ=a 2-8a =0,∴a =8或a =0(显然不成立). 答案:8【变式探究】设曲线y =ax -ln(x +1)在点(0,0)处的切线方程为y =2x ,则a =( ) A .0 B .1 C .2 D .3解析:基本法:y ′=a -1x +1,当x =0时,y ′=a -1=2,∴a =3,故选D. 答案:D高频考点二 导数与函数的极值、最值 例2、(2018年浙江卷)已知λ∈R ,函数f (x )=,当λ=2时,不等式f (x )<0的解集是___________.若函数f (x )恰有2个零点,则λ的取值范围是___________.【答案】 (1). (1,4) (2). 【解析】由题意得或,所以或,即,不等式f (x )<0的解集是当时,,此时,即在上有两个零点;当时,,由在上只能有一个零点得.综上,的取值范围为。
人教版2019年高考数学二轮复习考前回扣2函数与导数学案

2.函数与导数1.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. 对抽象函数,只要对应法则相同,括号里整体的取值范围就完全相同. [问题1] 函数f (x )=11-x +lg(1+x )的定义域是________________.答案 (-1,1)∪(1,+∞)2.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法则的函数,它是一个函数,而不是几个函数.[问题2] 已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧(1-2a )x +3a ,x <1,ln x ,x ≥1的值域为R ,那么a 的取值范围是____________.答案 ⎣⎢⎡⎭⎪⎫-1,12解析 要使函数f (x )的值域为R ,需使⎩⎪⎨⎪⎧1-2a >0,ln 1≤1-2a +3a ,所以⎩⎪⎨⎪⎧a <12,a ≥-1.所以-1≤a <12.3.求函数最值(值域)常用的方法(1)单调性法:适合于已知或能判断单调性的函数. (2)图象法:适合于已知或易作出图象的函数. (3)基本不等式法:特别适合于分式结构或两元的函数. (4)导数法:适合于可导函数. (5)换元法(特别注意新元的范围). (6)分离常数法:适合于一次分式.[问题3] 函数y =2x2x +1(x ≥0)的值域为________.答案 ⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,1解析 方法一 ∵x ≥0,∴2x≥1,∴y1-y ≥1,解得12≤y <1.∴其值域为y ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,1. 方法二 y =1-12x +1,∵x ≥0,∴0<12x +1≤12,∴y ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,1. 4.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.[问题4] f (x )=lg (1-x 2)|x -2|-2是________函数.(填“奇”“偶”或“非奇非偶”)答案 奇解析 由⎩⎪⎨⎪⎧1-x 2>0,|x -2|-2≠0,得定义域为(-1,0)∪(0,1),f (x )=lg (1-x 2)-(x -2)-2=lg (1-x 2)-x .∴f (-x )=-f (x ),f (x )为奇函数. 5.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. “f (0)=0”是“f (x )为奇函数”的既不充分又不必要条件. [问题5] 设f (x )=lg ⎝ ⎛⎭⎪⎫21-x +a 是奇函数,且在x =0处有意义,则该函数在定义域上单调递________.答案 增解析 由题意可知f (0)=0,即lg(2+a )=0, 解得a =-1,故f (x )=lg 1+x 1-x ,函数f (x )的定义域是(-1,1),在此定义域内f (x )=lg 1+x1-x=lg(1+x )-lg(1-x ),函数y 1=lg(1+x )是增函数,函数y 2=lg(1-x )是减函数,故f (x )=y 1-y 2是增函数. 6.判断函数单调性的常用方法(1)能画出图象的,一般用数形结合法去观察.(2)由基本初等函数通过加减运算或复合而成的函数,常转化为基本初等函数单调性判断问题. (3)对于解析式较复杂的,一般用导数. (4)对于抽象函数,一般用定义法.[问题6] 函数y =|log 2|x -1||的递增区间是________________. 答案 [0,1),[2,+∞)解析 ∵y =⎩⎪⎨⎪⎧|log 2(x -1)|,x >1,|log 2(1-x )|,x <1,作图可知正确答案为[0,1),[2,+∞).7.有关函数周期的几种情况必须熟记:(1)f (x )=f (x +a )(a >0),则f (x )的周期T =a ;(2)f (x +a )=1f (x )(f (x )≠0)或f (x +a )=-f (x ),则f (x )的周期T =2a .[问题7] 设f (x )是定义在R 上的周期为3的函数,当x ∈[-2,1)时,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧4x 2-2,-2≤x ≤0,x ,0<x <1,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫52=________. 答案 -18.函数图象的几种常见变换(1)平移变换:左右平移——“左加右减”(注意是针对x 而言);上下平移——“上加下减”. (2)翻折变换:f (x )→|f (x )|;f (x )→f (|x |).(3)对称变换:①证明函数图象的对称性,即证图象上任意点关于对称中心(轴)的对称点仍在图象上; ②函数y =f (x )与y =-f (-x )的图象关于原点成中心对称;③函数y =f (x )与y =f (-x )的图象关于直线x =0 (y 轴)对称;函数y =f (x )与函数y =-f (x )的图象关于直线y =0(x 轴)对称. [问题8] 函数y =3xx -1的对称中心是________. 答案 (1,3)9.如何求方程根的个数或范围求f (x )=g (x )根的个数时,可在同一坐标系中作出函数y =f (x )和y =g (x )的图象,看它们交点的个数;求方程根(函数零点)的范围,可利用图象观察或零点存在性定理.[问题9] 已知函数f (x )=|x -2|+1,g (x )=kx .若方程f (x )=g (x )有两个不相等的实根,则实数k 的取值范围是________.答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,1 解析 先作出函数f (x )=|x -2|+1的图象,如图所示,当直线g (x )=kx 与直线AB 平行时,斜率为1,当直线g (x )=kx 过点A 时,斜率为12,故当f (x )=g (x )有两个不相等的实根时,实数k 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫12,1. 10.二次函数问题(1)处理二次函数的问题勿忘数形结合.二次函数在闭区间上必有最值,求最值问题用“两看法”:一看开口方向,二看对称轴与所给区间的相对位置关系.(2)若原题中没有指出是“二次”方程、函数或不等式,要考虑到二次项系数可能为零的情形. [问题10] 若关于x 的方程ax 2-x +1=0至少有一个正根,则a 的取值范围为________. 答案 ⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,1411.指数函数与对数函数的图象与性质可从定义域、值域、单调性、函数值的变化情况考虑,特别注意底数的取值对有关性质的影响,另外,指数函数y =a x的图象恒过定点(0,1),对数函数y =log a x 的图象恒过定点(1,0). [问题11] 设a =log 36,b =log 510,c =log 714,则a ,b ,c 的大小关系是________. 答案 a >b >c 12.函数与方程(1)函数y =f (x )的零点就是方程f (x )=0的根,也是函数y =f (x )的图象与x 轴交点的横坐标.(2)y =f (x )在[a ,b ]上的图象是一条连续不断的曲线,且f (a )f (b )<0,那么f (x )在(a ,b )内至少有一个零点,即至少存在一个x 0∈(a ,b )使f (x 0)=0.这个x 0也就是方程f (x )=0的根. (3)用二分法求函数零点.[问题12] 函数f (x )=1212xx ⎛⎫- ⎪⎝⎭的零点个数为________.答案 113.利用导数研究函数单调性的步骤 (1)确定函数y =f (x )的定义域. (2)求导数y ′=f ′(x ).(3)解方程f ′(x )=0在定义域内的所有实根.(4)将函数y =f (x )的间断点(即函数无定义点)的横坐标和各个实数根按从小到大的顺序排列起来,分成若干个小区间.(5)确定f ′(x )在各个小区间内的符号,由此确定每个区间的单调性. 特别提醒:(1)多个单调区间不能用“∪”连接;(2)f (x )为减函数时,f ′(x )≤0恒成立,但要验证f ′(x )是否恒等于0.[问题13] 若函数f (x )=x 2-12ln x +1在其定义域内的一个子区间(k -1,k +1)内不是单调函数,则实数k的取值范围是______________. 答案 ⎣⎢⎡⎭⎪⎫1,32 解析 因为f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=2x -12x, 由f ′(x )=0,得x =12.利用图象(图略)可得 ⎩⎪⎨⎪⎧k -1<12<k +1,k -1≥0,解得1≤k <32.14.导数为零的点并不一定是极值点,例如:函数f (x )=x 3,有f ′(0)=0,但x =0不是极值点. [问题14] 函数f (x )=14x 4-13x 3的极值点是________.答案 x =115.利用导数解决不等式问题的思想(1)证明不等式f (x )<g (x ),可构造函数h (x )=f (x )-g (x ),再证明h (x )max <0. (2)不等式恒成立问题可利用分离参数法或直接求含参数的函数的最值.[问题15] 已知函数f (x )=12x 2+2ax -ln x ,若f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤13,2上是增函数,则实数a 的取值范围为______.答案 ⎣⎢⎡⎭⎪⎫43,+∞解析 由题意知f ′(x )=x +2a -1x ≥0在⎣⎢⎡⎦⎥⎤13,2上恒成立,即2a ≥-x +1x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤13,2上恒成立,因为⎝ ⎛⎭⎪⎫-x +1x max =83, 所以2a ≥83,即a ≥43.易错点1 忽视函数的定义域例1 函数y =12log (x 2-5x +6)的单调增区间为__________.易错分析 忽视对函数定义域的要求,漏掉条件x 2-5x +6>0. 解析 由x 2-5x +6>0,知x >3或x <2.令u =x 2-5x +6,则u =x 2-5x +6在(-∞,2)上是减函数, ∴y =12log (x 2-5x +6)的单调增区间为(-∞,2).答案 (-∞,2)例2 已知奇函数f (x )是定义在(-3,3)上的减函数,且满足不等式f (x -3)+f (x 2-3)<0,求x 的取值范围. 易错分析 解函数有关的不等式,除考虑单调性、奇偶性,还要把定义域放在首位.解 由⎩⎪⎨⎪⎧-3<x -3<3,-3<x 2-3<3,得⎩⎨⎧0<x <6,-6<x <6且x ≠0,故0<x < 6. ∵f (x )是奇函数,∴f (x -3)<-f (x 2-3)=f (3-x 2). 又f (x )在(-3,3)上是减函数, ∴x -3>3-x 2,即x 2+x -6>0, 解得x >2或x <-3.综上得2<x <6,即x 的取值范围为(2,6).易错点2 分段函数意义不清例3 若函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ax 2+1,x ≥0,(a 2-1)e ax,x <0在(-∞,+∞)上单调,则a 的取值范围是__________.易错分析 只考虑分段函数各段上函数值变化情况,忽视对定义域的临界点处函数值的要求. 解析 若函数在R 上单调递减,则有⎩⎪⎨⎪⎧ a <0,a 2-1>0,(a 2-1)e 0≥1,解得a ≤-2;若函数在R 上单调递增,则有⎩⎪⎨⎪⎧a >0,a 2-1>0,(a 2-1)e 0≤1,解得1<a ≤2,故a 的取值范围是(-∞,-2]∪(1,2]. 答案 (-∞,-2]∪(1,2]易错点3 函数零点求解讨论不全面例4 若函数f (x )=mx 2-2x +1有且仅有一个正实数零点,则实数m 的取值范围是____________. 易错分析 解本题易出现的错误有分类讨论不全面、函数零点定理使用不当,如忽视对m =0的讨论. 解析 当m =0时,x =12为函数的零点;当m ≠0时,若Δ=0,即m =1时,x =1是函数惟一的零点,若Δ≠0,显然x =0不是函数的零点,这样函数有且仅有一个正实数零点等价于方程f (x )=mx 2-2x +1=0有一个正根一个负根,即mf (0)<0,即m <0. 答案 (-∞,0]∪{1}易错点4 混淆“在点”和“过点”致误例5 已知曲线f (x )=x 3-3x ,过点A (0,16)作曲线f (x )的切线,求曲线的切线方程.易错分析 “在点”处的切线,说明点在曲线上,且点是切点.“过点”的切线,说明切线经过点:当这个点不在曲线上时,一定不是切点;当这个点在曲线上时,也未必是切点.解 设切点为M (x 0,x 30-3x 0).因为点M 在切线上,所以x 30-3x 0=(3x 20-3)x 0+16,得x 0=-2, 所以切线方程为y =9x +16.易错点5 极值点条件不清例6 已知f (x )=x 3+ax 2+bx +a 2在x =1处有极值,且极值为10,则a +b =________. 易错分析 把f ′(x 0)=0作为x 0为极值点的充要条件,没有对a ,b 值进行验证,导致增解. 解析f ′(x )=3x 2+2ax +b ,由x =1时,函数取得极值10,得⎩⎪⎨⎪⎧f ′(1)=3+2a +b =0, ①f (1)=1+a +b +a 2=10, ②联立①②,得⎩⎪⎨⎪⎧a =4,b =-11,或⎩⎪⎨⎪⎧a =-3,b =3.当a =4,b =-11时,f ′(x )=3x 2+8x -11=(3x +11)(x -1).在x =1两侧的符号相反,符合题意. 当a =-3,b =3时,f ′(x )=3(x -1)2在x =1两侧的符号相同,所以a =-3,b =3不符合题意,舍去. 综上可知,a =4,b =-11, 所以a +b =-7. 答案 -7易错点6 函数单调性与导数关系理解不准确例7 若函数f (x )=ax 3-x 2+x -5在R 上是增函数,则a 的取值范围是________.易错分析 误认为f ′(x )>0恒成立是f (x )在R 上是增函数的必要条件,漏掉f ′(x )=0的情况. 解析 f (x )=ax 3-x 2+x -5的导数f ′(x )=3ax 2-2x +1,由f ′(x )≥0,得⎩⎪⎨⎪⎧a >0,Δ=4-12a ≤0,解得a ≥13.答案 ⎣⎢⎡⎭⎪⎫13,+∞1.函数f (x )=log 2(x 2-6)的定义域为________________. 答案 (-∞,-6)∪(6,+∞)解析 由题意得x 2-6>0⇒x >6或x <-6,即定义域为(-∞,-6)∪(6,+∞).2.若函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2,x >0,x 2,x ≤0,则满足f (a )=1的实数a 的值为________.答案 -1解析 依题意,满足f (a )=1的实数a 必不大于零,于是有⎩⎪⎨⎪⎧a ≤0,a 2=1,由此解得a =-1.3.(2018·江苏溧阳中学等三校联考)若f (x )是周期为2的奇函数,当x ∈(0,1)时,f (x )=x 2-8x +30,则f (10)=________.答案 -24解析 由已知,得f (10)=-f (-10) =-f (4-10),又f (4-10)=(4-10)2-8(4-10)+30=24, 故f (10)=-24.4.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x +m ,x <0,x 2-1,x ≥0,其中m >0,若函数y =f (f (x ))-1有3个不同的零点,则实数m 的取值范围是________. 答案 (0,1)解析 令f (f (x ))=1,得f (x )=2或f (x )=m -1<0, 进一步,得x =2+1或x =m -2<0或x =m .因为m >0,所以只要m <1,即0<m <1即可.5.(2018·南通模拟)若曲线y =x ln x 在x =1与x =t 处的切线互相垂直,则正数t 的值为________. 答案 e -2解析 因为y ′=ln x +1, 所以(ln 1+1)(ln t +1)=-1, 所以ln t =-2,t =e -2.6.不等式log a x -ln 2x <4(a >0,且a ≠1)对任意x ∈(1,100)恒成立,则实数a 的取值范围为________________________________________________________________________. 答案 (0,1)∪(14e ,+∞)解析 不等式log a x -ln 2x <4可化为ln x ln a -ln 2x <4,即1ln a <4ln x+ln x 对任意x ∈(1,100)恒成立. 因为x ∈(1,100),所以ln x ∈(0,2ln 10),4ln x +ln x ≥4,故1ln a <4,解得ln a <0或ln a >14, 即0<a <1或a >14e .7.已知函数y =f (x )(x ∈R )上任一点(x 0,f (x 0))处的切线斜率k =(x 0-3)(x 0+1)2,则该函数的单调减区间为________.答案 (-∞,3]解析 由导数的几何意义可知,f ′(x 0)=(x 0-3)(x 0+1)2≤0,解得x 0≤3,即该函数的单调减区间是(-∞,3].8.已知函数f (x )是定义在R 上的奇函数,当x >0时,f (x )=x 2-4x ,则不等式f (x )>x 的解集为______________. 答案 (-5,0)∪(5,+∞)解析 方法一 不等式f (x )>x 的解集,即为函数y =f (x )图象在函数y =x 图象上方部分x 的取值范围.因为函数f (x )和y =x 都是R 上的奇函数,且方程f (x )=x 的根为±5,0,由图象知,不等式f (x )>x 的解集为(-5,0)∪(5,+∞).方法二 令x <0,则-x >0,因为函数f (x )是定义在R 上的奇函数,所以f (x )=-f (-x )=-[(-x )2-4(-x )]=-x 2-4x . 要使f (x )>x ,则⎩⎪⎨⎪⎧x >0,x 2-4x >x或⎩⎪⎨⎪⎧x <0,-x 2-4x >x或⎩⎪⎨⎪⎧x =0,0>x ,解得-5<x <0或x >5,所以不等式f (x )>x 的解集为(-5,0)∪(5,+∞).9.已知函数f (x +1)是偶函数,当1<x 1<x 2时,[f (x 2)-f (x 1)](x 2-x 1)>0恒成立,设a =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,b =f (2),c =f (3),则a ,b ,c 的大小关系为__________.答案 b <a <c解析 因为f (x +1)是偶函数, 所以f (x +1)=f (-x +1), 所以y =f (x )关于直线x =1对称. 又1<x 1<x 2,[f (x 2)-f (x 1)](x 2-x 1)>0, 知y =f (x )在[1,+∞)上是增函数, 又f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫52,且2<52<3,所以f (2)<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫52<f (3),即b <a <c . 10.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ sin x ,x <1,x 3-9x 2+25x +a ,x ≥1.若函数f (x )的图象与直线y =x 有三个不同的公共点,则实数a 的取值集合为____________.答案 {-16,-20}解析 设h (x )=sin x -x ,x ∈(-∞,1),h ′(x )=cos x -1≤0,则h (x )单调递减,由于h (0)=0,所以f (x )=x 在(-∞,1)上仅有一个根.设g (x )=x 3-9x 2+24x +a ,则g ′(x )=3x 2-18x +24,令g ′(x )=3x 2-18x +24=0,得x 1=2,x 2=4.且g (x )在[1,2]上单调递增,在[2,4]上单调递减,在[4,+∞)上单调递增, g (1)=a +16,g (2)=a +20,g (4)=a +16,因为g (x )=0有且仅有两个根,故g (1)=g (4)=a +16=0或g (2)=a +20=0,解得a =-20或a =-16.11.已知函数f (x )=axx 2+b 在x =1处取得极值2.(1)求函数f (x )的表达式;(2)当m 满足什么条件时,函数f (x )在区间(m,2m +1)上单调递增?解 (1)因为f ′(x )=a (x 2+b )-ax ·2x (x 2+b )2, 而函数f (x )=axx 2+b 在x =1处取得极值2,所以⎩⎪⎨⎪⎧ f ′(1)=0,f (1)=2,即⎩⎪⎨⎪⎧ a (1+b )-2a =0,a 1+b =2,解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =4,b =1.所以f (x )=4x 1+x 2即为所求. (2)由(1)知,f ′(x )=4(x 2+1)-8x 2(x 2+1)2=-4(x -1)(x +1)(1+x 2)2, 由f ′(x )>0可知,-1<x <1,故f (x )的单调增区间是[-1,1].所以⎩⎪⎨⎪⎧ m ≥-1,2m +1≤1,m <2m +1,解得-1<m ≤0.所以当m ∈(-1,0]时,函数f (x )在区间(m,2m +1)上单调递增.12.已知函数f (x )=kx +1x 2+c(c >0且c ≠1,k ∈R )恰有一个极大值点和一个极小值点,其中一个是x =-c . (1)求函数f (x )的另一个极值点;(2)求函数f (x )的极大值M 和极小值m ,并求M -m ≥1时k 的取值范围.解 (1)f ′(x )=k (x 2+c )-2x (kx +1)(x 2+c )2 =-kx 2-2x +ck (x 2+c )2, 由题意知f ′(-c )=0,即得c 2k -2c -ck =0,(*)∵c ≠0,∴k ≠0.∴c -2k=1. 由f ′(x )=0,得-kx 2-2x +ck =0,∴另一个极值点为x =c -2k,即x =1. (2)由(*)式得k =2c -1,即c =1+2k. 当c >1时,k >0;当0<c <1时,k <-2.①当k >0时,f (x )在(-∞,-c )和(1,+∞)上是减函数,在(-c,1)上是增函数,∴M =f (1)=k +1c +1=k 2>0, m =f (-c )=-kc +1c 2+c =-k 22(k +2)<0, 由M -m =k 2+k 22(k +2)≥1及k >0,解得k ≥ 2. ②当k <-2时,f (x )在(-∞,-c )和(1,+∞)上是增函数,在(-c,1)上是减函数,∴M =f (-c )=-k 22(k +2)>0,m =f (1)=k 2<0, M -m =-k 22(k +2)-k 2=1-(k +1)2+1k +2≥1恒成立. 综上可知,所求k 的取值范围为(-∞,-2)∪[2,+∞).。
2019高考数学(理)二轮练习教案一:函数与导数

2019高考数学(理)二轮练习教案一:函数与导数【一】高考动向:函数与导数是高考数学的重点内容之一,函数的观点和思想方法贯穿整个高中数学的全过程,在近几年的高考中, 函数类试题在试题中所占分值一般为22---35分、一般为2个选择题或2个填空题,1个解答题 ,而且常考常新.在选择题和填空题中通常考查反函数、函数的定义域、值域、函数的单调性、奇偶性、周期性、函数的图象、导数的概念、导数的应用以及从函数的性质研究抽象函数。
在解答题中通常考查函数与导数、不等式的综合运用。
其主要表现在:1、通过选择题和填空题,全面考查函数的基本概念,性质和图象、2、在解答题的考查中,与函数有关的试题常常是以综合题的形式出现、3、从数学具有高度抽象性的特点出发,没有忽视对抽象函数的考查、4、一些省市对函数应用题的考查是与导数的应用结合起来考查的、5、涌现了一些函数新题型、6、函数与方程的思想的作用不仅涉及与函数有关的试题,而且对于数列,不等式,解析几何等也需要用函数与方程思想作指导、7.多项式求导〔结合不等式求参数取值范围〕,和求斜率〔切线方程结合函数求最值〕问题.8.求极值, 函数单调性,应用题,与三角函数或向量结合.复习中关注:1、在选择题中会继续考查比较大小,可能与函数、方程、三角等知识结合出题.2、在选择题与填空题中注意不等式的解法,建立不等式求参数的取值范围,以及求最大值和最小值应用题.3、解题中注意不等式与函数、方程、数列、应用题、解几的综合、突出渗透数学思想和方法.【二】主干知识整合:1、函数的性质(1)单调性:单调性是函数在其定义域上的局部性质,是函数中最常涉及的性质,特别注意定义中的符号语言;(2)奇偶性:偶函数其图象关于y轴对称,在关于坐标原点对称的定义域区间上具有相反的单调性;奇函数其图象关于坐标原点对称,在关于坐标原点对称的定义域区间上具有相同的单调性、特别注意定义域含0的奇函数f(0)=0;(3)周期性:f(x+T)=f(x)(T≠0),那么称f(x)为周期函数,T是它的一个周期、2、对称性与周期性的关系(1)假设函数f(x)的图象有两条对称轴x=a,x=b(a≠b),那么函数f(x)是周期函数,2|b-a|是它的一个正周期,特别地假设偶函数f(x)的图象关于直线x=a(a≠0)对称,那么函数f(x)是周期函数,2|a|是它的一个正周期;(2)假设函数f(x)的图象有两个对称中心(a,0),(b,0)(a≠b),那么函数f(x)是周期函数,2|b-a|是它的一个正周期,特别,假设奇函数f(x)的图象关于点(a,0)(a≠0)对称,那么函数f(x)是周期函数,2|a|是它的一个正周期;(3)假设函数f(x)的图象有一条对称轴x=a和一个对称中心(b,0)(a≠b),那么函数f(x)是周期函数,4|b-a|是它的一个正周期,特别是假设偶函数f(x)有对称中心(a,0)(a≠0),那么函数f(x)是周期函数,4|a|是它的一个正周期,假设奇函数f(x)有对称轴x=a(a≠0),那么函数f(x)是周期函数,4|a|是它的一个正周期、3、函数的图象(1)指数函数、对数函数和幂函数、一次函数、二次函数等初等函数的图象的特点;(2)函数的图象变换主要是平移变换、伸缩变换和对称变换、4、指数函数、对数函数和幂函数的图象和性质(注意根据图象记忆性质)指数函数y =a x (a >0,a ≠1)的图象和性质,分0<a <1,a >1两种情况;对数函数y =log a x (a >0,a ≠1)的图象和性质,分0<a <1,a >1两种情况;幂函数y =x α的图象和性质,分幂指数α>0,α=0,α<0三种情况、5、函数的零点方程的根与函数的零点的关系:由函数的零点的定义可知,函数y =f (x )的零点就是方程f (x )=0的实数根,也就是函数y =f (x )的图象与x 轴的交点的横坐标、所以,方程f (x )=0有实数根⇔函数y =f (x )的图象与x 轴有交点⇔函数y =f (x )有零点、6、二分法用二分法求函数零点的一般步骤:第一步:确定区间[a ,b ],验证f (a )·f (b )<0,给定精确度ε; 第二步:求区间[a ,b ]的中点c ; 第三步:计算f (c ):(1)假设f (c )=0,那么c 就是函数的零点;(2)假设f (a )·f (c )<0,那么令b =c (此时零点x 0∈(a ,c )); (3)假设f (c )·f (b )<0,那么令a =c (此时零点x 0∈(c ,b ));(4)判断是否达到精确度ε:即假设|a -b |<ε,那么得到零点近似值a (或b );否那么重复(2)~(4)、7、函数模型解决函数模型的实际应用题,首先考虑题目考查的函数模型,并要注意定义域、其解题步骤是:(1)阅读理解,审清题意:分析出什么,求什么,从中提炼出相应的数学问题;(2)数学建模:弄清题目中的条件和数量关系,建立函数关系式;(3)解函数模型:利用数学方法得出函数模型的数学结果;(4)实际问题作答:将数学问题的结果转译成实际问题作出解答、8、导数的几何意义 9、函数的单调性与导数如果函数在某个区间上单调递增(减),那么这个函数的导数在这个区间上大(小)于零恒成立、在区间上离散点处导数等于零,不影响函数的单调性,如函数y =x +sin x .10、函数的导数与极值 对可导函数而言,某点导数等于零是函数在该点取得极值的必要条件,但对不可导的函数,可能在极值点处函数的导数不存在(如函数y =|x |在x =0处),因此对于一般函数而言,导数等于零既不是函数取得极值的充分条件也不是必要条件、 11、闭区间上函数的最值在闭区间上连续的函数,一定有最大值和最小值,其最大值是区间的端点处的函数值和在这个区间内函数的所有极大值中的最大者,最小值是区间端点处的函数值和在这个区间内函数的所有极小值的最小者、12、定积分与曲边形面积(1)曲边为y =f (x )的曲边梯形的面积:在区间[a ,b ]上的连续的曲线y =f (x ),和直线x =a ,x =b (a ≠b ),y =0所围成的曲边梯形的面积S =⎠⎛ab|f x |d x.当f (x )≥0时,S =⎠⎛abf (x )d x ;当f(x)<0时,S =-⎠⎛abf (x )d x . (2)曲边为y =f (x ),y =g (x )的曲边形的面积:在区间[a ,b ]上连续的曲线y =f (x ),y =g (x ),和直线x =a ,x =b (a ≠b ),y =0所围成的曲边梯形的面积S =⎠⎛a b|f (x )-g (x )|d x .当f (x )≥g (x )时,S =⎠⎛ab [f (x )-g (x )]d x ;当f (x )<g (x )时,S =⎠⎛ab[g (x )-f (x )]d x【三】课前热身:1. 〔湖南理8〕设直线x t =与函数2(),()ln f x x g x x ==的图像分别交于点,M N ,那么当||MN 达到最小时t 的值为〔D 〕A 、1B 、12 C、2 D、2【答案】D【解析】由题2||ln MN x x =-,(0)x >不妨令2()ln h x x x =-,那么1'()2h x x x=-,令'()0h x =解得2x =,因(0,)2x ∈时,'()0h x <,当(,)2x ∈+∞时,'()0h x >,所以当x =||MN达到最小。
精品(全国通用版)2019高考数学二轮复习板块四考前回扣回扣8函数与导数学案文
回扣8 函数与导数1.函数的定义域和值域(1)求函数定义域的类型和相应方法①若已知函数的解析式,则函数的定义域是使解析式有意义的自变量的取值范围;②若已知f(x)的定义域为[a,b],则f(g(x))的定义域为不等式a≤g(x)≤b的解集;反之,已知f(g(x))的定义域为[a,b],则f(x)的定义域为函数y=g(x)(x∈[a,b])的值域.(2)常见函数的值域①一次函数y=kx+b(k≠0)的值域为R;②二次函数y=ax2+bx+c(a≠0):当a>0时,值域为4ac-b24a,+∞,当a<0时,值域为-∞,4ac-b24a;③反比例函数y=kx(k≠0)的值域为{y∈R|y≠0}.2.函数的奇偶性、周期性(1)奇偶性是函数在其定义域上的整体性质,对于定义域内的任意x(定义域关于原点对称),都有f(-x)=-f(x)成立,则f(x)为奇函数(都有f(-x)=f(x)成立,则f(x)为偶函数).(2)周期性是函数在其定义域上的整体性质,一般地,对于函数f(x),如果对于定义域内的任意一个x的值,若f(x +T)=f(x)(T≠0),则f(x)是周期函数,T是它的一个周期.3.关于函数周期性、对称性的结论(1)函数的周期性①若函数f(x)满足f(x+a)=f(x-a),则f(x)为周期函数,2a是它的一个周期;②设f(x)是R上的偶函数,且图象关于直线x=a(a≠0)对称,则f(x)是周期函数,2a是它的一个周期;③设f(x)是R上的奇函数,且图象关于直线x=a(a≠0)对称,则f(x)是周期函数,4a是它的一个周期.(2)函数图象的对称性①若函数y=f(x)满足f(a+x)=f(a-x),即f(x)=f(2a-x),则f(x)的图象关于直线x=a对称;②若函数y=f(x)满足f(a+x)=-f(a-x),即f(x)=-f(2a-x),则f(x)的图象关于点(a,0)对称;③若函数y=f(x)满足f(a+x)=f(b-x),则函数f (x )的图象关于直线x =a +b2对称.4.函数的单调性函数的单调性是函数在其定义域上的局部性质.①单调性的定义的等价形式:设任意x 1,x 2∈[a ,b ],那么(x 1-x 2)[f (x 1)-f (x 2)]>0?f x 1-f x 2x 1-x 2>0?f (x )在[a ,b ]上是增函数;(x 1-x 2)[f (x 1)-f (x 2)]<0?f x 1-f x 2x 1-x2<0?f (x )在[a ,b ]上是减函数.②若函数f (x )和g (x )都是减函数,则在公共定义域内,f (x )+g (x )是减函数;若函数f (x )和g (x )都是增函数,则在公共定义域内,f (x )+g (x )是增函数;根据同增异减判断复合函数y =f (g (x ))的单调性.5.函数图象的基本变换(1)平移变换y =f (x )――――→h >0,右移h <0,左移y =f (x -h ),y =f (x )――――→k >0,上移k <0,下移y =f (x )+k .(2)伸缩变换y =f (x )――――→0<ω<1,伸ω>1,缩y =f (ωx ),y =f (x )――――→0<A <1,缩A >1,伸y =Af (x ).(3)对称变换y =f (x )――→x 轴y =-f (x ),y =f (x )――→y 轴y =f (-x ),y =f (x )――→原点y =-f (-x ).6.准确记忆指数函数与对数函数的基本性质(1)定点:y =a x(a >0,且a ≠1)恒过(0,1)点;y =log a x (a >0,且a ≠1)恒过(1,0)点.(2)单调性:当a >1时,y =a x在R 上单调递增;y =log a x 在(0,+∞)上单调递增;当0<a <1时,y =a x在R 上单调递减;y =log a x 在(0,+∞)上单调递减.7.函数与方程(1)零点定义:x 0为函数f (x )的零点?f (x 0)=0?(x 0,0)为f (x )的图象与x 轴的交点.(2)确定函数零点的三种常用方法①解方程判定法:解方程f (x )=0;②零点定理法:根据连续函数y =f (x )满足f (a )f (b )<0,判断函数在区间(a ,b )内存在零点;③数形结合法:尤其是方程两端对应的函数类型不同时多用此法求解.8.导数的几何意义(1)f′(x0)的几何意义:曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线的斜率,该切线的方程为y-f(x0)=f′(x0)·(x-x0).(2)切点的两大特征:①在曲线y=f(x)上;②在切线上.9.利用导数研究函数的单调性(1)求可导函数单调区间的一般步骤①求函数f(x)的定义域;②求导函数f′(x);③由f′(x)>0的解集确定函数f(x)的单调增区间,由f′(x)<0的解集确定函数f(x)的单调减区间.(2)由函数的单调性求参数的取值范围①若可导函数f(x)在区间M上单调递增,则f′(x)≥0(x∈M)恒成立;若可导函数f(x)在区间M上单调递减,则f′(x)≤0(x∈M)恒成立;②若可导函数在某区间上存在单调递增(减)区间,f′(x)>0(或f′(x)<0)在该区间上存在解集;③若已知f(x)在区间I上的单调性,区间I中含有参数时,可先求出f(x)的单调区间,则I是其单调区间的子集.10.利用导数研究函数的极值与最值(1)求函数的极值的一般步骤①确定函数的定义域;②解方程f′(x)=0;③判断f′(x)在方程f′(x)=0的根x0两侧的符号变化:若左正右负,则x0为极大值点;若左负右正,则x0为极小值点;若不变号,则x0不是极值点.(2)求函数f(x)在区间[a,b]上的最值的一般步骤①求函数y=f(x)在[a,b]内的极值;②比较函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)的大小,最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.1.解决函数问题时要注意函数的定义域,要树立定义域优先原则.2.解决分段函数问题时,要注意与解析式对应的自变量的取值范围.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.4.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.5.准确理解基本初等函数的定义和性质.如函数y=a x(a>0,a≠1)的单调性容易忽视字母a的取值讨论,忽视a x >0;对数函数y=log a x(a>0,a≠1)容易忽视真数与底数的限制条件.6.易混淆函数的零点和函数图象与x轴的交点,不能把函数零点、方程的解、不等式解集的端点值进行准确互化.7.已知可导函数f(x)在(a,b)上单调递增(减),则f′(x)≥0(≤0)对?x∈(a,b)恒成立,不能漏掉“=”,且需验证“=”不能恒成立;已知可导函数f(x)的单调递增(减)区间为(a,b),则f′(x)>0(<0)的解集为(a,b).8.f′(x)=0的解不一定是函数f(x)的极值点.一定要检验在x=x0的两侧f′(x)的符号是否发生变化,若变化,则为极值点;若不变化,则不是极值点.1.若曲线f(x)=x4-4x在点A处的切线平行于x轴,则点A的坐标为( )A.(-1,2) B.(1,-3)C.(1,0) D.(1,5)答案 B解析对f(x)=x4-4x,求导得f′(x)=4x3-4,由在点A处的切线平行于x轴,可得4x3-4=0,解得x=1,即点A的坐标为(1,-3).2.若函数f(x)=x+1,x≥0,f x+2,x<0,则f(-3)的值为( )A.5 B.-1 C.-7 D.2答案 D解析依题意,f(-3)=f(-3+2)=f(-1) =f(-1+2)=f(1)=1+1=2,故选 D.3.若函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象如图所示,则y=f(x)的图象可能为( )答案 C解析根据f′(x)的符号,f(x)图象应该是先下降后上升,最后下降,排除A,D;从适合f′(x)=0的点可以排除B,故选 C.4.(2016·全国Ⅰ)函数y=2x2-e|x|在[-2,2]的图象大致为( )答案 D解析f(2)=8-e2>8-2.82>0,排除A;f(2)=8-e2<8-2.72<1,排除B;当x>0时,f(x)=2x2-e x,f′(x)=4x-e x,当x∈0,14时,f′(x)<14×4-e0=0,因此f(x)在0,14上单调递减,排除C,故选 D.5.函数f(x)=e x+4x-3的零点所在的区间为( )A.-14,0 B.0,14C.14,12D.12,34答案 C解析由题意可知,f(0)=-2<0,f 12=e-1>0,f14=4e-2<0,根据函数零点的判定定理知,零点所在的区间为14,12,故选 C.6.已知函数f (x )为奇函数,且在[0,2]上单调递增,若f (log 2m )<f (log 4(m +2))成立,则实数m 的取值范围是( )A.14≤m <2B.14≤m ≤2C .2<m ≤4 D .2≤m ≤4答案 A解析因为函数f (x )是奇函数,且在[0,2]上单调递增,所以函数f (x )在[-2,2]上单调递增.由f (log 2m )<f (log 4(m +2)),可得-2≤log 2m ≤2,-2≤log4m+2≤2,log 2m <log 4m +2,m>0,m +2>0,即14≤m ≤4,116≤m +2≤16,m 2<m +2,m>0,m +2>0,解得14≤m <2.综上可知,m 的取值范围是14≤m <2.7.若函数f (x )=x 2-12ln x +1在其定义域内的一个子区间(k -1,k +1)内不是单调函数,则实数k 的取值范围是()A .[1,+∞)B.1,32C .[1,2) D.32,2答案 B解析因为f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=2x -12x,由f ′(x )=0,得x =12.利用图象可得k -1<12<k +1,k -1≥0,解得1≤k <32,故选 B.8.(2016·山东)已知函数f (x )的定义域为R ,当x <0时,f (x )=x 3-1;当-1≤x ≤1时,f (-x )=-f (x );当x >12时,f x +12=f x -12,则f (6)等于( )A .-2B .-1C .0D .2 答案 D解析当x >12时,f x +12=f x -12,即f (x )=f (x +1),∴T =1,∴f (6)=f (1).当x <0时,f (x )=x 3-1且当-1≤x ≤1时,f (-x )=-f (x ),∴f (6)=f (1)=-f (-1)=2,故选 D.9.已知函数f (x )=x 3+ax 2+bx +a 2在x =1处有极值10,则f (2)等于( )A .11或18B .11C .18D .17或18答案 C解析∵函数f (x )=x 3+ax 2+bx +a 2在x =1处有极值10,又f ′(x )=3x 2+2ax +b ,∴f (1)=10,且f ′(1)=0,即1+a +b +a 2=10,3+2a +b =0,解得a =-3,b =3或a =4,b =-11.而当a =-3,b =3时,函数在x =1处无极值,故舍去.∴f (x )=x 3+4x 2-11x +16,∴f (2)=18. 10.已知奇函数f (x )是定义在R 上的可导函数,其导函数为f ′(x ),当x >0时,有2f (x )+xf ′(x )>x 2,则不等式(x +2 018)2f (x +2 018)+4f (-2)<0的解集为( )A .(-∞,-2 016)B .(-2 016,-2 012)C .(-∞,-2 018)D .(-2 016,0)答案 A解析由题意观察联想可设g (x )=x 2f (x ),g ′(x )=2xf (x )+x 2f ′(x ),结合条件x >0,2f (x )+xf ′(x )>x 2,得g ′(x )=2xf (x )+x 2f ′(x )>0,g (x )=x 2f (x )在(0,+∞)上为增函数.又f (x )为R 上的奇函数,所以g (x )为奇函数,所以g (x )在(-∞,0)上为增函数.由(x +2 018)2f (x +2 018)+4f (-2)<0,可得(x +2 018)2f (x +2 018)<4f (2),即g (x +2 018)<g (2),所以x +2 018<2,故x <-2 016,故选 A. 11.已知曲线C :y =f (x )=x 3-ax +a ,若过曲线C 外一点A (1,0)引曲线C 的两条切线,它们的倾斜角互补,则a的值为________.答案278解析设切点坐标为(t ,t 3-at +a ).由题意知,f ′(x )=3x 2-a ,切线的斜率为k =y ′|x =t =3t 2-a ,①所以切线方程为y-(t3-at+a)=(3t2-a)(x-t).②将点(1,0)代入②式,得-(t3-at+a)=(3t2-a)(1-t),解得t=0或t=3 2 .分别将t=0和t=32代入①式,得k=-a和k=274-a,由题意得它们互为相反数,即a=27 8.12.某驾驶员喝了m升酒后,血液中的酒精含量f(x)(毫克/毫升)随时间x(小时)变化的规律近似满足表达式f(x)=5x-2,0≤x≤1,35·13x,x>1,《酒后驾车与醉酒驾车的标准及相应的处罚》规定:驾驶员血液中酒精含量不超过0.02毫克/毫升.此驾驶员至少要过________小时后才能开车.(不足1小时部分算1小时,结果精确到1小时) 答案 4解析因为0≤x≤1,所以-2≤x-2≤-1,所以5-2≤5x-2≤5-1,而5-2>0.02,所以0≤x≤1不合题意,又由x>1,得35·13x≤150,得13x≤130,所以x≥4,故至少要过4小时后才能开车.13.偶函数f(x)满足f(1-x)=f(1+x),且当x∈[0,1]时,f(x)=2x-x2,若直线kx-y+k=0(k>0)与函数f(x)的图象有且仅有三个交点,则k的取值范围是________.答案1515,33解析由f(1-x)=f(1+x)可知,函数关于x=1对称,因为f(x)是偶函数,所以f(1-x)=f(1+x)=f(x-1),即f(x+2)=f(x),所以函数的周期是2,由y=f(x)=2x-x2,得(x-1)2+y2=1(y≥0,x∈[0,1]),作出函数y=f(x)和直线y=k(x+1)的图象,要使直线kx-y+k=0(k>0)与函数f(x)的图象有且仅有三个交点,则由图象可知,1515<k<33.14.函数f(x)=x3-3a2x+a(a>0)的极大值是正数,极小值是负数,则a的取值范围是________.答案22,+∞解析f′(x)=3x2-3a2=3(x+a)(x-a),由f′(x)=0,得x=±a,※精品试卷※当-a<x<a时,f′(x)<0,函数单调递减;当x>a或x<-a时,f′(x)>0,函数单调递增.∴f(-a)=-a3+3a3+a>0且f(a)=a3-3a3+a<0,解得a>22.∴a的取值范围是22,+∞.15.已知函数f(x)=x+a e x.(1)若f(x)在区间(-∞,2)上为单调递增函数,求实数a的取值范围;(2)若a=0,x0<1,设直线y=g(x)为函数f(x)的图象在x=x0处的切线,求证:f(x)≤g(x).(1)解易得f′(x)=-x-1-ae x,由已知f′(x)≥0对x∈(-∞,2)恒成立,故x≤1-a对x∈(-∞,2)恒成立,∴1-a≥2,∴a≤-1.故实数a的取值范围为(-∞,-1].(2)证明若a=0,则f(x)=x e x .函数f(x)的图象在x=x0处的切线方程为y=g(x)=f′(x0)(x-x0)+f(x0).令h(x)=f(x)-g(x)=f(x)-f′(x0)(x-x0)-f(x0),x∈R,则h′(x)=f′(x)-f′(x0)=1-xe x-1-x0e x=1-x0e x-1-x0e xe x x+.设φ(x)=(1-x)0e x-(1-x0)e x,x∈R,则φ′(x)=-0e x-(1-x0)e x,∵x0<1,∴φ′(x)<0,∴φ(x)在R上单调递减,又φ(x0)=0,∴当x<x0时,φ(x)>0,当x>x0时,φ(x)<0,∴当x<x0时,h′(x)>0,当x>x0时,h′(x)<0,∴h(x)在区间(-∞,x0)上为增函数,在区间(x0,+∞)上为减函数,∴当x∈R时,h(x)≤h(x0)=0,∴f(x)≤g(x).16.已知函数f(x)=x+1e x(e为自然对数的底数).(1)求函数f(x)的单调区间;(2)设函数φ(x)=xf(x)+tf′(x)+1e x,存在实数x1,x2∈[0,1],使得2φ(x1)<φ(x2)成立,求实数t的取值范围.※精品试卷※解(1)∵函数的定义域为R,f′(x)=-xe x ,∴当x<0时,f′(x)>0;当x>0时,f′(x)<0,∴f(x)在(-∞,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减.∴f(x)的单调递增区间为(-∞,0),单调递减区间为(0,+∞).(2)存在x1,x2∈[0,1],使得2φ(x1)<φ(x2)成立,则2[φ(x)]min<[φ(x)]max.∵φ(x)=xf(x)+tf′(x)+e-x=x2+1-t x+1e x,∴φ′(x)=-x2+1+t x-te x=-x-t x-1e x.①当t≥1时,φ′(x)≤0,φ(x)在[0,1]上单调递减,∴2φ(1)<φ(0),即t>3-e2>1;②当t≤0时,φ′(x)≥0,φ(x)在[0,1]上单调递增,∴2φ(0)<φ(1),即t<3-2e<0;③当0<t<1时,若x∈[0,t),φ′(x)<0,φ(x)在[0,t)上单调递减,若x∈(t,1],φ′(x)≥0,φ(x)在(t,1]上单调递增,∴2φ(t)<max{φ(0),φ(1)},即2·t+1e t<max1,3-te.(*)由(1)知,g(t)=2·t+1e t在[0,1]上单调递减,故4e≤2·t+1e t≤2,而2e≤3-te≤3e,∴不等式(*)无解.综上所述,存在t∈(-∞,3-2e)∪3-e2,+∞,使得命题成立.。
(全国通用版)2019高考数学二轮复习 专题六 函数与导数 第1讲 函数的图象与性质学案 理
第1讲 函数的图象与性质[考情考向分析] 1.高考对函数的三要素,函数的表示方法等内容的考查以基础知识为主,难度中等偏下.2.对图象的考查主要有两个方面:一是识图,二是用图,即利用函数的图象,通过数形结合的思想解决问题.3.对函数性质的考查,主要是将单调性、奇偶性、周期性等综合在一起考查,既有具体函数也有抽象函数.常以选择题、填空题的形式出现,且常与新定义问题相结合,难度较大.热点一 函数的性质及应用1.单调性:单调性是函数在其定义域上的局部性质.利用定义证明函数的单调性时,规范步骤为取值、作差、判断符号、下结论.复合函数的单调性遵循“同增异减”的原则. 2.奇偶性(1)奇函数在关于原点对称的区间上的单调性相同,偶函数在关于原点对称的区间上的单调性相反.(2)在公共定义域内:①两个奇函数的和函数是奇函数,两个奇函数的积函数是偶函数; ②两个偶函数的和函数、积函数都是偶函数; ③一个奇函数、一个偶函数的积函数是奇函数. (3)若f (x )是奇函数且在x =0处有定义,则f (0)=0. (4)若f (x )是偶函数,则f (x )=f (-x )=f (|x |).(5)图象的对称性质:一个函数是奇函数的充要条件是它的图象关于原点对称;一个函数是偶函数的充要条件是它的图象关于y 轴对称. 3.周期性定义:周期性是函数在定义域上的整体性质.若函数在其定义域上满足f (a +x )=f (x )(a ≠0),则其一个周期T =|a |.常见结论:(1)若f (x +a )=-f (x ),则函数f (x )的最小正周期为2|a |,a ≠0. (2)若f (x +a )=1f (x ),则函数f (x )的最小正周期为2|a |,a ≠0. (3)若f (a +x )=f (b -x ),则函数f (x )的图象关于直线x =a +b2对称.例1 (1)(2018·贵州省黔东南州模拟)设函数f (x )=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2-πx +(x +e )2x 2+e 2的最大值为M ,最小值为N ,则(M +N -1)2 018的值为( ) A .1 B .2 C .22 018D .32 018答案 A解析 由已知x ∈R ,f (x )=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2-πx +(x +e )2x 2+e 2=sin πx +x 2+e 2+2e x x 2+e 2=sin πx +2e x x 2+e 2+1,令g (x )=sin πx +2e xx 2+e 2,易知g (x )为奇函数,由于奇函数在对称区间上的最大值与最小值的和为0,M +N =f (x )max +f (x )min =g (x )max +1+g (x )min +1=2,(M +N -1)2 018=1,故选A.(2)(2018·上饶模拟)已知定义在R 上的函数f (x )满足:函数y =f (x -1)的图象关于点(1,0)对称,且x ≥0时恒有f (x +2)=f (x ),当x ∈[0,1]时,f (x )=e x-1,则f (-2 017)+f (2 018)=________. 答案 1-e解析 因为函数y =f (x -1)的图象关于点(1,0)对称,所以y =f (x )的图象关于原点对称, 又定义域为R ,所以函数y =f (x )是奇函数,因为x ≥0时恒有f (x +2)=f (x ), 所以f (-2 017)+f (2 018)=-f (2 017)+f (0) =-f (1)+f (0)=-(e 1-1)+(e 0-1)=1-e.思维升华 (1)可以根据函数的奇偶性和周期性,将所求函数值转化为给出解析式的范围内的函数值.(2)利用函数的单调性解不等式的关键是化成f (x 1)<f (x 2)的形式.跟踪演练 1 (1)定义在R 上的函数f (x )满足f (-x )=f (x ),且当x ≥0时,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 2+1,0≤x <1,2-2x,x ≥1,若对任意的x ∈[m ,m +1],不等式f (1-x )≤f (x +m )恒成立,则实数m 的最大值为( ) A .-1 B .-12C .-13D.13答案 C解析 函数f (x )为偶函数,且当x ≥0时,函数为减函数,当x <0时,函数为增函数.若对任意的x ∈[m ,m +1],不等式f (1-x )≤f (x +m )恒成立,则|1-x |≥|x +m |,即(1-x )2≥(x +m )2,所以2(1+m )x ≤(1+m )(1-m ).当m +1>0时,x ≤1-m 2,所以m +1≤1-m 2,解得m ≤-13,所以-1<m ≤-13;当m +1=0时,不等式成立;当m +1<0时,x ≥1-m 2,所以m ≥1-m2,m ≥13,与m <-1矛盾,此时无解.故-1≤m ≤-13,m 的最大值为-13.(2)(2018·全国Ⅱ)已知f (x )是定义域为(-∞,+∞)的奇函数,满足f (1-x )=f (1+x ).若f (1)=2,则f (1)+f (2)+f (3)+…+f (50)等于( )A .-50B .0C .2D .50 答案 C解析 ∵f (x )是奇函数,∴f (-x )=-f (x ), ∴f (1-x )=-f (x -1).∵f (1-x )=f (1+x ), ∴-f (x -1)=f (x +1),∴f (x +2)=-f (x ), ∴f (x +4)=-f (x +2)=-[-f (x )]=f (x ), ∴函数f (x )是周期为4的周期函数. 由f (x )为奇函数且定义域为R 得f (0)=0, 又∵f (1-x )=f (1+x ),∴f (x )的图象关于直线x =1对称, ∴f (2)=f (0)=0,∴f (-2)=0. 又f (1)=2,∴f (-1)=-2,∴f (1)+f (2)+f (3)+f (4)=f (1)+f (2)+f (-1)+f (0)=2+0-2+0=0, ∴f (1)+f (2)+f (3)+f (4)+…+f (49)+f (50) =0×12+f (49)+f (50)=f (1)+f (2)=2+0=2. 故选C.热点二 函数图象及应用1.作函数图象有两种基本方法:一是描点法;二是图象变换法,其中图象变换有平移变换、伸缩变换、对称变换.2.利用函数图象可以判断函数的单调性、奇偶性,作图时要准确画出图象的特点.例2 (1)(2018·全国Ⅱ)函数f (x )=e x -e-xx2的图象大致为( )答案 B解析 ∵y =e x -e -x 是奇函数,y =x 2是偶函数, ∴f (x )=e x-e -xx2是奇函数,图象关于原点对称,排除A. 当x =1时,f (1)=e -e -11=e -1e >0,排除D.又e>2,∴1e <12,∴e-1e >32,排除C.故选B.(2)(2018·河南省中原名校模拟)函数f (x )=e x+a e -x与g (x )=x 2+ax 在同一坐标系内的图象不可能是( )答案 C解析 因为g (x )=x 2+ax 的图象过原点,所以图象中过原点的抛物线是函数g (x )的图象,在选项C 中,上面的图象是函数f (x )的图象,下面的是函数g (x )的图象,所以-a2>0,所以a <0,因为f ′(x )=e x -a e -x ,所以f ′(x )>0在R 上恒成立,所以函数f (x )在定义域内单调递增,不是选项C 中的图象,故选C.思维升华 (1)根据函数的解析式判断函数的图象,要从定义域、值域、单调性、奇偶性等方面入手,结合给出的函数图象进行全面分析,有时也可结合特殊的函数值进行辅助推断,这是判断函数图象问题的基本方法.(2)判断复杂函数的图象,常借助导数这一工具,先对原函数进行求导,再利用导数判断函数的单调性、极值或最值,从而对选项进行筛选.要注意函数求导之后,导函数发生了变化,故导函数和原函数定义域会有所不同,我们必须在原函数的定义域内研究函数的极值和最值.跟踪演练 2 (1)(2018·河北省衡水中学调研)函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎪⎫ln x -1x +1的图象大致为( )答案 B解析 由于x ≠0,故排除A.f (-x )=sin ⎝⎛⎭⎪⎫ln-x -1-x +1=-f (x ),又函数f (x )的定义域为(1,+∞)∪(-∞,-1), 所以函数为奇函数,图象关于原点对称,排除C.f (2)=sin ⎝⎛⎭⎪⎫ln 13=-sin(ln 3)<0, 排除D ,故选B.(2)(2018·东北三省三校模拟)函数f (x )=|x |+a x(a ∈R )的图象不可能是( )答案 C解析 对于A ,当a =0时,f (x )=|x |,且x ≠0,故可能;对于B ,当x >0且a >0时,f (x )=x +a x≥2a ,当且仅当x =a 时等号成立,当x <0且a >0时,f (x )=-x +ax在(-∞,0)上为减函数,故可能;对于D ,当x <0且a <0时,f (x )=-x +ax≥2-x ·a x=2-a ,当且仅当x =--a 时等号成立,当x >0且a <0时,f (x )=x +a x在(0,+∞)上为增函数,故可能,且C 不可能.故选C. 热点三 基本初等函数的图象和性质1.指数函数y =a x(a >0,a ≠1)与对数函数y =log a x (a >0,a ≠1)的图象和性质,分0<a <1,a >1两种情况,着重关注两函数图象中的公共性质.2.幂函数y =x α的图象和性质,主要掌握α=1,2,3,12,-1五种情况.例3 (1)(2017·全国Ⅰ)设x ,y ,z 为正数,且2x=3y=5z,则( ) A .2x <3y <5z B .5z <2x <3y C .3y <5z <2x D .3y <2x <5z答案 D解析 令t =2x=3y=5z, ∵x ,y ,z 为正数,∴t >1.则x =log 2t =lg t lg 2,同理,y =lg t lg 3,z =lg tlg 5.∴2x -3y =2lg t lg 2-3lg t lg 3=lg t (2lg 3-3lg 2)lg 2×lg 3=lg t (lg 9-lg 8)lg 2×lg 3>0,∴2x >3y .又∵2x -5z =2lg t lg 2-5lg t lg 5=lg t (2lg 5-5lg 2)lg 2×lg 5=lg t (lg 25-lg 32)lg 2×lg 5<0,∴2x <5z ,∴3y <2x <5z .故选D.(2)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧a x,x <0,(a -3)x +4a ,x ≥0满足对任意x 1≠x 2,都有f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2<0成立,则a的取值范围是( )A.⎝ ⎛⎦⎥⎤0,14 B .(1,2]C .(1,3) D.⎝ ⎛⎭⎪⎫12,1 答案 A 解析 由f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2<0,得f (x )是减函数,即⎩⎪⎨⎪⎧0<a <1,a -3<0,4a ≤1,得a ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤0,14,故选A.思维升华 (1)指数函数、对数函数、幂函数是高考的必考内容之一,重点考查图象、性质及其应用,同时考查分类讨论、等价转化等数学思想方法及运算能力. (2)比较代数式大小问题,往往利用函数图象或者函数的单调性.跟踪演练3 (1)(2018·天津)已知a =log 2e ,b =ln 2,c =log 1213,则a ,b ,c 的大小关系为( ) A .a >b >c B .b >a >c C .c >b >a D .c >a >b答案 D 解析 c =121log 3=log 23>log 2e =a ,即c >a . 又b =ln 2=1log 2e <1<log 2e =a ,即a >b .所以c >a >b .故选D.(2)对任意实数a ,b 定义运算“Δ”:a Δb =⎩⎪⎨⎪⎧a ,a -b ≤2,b ,a -b >2,设f (x )=3x +1Δ(1-x ),若函数f (x )与函数g (x )=x 2-6x 在区间(m ,m +1)上均为减函数,则实数m 的取值范围是( ) A .[-1,2] B .(0,3] C .[0,2] D .[1,3]答案 C解析 由题意得f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x +1,x >0,3x +1,x ≤0,∴函数f (x )在(0,+∞)上单调递减,函数g (x )=(x -3)2-9在(-∞,3]上单调递减,若函数f (x )与g (x )在区间(m ,m +1)上均为减函数,则⎩⎪⎨⎪⎧m ≥0,m +1≤3,得0≤m ≤2,故选C.真题体验1.(2018·全国Ⅲ改编)函数y =-x 4+x 2+2的图象大致为________.(填序号)答案 ④解析 方法一 f ′(x )=-4x 3+2x ,则f ′(x )>0的解集为⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-22∪⎝ ⎛⎭⎪⎫0,22,此时f (x )单调递增;f ′(x )<0的解集为⎝ ⎛⎭⎪⎫-22,0∪⎝ ⎛⎭⎪⎫22,+∞,此时f (x )单调递减. 方法二 当x =1时,y =2,所以排除①②.当x =0时,y =2,而当x =12时,y =-116+14+2=2316>2, 所以排除③.2.(2017·天津改编)已知奇函数f (x )在R 上是增函数,g (x )=xf (x ).若a =g (-log 25.1),b =g (20.8),c =g (3),则a ,b ,c 的大小关系为________.答案 b <a <c解析 依题意a =g (-log 25.1) =(-log 25.1)·f (-log 25.1)=log 25.1f (log 25.1)=g (log 25.1). 因为f (x )在R 上是增函数,可设0<x 1<x 2, 则0<f (x 1)<f (x 2).从而x 1f (x 1)<x 2f (x 2),即g (x 1)<g (x 2). 所以g (x )在(0,+∞)上亦为增函数. 又log 25.1>0,20.8>0,3>0, 且log 25.1<log 28=3,20.8<21<3, 而20.8<21=log 24<log 25.1, 所以3>log 25.1>20.8>0,所以c >a >b .3.(2017·山东改编)设f (x )=⎩⎨⎧x ,0<x <1,2(x -1),x ≥1,若f (a )=f (a +1),则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a =________.答案 6解析 若0<a <1,由f (a )=f (a +1), 得a =2(a +1-1), ∴a =14,∴f⎝ ⎛⎭⎪⎫1a =f (4)=2×(4-1)=6.若a ≥1,由f (a )=f (a +1), 得2(a -1)=2(a +1-1),无解.综上,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a =6. 4.(2017·全国Ⅱ)已知函数f (x )是定义在R 上的奇函数,当x ∈(-∞,0)时,f (x )=2x 3+x 2,则f (2)=________. 答案 12解析 方法一 令x >0,则-x <0. ∴f (-x )=-2x 3+x 2.∵函数f (x )是定义在R 上的奇函数, ∴f (-x )=-f (x ). ∴f (x )=2x 3-x 2(x >0). ∴f (2)=2×23-22=12. 方法二 f (2)=-f (-2) =-[2×(-2)3+(-2)2]=12. 押题预测1.在同一直角坐标系中,函数f (x )=x a(x ≥0),g (x )=log a x 的图象可能是( )押题依据 指数、对数、幂函数的图象识别问题是高考命题的热点,旨在考查其基本性质的灵活运用,题目难度一般不大,位于试卷比较靠前的位置. 答案 D解析 方法一 分a >1,0<a <1两种情形讨论.当a >1时,y =x a与y =log a x 均为增函数,但y =x a递增较快,排除C ;当0<a <1时,y =x a为增函数,y =log a x 为减函数,排除A.由于y =x a递增较慢,故选D. 方法二 幂函数f (x )=x a的图象不过(0,1)点,排除A ;B 项中由对数函数g (x )=log a x 的图象知0<a <1,而此时幂函数f (x )=x a的图象应是增长越来越慢的变化趋势,故B 错,D 正确;C 项中由对数函数g (x )=log a x 的图象知a >1,而此时幂函数g (x )=x a的图象应是增长越来越快的变化趋势,故C 错.2.设函数y =f (x )(x ∈R )为偶函数,且∀x ∈R ,满足f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -32=f⎝ ⎛⎭⎪⎫x +12,当x ∈[2,3]时,f (x )=x ,则当x ∈[-2,0]时,f (x )等于( ) A .|x +4| B .|2-x | C .2+|x +1|D .3-|x +1|押题依据 利用函数的周期性、奇偶性求函数值是高考的传统题型,考查学生思维的灵活性. 答案 D解析 由f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -32=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +12,可得f (x +2)=f (x ),则当x ∈[-2,-1]时,x +4∈[2,3],f (x )=f (x +4)=x +4=x +1+3;当x ∈[-1,0]时,-x ∈[0,1],2-x ∈[2,3],f (x )=f (-x )=f (2-x )=2-x =3-x -1,故选D.3.已知函数f (x )=1ln (x +1)-x,则y =f (x )的图象大致为( )押题依据 图象的识别和变换是高考的热点,此类问题既考查了基础知识,又考查了学生的灵活变换能力. 答案 B解析 方法一 由题意得⎩⎪⎨⎪⎧x +1>0,x ≠0,∴f (x )的定义域为{x |x >-1且x ≠0}. 令g (x )=ln(x +1)-x ,则g ′(x )=1x +1-1=-xx +1, 当-1<x <0时,g ′(x )>0;当x >0时,g ′(x )<0.∴f (x )在区间(-1,0)上为减函数,在区间(0,+∞)上为增函数,对照各选项,只有B 符合. 方法二 取特殊值,用排除法求解,f (2)=1ln 3-2<0,排除A.f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=1ln 12+12=1ln e 2<0, 排除C ,D ,故选B.4.已知函数h (x )(x ≠0)为偶函数,且当x >0时,h (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 24,0<x ≤4,4-2x ,x >4,若h (t )>h (2),则实数t 的取值范围为________.押题依据 分段函数是高考的必考内容,利用函数的单调性求解参数的范围,是一类重要题型,是高考考查的热点.本题恰当地应用了函数的单调性,同时考查了函数的奇偶性的性质.答案 (-2,0)∪(0,2)解析 因为当x >0时,h (x )=⎩⎪⎨⎪⎧-x 24,0<x ≤4,4-2x ,x >4.所以函数h (x )在(0,+∞)上单调递减,因为函数h (x )(x ≠0)为偶函数,且h (t )>h (2), 所以h (|t |)>h (2),所以0<|t |<2,所以⎩⎪⎨⎪⎧t ≠0,|t |<2,即⎩⎪⎨⎪⎧t ≠0,-2<t <2,解得-2<t <0或0<t <2.综上,所求实数t 的取值范围为(-2,0)∪(0,2).A 组 专题通关1.(2018·北京石景山区模拟)下列函数中既是奇函数,又在区间(0,+∞)上是减函数的为( ) A .y =x B .y =-x 3C .y =12log xD .y =x +1x答案 B解析 由题意得,对于函数y =x 和函数y =12log x 都是非奇非偶函数,排除A ,C.又函数y =x +1x在区间(0,1)上单调递减,在区间(1,+∞)上单调递增,排除D ,故选B.2.(2018·合肥质检)已知函数f (x )=a -2xa +2x是奇函数,则f (a )的值等于( )A .-13B .3C .-13或3D.13或3 答案 C解析 函数f (x )为奇函数,则f (-x )=-f (x ),即a -2-x a +2-x =-a -2x a +2x在定义域内恒成立,整理可得a ·2x -1a ·2x +1=-a +2xa +2x,即a 2=1恒成立,∴a =±1, 当a =1时,函数f (x )的解析式为 f (x )=1-2x 1+2x ,f ()a =f ()1=1-211+21=-13,当a =-1时,函数f (x )的解析式为f (x )=-1-2x-1+2x ,f ()a =f ()-1=-1-2-1-1+2-1=3.综上可得f ()a 的值为-13或3.3.(2018·安庆模拟)函数f (x )=x +1||x +1log a||x (0<a <1)的图象的大致形状是( )答案 C 解析 f (x )=x +1||x +1log a||x=⎩⎨⎧-log a (-x ),x <-1,log a ()-x ,-1<x <0,log ax ,x >0.故选C.4.(2018·合肥质检)已知函数f (x )=1-2x1+2x ,实数a ,b 满足不等式f (2a +b )+f (4-3b )>0,则下列不等式恒成立的是( ) A .b -a <2 B .a +2b >2 C .b -a >2 D .a +2b <2答案 C解析 由题意得f (-x )=1-2-x1+2-x =2x -12x +1=-1-2x2x+1=-f (x ),故函数f (x )为奇函数.又f (x )=-2x -11+2x =-(2x+1)-21+2x =-1+21+2x ,故函数f (x )在R 上单调递减. ∵f (2a +b )+f (4-3b )>0, ∴f (2a +b )>-f (4-3b )=f (3b -4), ∴2a +b <3b -4,∴b -a >2.故选C.5.(2018·天津市十二重点中学联考)已知f (x )是定义在(-∞,+∞)上的偶函数,且在(-∞,0]上单调递增,若a =15(log 3)f ,b =f (log 35),c =f (0.20.5),则a ,b ,c 的大小关系为( ) A .a <b <c B .c <a <b C .b <a <c D .c <b <a答案 C解析 ∵f (x )是定义在(-∞,+∞)上的偶函数, ∴a =15(log 3)f =f ()-log 53=f ()log 53,∵12=log 55<log 53<1,1=log 33<log 35, 0<0.20.5=55<12, ∴0.20.5<log 53<log 35,∵f (x )在(-∞,0]上是增函数,f (x )是定义在R 上的偶函数,∴f (x )在[0,+∞)上为减函数, 则f ()0.20.5>f ()log 53>f ()log 35,即b <a <c ,故选C.6.若函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x+1,x ≥1,-x 2+ax +1,x <1在R 上是增函数,则a 的取值范围为( )A .[2,3]B .[2,+∞) C.[1,3] D .[1,+∞) 答案 A解析 由题意得⎩⎪⎨⎪⎧a 2≥1,-1+a +1≤2+1,∴a ∈[2,3],故选A.7.(2018·广东省六校联考)函数y =1-ln|x |1+ln|x |·sin x 的部分图象大致为( )答案 A解析 设f (x )=1-ln|x |1+ln|x |·sin x ,由1+ln|x |≠0,得x ≠±1e ,则函数f (x )的定义域为⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-1e ∪⎝ ⎛⎭⎪⎫-1e ,0∪⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1e ∪⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ,+∞. ∵f (-x )=1-ln|-x |1+ln|-x |·sin(-x )=-1-ln|x |1+ln|x |·sin x =-f (x ),∴函数f (x )为奇函数,排除D.又1>1e,且f (1)=sin 1>0,故可排除B.0<1e 2<1e ,且f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1e 2=1-ln ⎪⎪⎪⎪⎪⎪1e 21+ln ⎪⎪⎪⎪⎪⎪1e 2·sin 1e 2=1-(-2)1-2·sin 1e 2=-3·sin 1e2<0, 故可排除C.故选A.8.(2018·德阳二诊)已知log 2x =log 3y =log 5z <0,则2x ,3y ,5z的大小排序为( )A.2x <3y <5zB.3y <2x <5zC.5z <2x <3yD.5z <3y <2x答案 A解析 x ,y ,z 为正实数,且log 2x =log 3y =log 5z <0, 令log 2x =log 3y =log 5z =k (k <0), ∴x2=2k -1,y3=3k -1,z5=5k -1,可得2x =21-k ,3y =31-k ,5z=51-k,又1-k >0, ∴函数f (x )=x1-k在(0,+∞)上单调递增,∴2x <3y <5z.故选A.9.(2017·全国Ⅲ)设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x +1,x ≤0,2x,x >0,则满足f (x )+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12>1的x 的取值范围是______________.答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫-14,+∞ 解析 由题意知,对不等式分x ≤0,0<x ≤12,x >12三段讨论.当x ≤0时,原不等式为x +1+x +12>1,解得x >-14,∴-14<x ≤0.当0<x ≤12时,原不等式为2x+x +12>1,显然成立.当x >12时,原不等式为2x+122x ->1,显然成立.综上可知,x 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫-14,+∞. 10.已知定义在R 上的函数f (x )满足:①函数f (x )的图象的对称中心为(1,0),且对称轴为x =-1;②当x ∈[-1,1]时,f (x )=⎩⎨⎧1-x ,x ∈(0,1],1-x 2,x ∈[-1,0],则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫72=________. 答案 -32解析 由题意作出f (x )的部分图象如图所示,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫72=- 1-⎝ ⎛⎭⎪⎫-122=-32.11.(2018·全国Ⅲ)已知函数f (x )=ln(1+x 2-x )+1,f (a )=4,则f (-a )=________. 答案 -2解析 ∵f (x )+f (-x )=ln(1+x 2-x )+1+ln(1+x 2+x )+1=ln(1+x 2-x 2)+2=2, ∴f (a )+f (-a )=2,∴f (-a )=-2.12.已知函数f (x )是奇函数,当x <0时,f (x )=-x 2+x .若不等式f (x )-x ≤2log a x (a >0且a ≠1)对∀x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤0,22恒成立,则实数a 的取值范围是________. 答案 ⎣⎢⎡⎭⎪⎫14,1 解析 由已知得当x >0时,f (x )=x 2+x , 故x 2≤2log a x 对∀x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤0,22恒成立, 即当x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤0,22时, 函数y =x 2的图象不在y =2log a x 图象的上方, 由图(图略)知0<a <1且2log a 22≥12, 解得14≤a <1.B 组 能力提高13.(2018·河北衡水中学模拟)已知函数f (x )=22 019x+1+sin x ,其中f ′(x )为函数f (x )的导数,则f (2 018)+f (-2 018)+f ′(2 019)-f ′(-2 019)等于( ) A .2 B .2 019 C .2 018 D .0答案 A解析 由题意得f (x )+f (-x )=2, ∴f (2 018)+f (-2 018)=2,由f (x )+f (-x )=2可得f (x )-1+f (-x )-1=0, ∴y =f (x )-1为奇函数,∴y =f (x )-1的导函数为偶函数,即y =f ′(x )为偶函数,其图象关于y 轴对称, ∴f ′(2 019)-f ′(-2 019)=0,∴f (2 018)+f (-2 018)+f ′(2 019)-f ′(-2 019)=2. 故选A.14.(2018·江西省分宜中学、玉山一中、临川一中等九校联考)若函数y =f (x ),x ∈M 对于给定的非零实数a ,总存在非零常数T ,使得定义域M 内的任意实数,都有af (x )=f (x +T )恒成立,此时T 为f (x )的类周期,函数y =f (x )是M 上的a 级类周期函数,若函数y =f (x )是定义在区间[0,+∞)内的3级类周期函数且T =2,当x ∈[0,2),f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧12-2x 2,0≤x ≤1,f (2-x ),1<x <2,函数g (x )=-2ln x +12x 2+x +m ,若∃x 1∈[6,8],∃x 2∈(0,+∞)使g (x 2)-f (x 1)≤0成立,则实数m 的取值范围是( ) A.⎝⎛⎦⎥⎤-∞,132 B .(-∞,12] C .(-∞,39] D .[12,+∞)答案 C解析 根据题意,对于函数f (x ),当x ∈[0,2)时, f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧12-2x 2,0≤x ≤1,f (2-x ),1<x <2,分析可得:当0≤x ≤1时,f (x )=12-2x 2,此时f (x )的最大值f (0)=12,最小值f (1)=-32,当1<x <2时,f (x )=f (2-x ),函数f (x )的图象关于直线x =1对称, 则此时有-32<f (x )<12,又由函数y =f (x )是定义在区间[0,+∞)内的3级类周期函数,且T =2, 则在x ∈[6,8)上,f (x )=33·f (x -6), 则有-812≤f (x )≤272,则f (8)=27f (2)=81f (0)=812, 则函数f (x )在区间[6,8]上的最大值为812,最小值为-812;对于函数g (x )=-2ln x +12x 2+x +m ,g ′(x )=(x -1)(x +2)x.分析可得:在(0,1)上,g ′(x )<0,函数g (x )为减函数, 在(1,+∞)上,g ′(x )>0,函数g (x )为增函数, 则函数g (x )在(0,+∞)上有最小值g (1)=32+m ,若∃x 1∈[6,8],∃x 2∈(0,+∞), 使g (x 2)-f (x 1)≤0成立,必有g (x )min ≤f (x )max ,即32+m ≤812,得m 的取值范围为(-∞,39].15.(2018·安阳二模)已知定义在R 上的奇函数f (x )和偶函数g (x )满足12f (x )-g (x )=x -1x 2+1,若g (x +5)+g ⎝⎛⎭⎪⎫1x -1<g (x )+g ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ,则x 的取值范围是____________________.答案 {x |x >-2且x ≠0且x ≠1} 解析 因为12f (x )-g (x )=x -1x 2+1,所以12f (-x )-g (-x )=-x -1x 2+1,即-12f (x )-g (x )=-x -1x 2+1,因此g (x )=1x 2+1. 因为g (x )+g ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x =1x 2+1+11x2+1=1,所以由g (x +5)+g ⎝⎛⎭⎪⎫1x -1<g (x )+g ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ,得1(x +5)2+1+(x -1)21+(x -1)2<1, 即1(x +5)2+1<11+(x -1)2,解得x >-2,结合分母不为零得x 的取值范围是 {x |x >-2且x ≠0且x ≠1}.16.(2018·天津)已知a ∈R ,函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+2x +a -2,x ≤0,-x 2+2x -2a ,x >0.若对任意x ∈[-3,+∞),f (x )≤|x |恒成立,则a 的取值范围是_______.答案 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤18,2解析 如图所示,若对任意x ∈[-3,+∞),要使函数y =f (x )的图象恒在y =|x |图象的下方,则必有⎩⎪⎨⎪⎧f (-3)≤3, ①f (0)≤0, ②且在(0,+∞)内直线y =x 与y =-x 2+2x -2a 相切或相离,所以x =-x 2+2x -2a 有两个相等实根或无实根,即对于方程x 2-x +2a =0, Δ=(-1)2-4×2a ≤0,解得a ≥18.由①②得9-6+a -2≤3且a -2≤0,所以a ≤2. 综上,18≤a ≤2.。
2019版高考数学二轮复习 第1篇 专题8 函数与导数学案
专题八函数与导数年份卷别小题考查大题考查2018全国卷ⅠT6·函数的性质、导数几何意义T21·利用导数研究函数的极值、单调区间、证明问题T12·分段函数、解不等式问题T13·由函数值求参数的值全国卷ⅡT3·函数图象的识别T21·利用导数求函数单调区间、函数零点个数的证明T12·函数的奇偶性、周期性、对称性的结合T13·导数的几何意义全国卷ⅢT7·函数性质与函数函数图象的对称性T21·导数的几何意义,不等式的恒成立的证明T9·函数图象的识别T16·函数求值2017全国卷ⅠT8·函数图象的识别T21·利用导数研究函数的单调性、最值,求参数的取值范围T9·复合函数的单调性、对称性T14·导数的几何意义全国卷ⅡT8·复合函数的单调性T21·利用导数研究函数的单调性,不等式恒成立求参数的范围T14·函数的奇偶性、函数值的求解全国卷ⅢT7·函数图象的识别T21·利用导数研究函数的单调性,证明不等式T12·函数的零点问题T16·分段函数、不等式的解法2016 全国卷ⅠT8·利用对数函数、指数函数的单调性比较大小T21·利用导数研究函数的单调性、最值,求参数的取值范围T9·函数图象的识别T12·利用导数研究函数的单调性全国卷ⅡT10·函数的定义域与值域T20·求切线方程,利用导数研究不等式T12·函数的图象与性质的应用全国卷ⅢT7·利用幂函数的单调性比较大小T21·利用导数研究函数的单调性,不等式的证明T16·偶函数的性质、导数的几何意义函数与导数问题重在“分”——分离、分解函数与导数问题一般以函数为载体,以导数为工具,重点考查函数的一些性质,如含参函数的单调性、极值或最值的探求与讨论,复杂函数零点的讨论,函数不等式中参数范围的讨论,恒成立和能成立问题的讨论等,是近几年高考试题的命题热点.对于这类综合问题,一般是先求导,再变形、分离或分解出基本函数,再根据题意处理.【典例】 已知函数f (x )=ln x +a2x 2-(a +1)x .(1)若曲线y =f (x )在x =1处的切线方程为y =-2,求f (x )的单调区间; (2)若x >0时,f x x <f ′x2恒成立,求实数a 的取值范围. [解题示范] (1)函数f (x )的定义域为(0,+∞). 由已知得f ′(x )=1x+ax -(a +1),则f ′(1)=0.而f (1)=-a2-1,∴曲线y =f (x )在x =1处的切线方程为y =-a2-1.∴-a2-1=-2,解得a =2.∴f (x )=ln x +x 2-3x ,f ′(x )=1x+2x -3.由f ′(x )>0,得0<x <12或x >1,由f ′(x )<0,得12<x <1,∴f (x )的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,12和(1,+∞),单调递减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,1. (2)由f x x <f ′x 2,得ln x x +a 2x -(a +1)<12x +ax 2-a +12,即ln x x -12x <a +12在区间(0,+∞)上恒成立.设h (x )=ln x x -12x,则h ′(x )=1-ln x x 2+12x 2=3-2ln x2x 2, 由h ′(x )>0,得0<x <e 32,因而h (x )在(0,e 32)上单调递增,由h ′(x )<0,得x >e 32,因而h (x )在(e 32,+∞)上单调递减.∴h (x )的最大值为h (e 32)=e -32,∴a +12>e -32,故a >2e -32-1.从而实数a 的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫2e -32-1,+∞.分解:问题1分解为三个问题:①求f ′(x )且利用切线求参数a ;②求函数f (x )=ln x +x 2-3x 的导数;③求不等式f ′(x )>0,f ′(x )<0的解集.分离、分解:通过分离参数并构造函数,将问题转化为求函数h (x )=ln x x -12x 在(0,+∞)上的最大值问题.函数与导数压轴题堪称“庞然大物”,所以征服它需要一定的胆量和勇气,可以参变量分离、把复杂函数分离为基本函数,可把题目分解成几个小题,也可把解题步骤分解为几个小步,也可从逻辑上重新换叙.注重分步解答,这样,即使解答不完整,也要做到尽可能多拿步骤分.。
全国通用版2019版高考数学复习第四单元导数及其应用学案文
第四单元 导数及其应用教材复习课“导数”相关基础知识一课过1.基本初等函数的导数公式2(1)[f (x )±g (x )]′=f ′(x )±g ′(x ); (2)[f (x )·g (x )]′=f ′(x )g (x )+f (x )g ′(x ); (3)⎣⎢⎡⎦⎥⎤f x g x ′=fx g x -f x gx[g x2(g (x )≠0).[小题速通]1.下列求导运算正确的是( ) A.⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x ′=1+1x2B .(log 2x )′=1x ln 2C .(3x )′=3xlog 3eD .(x 2cos x )′=-2sin x解析:选B ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x ′=1-1x 2;(log 2x )′=1x ln 2;(3x )′=3x ln 3;(x 2cos x )′=2x cosx -x 2sin x ,故选B.2.函数f (x )=(x +2a )(x -a )2的导数为( ) A .2(x 2-a 2) B .2(x 2+a 2) C .3(x 2-a 2)D .3(x 2+a 2)解析:选C ∵f (x )=(x +2a )(x -a )2=x 3-3a 2x +2a 3,∴f ′(x )=3(x 2-a 2).3.函数f (x )=ax 3+3x 2+2,若f ′(-1)=4,则a 的值是( ) A.193 B.163 C.133D.103解析:选D 因为f ′(x )=3ax 2+6x , 所以f ′(-1)=3a -6=4, 所以a =103.4.(2016·天津高考)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:3[清易错]1.利用公式求导时,一定要注意公式的适用范围及符号,如(x n )′=nx n -1中n ≠0且n∈Q *,(cos x )′=-sin x .2.注意公式不要用混,如(a x)′=a xln a ,而不是(a x)′=xax -1.1.已知函数f (x )=sin x -cos x ,若f ′(x )=12f (x ),则tan x 的值为( )A .1B .-3C .-1D .2解析:选B ∵f ′(x )=(sin x -cos x )′=cos x +sin x , 又f ′(x )=12f (x ),∴cos x +sin x =12sin x -12cos x ,∴tan x =-3.2.若函数f (x )=2x+ln x 且f ′(a )=0,则2aln 2a=( ) A .-1 B .1 C .-ln 2D .ln 2解析:选A f ′(x )=2x ln 2+1x ,由f ′(a )=2a ln 2+1a =0,得2a ln 2=-1a,则a ·2a·ln2=-1,即2a ln 2a=-1.导数的几何意义 函数f (x )在点x 0处的导数f ′(x 0)的几何意义是在曲线y =f (x )上点P (x 0,y 0)处的切线的斜率(瞬时速度就是位移函数s (t )对时间t 的导数).相应地,切线方程为y -y 0=f ′(x 0)·(x -x 0).[小题速通]1.(2018·郑州质检)已知y =f (x )是可导函数,如图,直线y =kx +2是曲线y =f (x )在x =3处的切线,令g (x )=xf (x ),g ′(x )是g (x )的导函数,则g ′(3)=( )A .-1B .0C .2D .4解析:选B 由题图可知曲线y =f (x )在x =3处切线的斜率等于-13,∴f ′(3)=-13,∵g (x )=xf (x ),∴g ′(x )=f (x )+xf ′(x ),∴g ′(3)=f (3)+3f ′(3),又由题图可知f (3)=1,所以g ′(3)=1+3×⎝ ⎛⎭⎪⎫-13=0.2.设函数f (x )=x ln x ,则点(1,0)处的切线方程是________.解析:因为f ′(x )=ln x +1,所以f ′(1)=1,所以切线方程为x -y -1=0. 答案:x -y -1=03.已知曲线y =2x 2的一条切线的斜率为2,则切点的坐标为________.解析:因为y ′=4x ,设切点为(m ,n ),则4m =2,所以m =12,则n =2×⎝ ⎛⎭⎪⎫122=12,则切点的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,12.答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫12,12 4.函数y =f (x )的图象在点M (1,f (1))处的切线方程是y =3x -2,则f (1)+f ′(1)=________.解析:因为函数y =f (x )的图象在点M (1,f (1))处的切线方程是y =3x -2,所以f ′(1)=3,且f (1)=3×1-2=1,所以f (1)+f ′(1)=1+3=4.答案:4[清易错]1.求曲线切线时,要分清在点P 处的切线与过P 点的切线的区别,前者只有一条,而后者包括了前者.2.曲线的切线与曲线的交点个数不一定只有一个,这和研究直线与二次曲线相切时有差别.1.若存在过点(1,0)的直线与曲线y =x 3和y =ax 2+154x -9都相切,则a 等于( )A .-1或-2564B .-1或214C .-74或-2564D .-74或7解析:选A 因为y =x 3,所以y ′=3x 2, 设过点(1,0)的直线与y =x 3相切于点(x 0,x 30), 则在该点处的切线斜率为k =3x 20,所以切线方程为y -x 30=3x 20(x -x 0),即y =3x 20x -2x 30,又(1,0)在切线上,则x 0=0或x 0=32,当x 0=0时,由y =0与y =ax 2+154x -9相切,可得a =-2564,当x 0=32时,由y =274x -274与y =ax 2+154x -9相切,可得a =-1,所以选A.2.(2017·兰州一模)已知直线y =2x +1与曲线y =x 3+ax +b 相切于点(1,3),则实数b 的值为________.解析:因为函数y =x 3+ax +b 的导函数为y ′=3x 2+a ,所以此函数的图象在点(1,3)处的切线斜率为3+a ,所以⎩⎪⎨⎪⎧3+a =2,3=1+a +b ,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =-1,b =3.答案:3利用导数研究函数的单调性 1.函数f (x )在某个区间(a ,b )内的单调性与f ′(x )的关系 (1)若f ′(x )>0,则f (x )在这个区间上是增加的. (2)若f ′(x )<0,则f (x )在这个区间上是减少的. (3)若f ′(x )=0,则f (x )在这个区间内是常数. 2.利用导数判断函数单调性的一般步骤 (1)求f ′(x ).(2)在定义域内解不等式f ′(x )>0或f ′(x )<0. (3)根据结果确定f (x )的单调性及单调区间. [小题速通]1.函数f (x )=2x 3-9x 2+12x +1的单调减区间是( ) A .(1,2)B .(2,+∞)C .(-∞,1)D .(-∞,1)和(2,+∞)解析:选A 解f ′(x )=6x 2-18x +12<0可得1<x <2,所以单调减区间是(1,2). 2.已知函数f (x )的导函数f ′(x )=ax 2+bx +c 的图象如图所示,则f (x )的图象可能是()解析:选D 当x <0时,由导函数f ′(x )=ax 2+bx +c <0,知相应的函数f (x )在该区间内单调递减;当x >0时,由导函数f ′(x )=ax 2+bx +c 的图象可知,导函数在区间(0,x 1)内的值是大于0的,则在此区间内函数f (x )单调递增.只有D 选项符合题意.3.已知f (x )=x 2+ax +3ln x 在(1,+∞)上是增函数,则实数a 的取值范围为( ) A .(-∞,-26] B.⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,62 C .[-26,+∞)D .[-5,+∞)解析:选C 由题意得f ′(x )=2x +a +3x =2x 2+ax +3x≥0在(1,+∞)上恒成立⇔g (x )=2x 2+ax +3≥0在(1,+∞)上恒成立⇔Δ=a 2-24≤0或⎩⎪⎨⎪⎧Δ=a 2-24>0,-a4≤1,g =5+a ≥0⇔-26≤a ≤26或a >26⇔a ≥-26,故选C.[清易错]若函数y =f (x )在区间(a ,b )上单调递增,则f ′(x )≥0,且在(a ,b )的任意子区间,等号不恒成立;若函数y =f (x )在区间(a ,b )上单调递减,则f ′(x )≤0,且在(a ,b )的任意子区间,等号不恒成立.若函数f (x )=x 3+x 2+mx +1是R 上的单调增函数,则m 的取值范围是________. 解析:∵f (x )=x 3+x 2+mx +1, ∴f ′(x )=3x 2+2x +m .又∵f (x )在R 上是单调增函数,∴f ′(x )≥0恒成立, ∴Δ=4-12m ≤0,即m ≥13.答案:⎣⎢⎡⎭⎪⎫13,+∞1.函数的极大值在包含x 0的一个区间(a ,b )内,函数y =f (x )在任何一点的函数值都小于x 0点的函数值,称点x 0为函数y =f (x )的极大值点,其函数值f (x 0)为函数的极大值.2.函数的极小值在包含x 0的一个区间(a ,b )内,函数y =f (x )在任何一点的函数值都大于x 0点的函数值,称点x 0为函数y =f (x )的极小值点,其函数值f (x 0)为函数的极小值.极大值与极小值统称为极值,极大值点与极小值点统称为极值点.3.函数的最值(1)在闭区间[a ,b ]上连续的函数f (x )在[a ,b ]上必有最大值与最小值.(2)若函数f (x )在[a ,b ]上单调递增,则f (a )为函数的最小值,f (b )为函数的最大值;若函数f (x )在[a ,b ]上单调递减,则f (a )为函数的最大值,f (b )为函数的最小值.[小题速通]1.如图是f (x )的导函数f ′(x )的图象,则f (x )的极小值点的个数为( )A .1B .2C .3D .4解析:选A 由图象及极值点的定义知,f (x )只有一个极小值点.2.若函数f (x )=x 3+ax 2+3x -9在x =-3时取得极值,则a 的值为( ) A .2 B .3 C .4D .5解析:选D f ′(x )=3x 2+2ax +3,由题意知f ′(-3)=0,即3×(-3)2+2a ×(-3)+3=0,解得a =5.3.(2017·济宁一模)函数f (x )=12x 2-ln x 的最小值为( )A.12 B .1 C .0D .不存在解析:选A f ′(x )=x -1x =x 2-1x,且x >0.令f ′(x )>0,得x >1;令f ′(x )<0,得0<x <1.∴f (x )在x =1处取得极小值也是最小值,且f (1)=12-ln 1=12.4.若函数f (x )=12x 2-ax +ln x 有极值,则a 的取值范围为________.解析:f ′(x )=x -a +1x =x 2-ax +1x(x >0),因为函数f (x )=12x 2-ax +ln x 有极值,令g (x )=x 2-ax +1,且g (0)=1>0,所以⎩⎪⎨⎪⎧a 2>0,g ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2=-a 24+1<0,解得a >2.答案:(2,+∞)5.设x 1,x 2是函数f (x )=x 3-2ax 2+a 2x 的两个极值点,若x 1<2<x 2,则实数a 的取值范围是________.解析:由题意,f ′(x )=3x 2-4ax +a 2=0,得x =a3或a .又∵x 1<2<x 2,∴x 1=a3,x 2=a ,∴⎩⎪⎨⎪⎧a >2,a3<2,∴2<a <6.答案:(2,6)[清易错]1.f ′(x 0)=0是x 0为f (x )的极值点的既不充分也不必要条件.例如,f (x )=x 3,f ′(0)=0,但x =0不是极值点;又如f (x )=|x |,x =0是它的极小值点,但f ′(0)不存在.2.求函数最值时,易误认为极值点就是最值点,不通过比较就下结论. 1.(2017·岳阳一模)下列函数中,既是奇函数又存在极值的是( ) A .y =x 3B .y =ln(-x )C .y =x e -xD .y =x +2x解析:选D 因为A 、B 为单调函数,所以不存在极值,C 不是奇函数,故选D. 2.设函数f (x )=x 3-3x +1,x ∈[-2,2]的最大值为M ,最小值为m ,则M +m =________. 解析:f ′(x )=3x 2-3, 由f ′(x )>0可得x >1或x <-1, 由f ′(x )<0可得-1<x <1,所以函数f (x )的增区间是[-2,-1],[1,2],减区间是[-1,1].又因为f (-2)=-1,f (-1)=3,f (1)=-1,f (2)=3, 所以M =3,m =-1, 所以M +m =2. 答案:2一、选择题1.已知函数f (x )=log a x (a>0且a ≠1),若f ′(1)=-1,则a =( ) A .e B.1eC.1e2D.12解析:选B 因为f ′(x )=1x ln a ,所以f ′(1)=1ln a =-1,所以ln a =-1,所以a =1e.2.直线y =kx +1与曲线y =x 2+ax +b 相切于点A(1,3),则2a +b 的值为( )A .-1B .1C .2D .-2解析:选C 由曲线y =x 2+ax +b ,得y ′=2x +a , 由题意可得⎩⎪⎨⎪⎧k +1=3,k =2+a ,1+a +b =3,解得⎩⎪⎨⎪⎧k =2,a =0,b =2,所以2a +b =2.3.函数y =2x 3-3x 2的极值情况为( )A .在x =0处取得极大值0,但无极小值B .在x =1处取得极小值-1,但无极大值C .在x =0处取得极大值0,在x =1处取得极小值-1D .以上都不对解析:选C y ′=6x 2-6x ,由y ′=6x 2-6x >0,可得x >1或x <0, 即单调增区间是(-∞,0),(1,+∞). 由y ′=6x 2-6x <0,可得0<x <1,即单调减区间是(0,1),所以函数在x =0处取得极大值0,在x =1处取得极小值-1. 4.若f(x)=-12x 2+m ln x 在(1,+∞)是减函数,则m 的取值范围是( )A .[1,+∞)B .(1,+∞)C .(-∞,1]D .(-∞,1)解析:选C 由题意,f ′(x )=-x +m x≤0在(1,+∞)上恒成立,即m ≤x 2在(1,+∞)上恒成立,又因为x 2>1,所以m ≤1.5.函数f (x )=(x -3)e x的单调递增区间是( )A .(-∞,2)B .(0,3)C .(1,4)D .(2,+∞)解析:选D 依题意得f ′(x )=(x -3)′e x+(x -3)(e x)′=(x -2)e x,令f ′(x )>0,解得x >2,∴f (x )的单调递增区间是(2,+∞).故选D.6.已知函数f (x )=x (x -m )2在x =1处取得极小值,则实数m =( )A .0B .1C .2D .3解析:选B f(x)=x(x 2-2mx +m 2)=x 3-2mx 2+m 2x ,所以f′(x)=3x 2-4mx +m 2=(x -m)(3x -m).由f′(1)=0可得m =1或m =3.当m =3时,f′(x)=3(x -1)(x -3),当1<x<3时,f′(x)<0,当x<1或x>3时,f′(x)>0,此时在x =1处取得极大值,不合题意,∴m =1,此时f′(x)=(x -1)(3x -1),当13<x <1时,f′(x)<0,当x<13或x>1时,f′(x)>0,此时在x =1处取得极小值.选B .7.已知曲线y =x 24-3ln x 的一条切线的斜率为12,则切点的横坐标为( )A .3B .2C .1D.12解析:选A 已知曲线y =x 24-3ln x (x >0)的一条切线的斜率为12,由y ′=12x -3x =12,得x =3,故选A.8.若函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧1-2x,x ≤0,x 3-3x +a ,x >0的值域为[0,+∞),则实数a 的取值范围是( ) A .[2,3] B .(2,3] C .(-∞,2]D .(-∞,2)解析:选A 当x ≤0时,0≤f (x )=1-2x<1; 当x >0时,f (x )=x 3-3x +a ,f ′(x )=3x 2-3, 当x ∈(0,1)时,f ′(x )<0,f (x )单调递减, 当x ∈(1,+∞)时,f ′(x )>0,f (x )单调递增,所以当x =1时,函数f (x )取得最小值f (1)=1-3+a =a -2.由题意得0≤a -2≤1,解得2≤a ≤3,选A.二、填空题9.若函数f (x )=x +a ln x 不是单调函数,则实数a 的取值范围是________. 解析:由题意知f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=1+a x,要使函数f (x )=x +a ln x 不是单调函数,则需方程1+a x=0在(0,+∞)上有解,即x =-a ,∴a <0.答案:(-∞,0)10.已知函数f (x )=ln x -f ′(-1)x 2+3x -4,则f ′(1)=________. 解析:∵f ′(x )=1x-2f ′(-1)x +3,∴f ′(-1)=-1+2f ′(-1)+3, ∴f ′(-1)=-2,∴f ′(1)=1+4+3=8. 答案:811.已知函数f (x )的图象在点M (1,f (1))处的切线方程是y =12x +3,则f (1)+f ′(1)=________.解析:由题意知f ′(1)=12,f (1)=12×1+3=72,∴f (1)+f ′(1)=72+12=4.答案:412.已知函数g (x )满足g (x )=g ′(1)ex -1-g (0)x +12x 2,且存在实数x 0,使得不等式2m -1≥g (x 0)成立,则实数m 的取值范围为________.解析:g ′(x )=g ′(1)ex -1-g (0)+x ,令x =1时,得g ′(1)=g ′(1)-g (0)+1, ∴g (0)=1,g (0)=g ′(1)e 0-1=1,∴g ′(1)=e ,∴g (x )=e x -x +12x 2,g ′(x )=e x-1+x ,当x <0时,g ′(x )<0,当x >0时,g ′(x )>0, ∴当x =0时,函数g (x )取得最小值g (0)=1. 根据题意得2m -1≥g (x )min =1,∴m ≥1. 答案:[1,+∞)三、解答题13.已知函数f (x )=x +ax+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;(3)若对于任意的a ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2,不等式f (x )≤10在⎣⎢⎡⎦⎥⎤14,1上恒成立,求实数b 的取值范围.解:(1)f ′(x )=1-a x2(x ≠0),由已知及导数的几何意义得f ′(2)=3,则a =-8.由切点P (2,f (2))在直线y =3x +1上可得-2+b =7,解得b =9,所以函数f (x )的解析式为f (x )=x -8x+9.(2)由(1)知f ′(x )=1-a x2(x ≠0).当a ≤0时,显然f ′(x )>0,这时f (x )在(-∞,0),(0,+∞)上是增函数. 当a >0时,令f ′(x )=0,解得x =±a , 当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:上是减函数.(3)由(2)知,对于任意的a ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2,不等式f (x )≤10在⎣⎢⎡⎦⎥⎤14,1上恒成立等价于⎩⎪⎨⎪⎧f ⎝ ⎛⎭⎪⎫14≤10,f,即⎩⎪⎨⎪⎧b ≤394-4a ,b ≤9-a对于任意的a ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2成立,从而得b ≤74,所以实数b 的取值范围是⎝⎛⎦⎥⎤-∞,74.14.已知函数f (x )=x 4+a x -ln x -32,其中a ∈R ,且曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线垂直于直线y =12x .(1)求a 的值;(2)求函数f (x )的单调区间与极值.解:(1)对f (x )求导,得f ′(x )=14-a x 2-1x (x >0),由f (x )在点(1,f (1))处的切线垂直于直线y =12x ,知f ′(1)=-34-a =-2,解得a =54.(2)由(1)知f (x )=x 4+54x -ln x -32,则f ′(x )=x 2-4x -54x, 令f ′(x )=0,解得x =-1或x =5.因为x =-1不在f (x )的定义域(0,+∞)内,故舍去. 当x ∈(0,5)时,f ′(x )<0,故f (x )在(0,5)内为减函数; 当x ∈(5,+∞)时,f ′(x )>0,故f (x )在(5,+∞)内为增函数. 由此知函数f (x )在x =5时取得极小值f (5)=-ln 5,无极大值. 高考研究课(一)导数运算是基点、几何意义是重点 [全国卷5年命题分析][典例] (1)(2018·惠州模拟)已知函数f (x )=x cos x ,则f (π)+f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=( ) A .-3π2B .-1π2C .-3πD .-1π(2)已知f 1(x )=sin x +cos x ,f n +1(x )是f n (x )的导函数,即f 2(x )=f 1′(x ),f 3(x )=f 2′(x ),…,f n +1(x )=f n ′(x ),n ∈N *,则f 2 018(x )等于( )A .-sin x -cos xB .sin x -cos xC .sin x +cos xD .cos x -sin x(3)已知函数f (x )的导函数为f ′(x ),且满足f (x )=2xf ′(1)+ln x ,则f ′(1)=( )A .-eB .-1C .1D .e[解析] (1)∵f ′(x )=-1x 2cos x +1x(-sin x ),∴f (π)+f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=-1π+2π·(-1)=-3π. (2)∵f 1(x )=sin x +cos x , ∴f 2(x )=f 1′(x )=cos x -sin x , ∴f 3(x )=f 2′(x )=-sin x -cos x , ∴f 4(x )=f 3′(x )=-cos x +sin x , ∴f 5(x )=f 4′(x )=sin x +cos x , ∴f n (x )是以4为周期的函数,∴f 2 018(x )=f 2(x )=cos x -sin x ,故选D.(3)由f (x )=2xf ′(1)+ln x ,得f ′(x )=2f ′(1)+1x.∴f ′(1)=2f ′(1)+1,则f ′(1)=-1. [答案] (1)C (2)D (3)B [方法技巧]1.可导函数的求导步骤(1)分析函数y =f (x )的结构特点,进行化简; (2)选择恰当的求导法则与导数公式求导; (3)化简整理答案. 2.求导运算应遵循的原则求导之前,应利用代数、三角恒等式等变形对函数进行化简,然后求导,这样可以减少运算量,提高运算速度,减少差错.[即时演练]1.(2018·江西九校联考)已知y =(x +1)(x +2)(x +3),则y ′=( ) A .3x 2-12x +6 B .x 2+12x -11 C .x 2+12x +6D .3x 2+12x +11解析:选D 法一:y ′=(x +2)(x +3)+(x +1)(x +3)+(x +1)(x +2)=3x 2+12x +11. 法二:∵y =(x 2+3x +2)(x +3)=x 3+6x 2+11x +6, ∴y ′=3x 2+12x +11.2.已知函数f (x )=x ln x ,若f ′(x 0)=2,则x 0=________. 解析:f ′(x )=ln x +1,由f ′(x 0)=2, 即ln x 0+1=2,解得x 0=e.答案:e问中,难度较低,属中、低档题. 常见的命题角度有:求切线方程; 确定切点坐标;已知切线求参数值或范围; 切线的综合应用. 角度一:求切线方程1.已知函数f (x )=ln(1+x )-x +x 2,则曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程是________.解析:∵f ′(x )=11+x -1+2x ,∴f ′(1)=32,f (1)=ln 2,∴曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程为y -ln 2=32(x -1),即3x -2y +2ln 2-3=0.答案:3x -2y +2ln 2-3=0角度二:确定切点坐标2.(2018·沈阳模拟)在平面直角坐标系xOy 中,点M 在曲线C :y =x 3-x -1上,且在第三象限内,已知曲线C 在点M 处的切线的斜率为2,则点M 的坐标为________.解析:∵y ′=3x 2-1,曲线C 在点M 处的切线的斜率为2,∴3x 2-1=2,x =±1, 又∵点M 在第三象限,∴x =-1,∴y =(-1)3-(-1)-1=-1, ∴点M 的坐标为(-1,-1). 答案:(-1,-1)角度三:已知切线求参数值或范围3.(2017·武汉一模)已知a 为常数,若曲线y =ax 2+3x -ln x 上存在与直线x +y -1=0垂直的切线,则实数a 的取值范围是________.解析:由题意知曲线上存在某点的导数值为1, 所以y ′=2ax +3-1x=1有正根,即2ax 2+2x -1=0有正根. 当a ≥0时,显然满足题意;当a <0时,需满足Δ≥0,解得-12≤a <0.综上,a ≥-12.答案:⎣⎢⎡⎭⎪⎫-12,+∞ 4.若两曲线y =x 2-1与y =a ln x -1存在公切线,则正实数a 的取值范围是________. 解析:设y =a ln x -1的切点为(x 0,y 0),求导y ′=a x, 则切线的斜率为a x 0,所以公切线方程为y -(a ln x 0-1)=a x 0(x -x 0), 联立方程y =x 2-1可得x 2-a x 0x +a -a ln x 0=0, 由题意,可得Δ=⎝ ⎛⎭⎪⎫-a x 02-4(a -a ln x 0)=0,则a =4x 20(1-ln x 0).令f (x )=4x 2(1-ln x )(x >0),则f ′(x )=4x (1-2ln x ),易知,函数f (x )=4x 2(1-ln x )在(0,e)上是增函数,在(e ,+∞)上是减函数, 所以函数f (x )=4x 2(1-ln x )的最大值是f (e)=2e , 则正实数a 的取值范围是(0,2e]. 答案:(0,2e]角度四:切线的综合应用5.(2016·全国卷Ⅱ)已知函数f (x )=(x +1)ln x -a (x -1). (1)当a =4时,求曲线y =f (x )在(1,f (1))处的切线方程; (2)若当x ∈(1,+∞)时,f (x )>0,求a 的取值范围. 解:(1)f (x )的定义域为(0,+∞). 当a =4时,f (x )=(x +1)ln x -4(x -1),f (1)=0,f ′(x )=ln x +1x-3,f ′(1)=-2.故曲线y =f (x )在(1,f (1))处的切线方程为2x +y -2=0. (2)当x ∈(1,+∞)时,f (x )>0等价于ln x -a x -x +1>0.设g (x )=ln x -a x -x +1,则g ′(x )=1x-2a x +2=x 2+-a x +1x x +2,g (1)=0. ①当a ≤2,x ∈(1,+∞)时,x 2+2(1-a )x +1≥x 2-2x +1>0,故g ′(x )>0,g (x )在(1,+∞)上单调递增,因此g (x )>0;②当a >2时,令g ′(x )=0, 得x 1=a -1-a -2-1,x 2=a -1+a -2-1.由x 2>1和x 1x 2=1得x 1<1, 故当x ∈(1,x 2)时,g ′(x )<0,g (x )在(1,x 2)上单调递减,因此g (x )<0.综上,a 的取值范围是(-∞,2]. [方法技巧]利用导数解决切线问题的方法(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.1.(2014·全国卷Ⅱ)设曲线y =ax -ln(x +1)在点(0,0)处的切线方程为y =2x ,则a =( )A .0B .1C .2D .3解析:选D y ′=a -1x +1,由题意得y ′x =0=2,即a -1=2,所以a =3. 2.(2017·全国卷Ⅰ)曲线y =x 2+1x在点(1,2)处的切线方程为________.解析:因为y ′=2x -1x 2,所以在点(1,2)处的切线方程的斜率为y ′|x =1=2×1-112=1,所以切线方程为y -2=x -1,即x -y +1=0.答案:x -y +1=03.(2016·全国卷Ⅱ)若直线y =kx +b 是曲线y =ln x +2的切线,也是曲线y =ln (x +1)的切线,则b =________.解析:y =ln x +2的切线方程为:y =1x 1·x +ln x 1+1(设切点横坐标为x 1), y =ln(x +1)的切线方程为:y =1x 2+1x +ln(x 2+1)-x 2x 2+1(设切点的横坐标为x 2), ∴⎩⎪⎨⎪⎧1x 1=1x 2+1,ln x 1+1=x 2+-x 2x 2+1,解得x 1=12,x 2=-12,∴b =ln x 1+1=1-ln 2. 答案:1-ln 24.(2015·全国卷Ⅰ)已知函数f (x )=ax 3+x +1的图象在点(1,f (1))处的切线过点(2,7),则a =________.解析:∵f ′(x )=3ax 2+1, ∴f ′(1)=3a +1.又f (1)=a +2, ∴切线方程为y -(a +2)=(3a +1)(x -1). ∵切线过点(2,7),∴7-(a +2)=3a +1,解得a =1. 答案:15.(2015·全国卷Ⅱ)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.∵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 +x +1,消去y ,得ax 2+ax +2=0.由Δ=a 2-8a =0,解得a =8.答案:8一、选择题1.设曲线y =1+cos x sin x 在点⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,1处的切线与直线x -ay +1=0平行,则实数a 等于( )A .-1 B.12 C .-2D .2解析:选A ∵y ′=-1-cos x sin 2x ,∴y ′x =π2=-1,由条件知1a =-1,∴a =-1. 2.(2018·衡水调研)曲线y =1-2x +2在点(-1,-1)处的切线方程为( ) A .y =2x +1 B .y =2x -1 C .y =-2x -3D .y =-2x -2解析:选A ∵y=1-2x +2=x x +2, ∴y ′=x +2-xx +22=2+2,y ′|x =-1=2,∴曲线在点(-1,-1)处的切线斜率为2, ∴所求切线方程为y +1=2(x +1), 即y =2x +1.3.(2018·济南一模)已知曲线f (x )=ln x 的切线经过原点,则此切线的斜率为( )A .eB .-eC .1eD .-1e解析:选C 法一:∵f (x )=ln x ,x ∈(0,+∞), ∴f ′(x )=1x .设切点P(x 0,ln x 0),则切线的斜率为k =f ′(x 0)=1x 0=k OP =ln x 0x 0.∴ln x 0=1,∴x 0=e ,∴k =1x 0=1e.法二:(数形结合法):在同一坐标系下作出y =ln x 及曲线y =ln x 经过原点的切线,由图可知,切线的斜率为正,且小于1,故选C .4.已知f (x )=ln x ,g (x )=12x 2+mx +72(m <0),直线l 与函数f (x ),g (x )的图象都相切,且与f(x)图象的切点为(1,f (1)),则m 的值为( )A .-1B .-3C .-4D .-2解析:选D ∵f ′(x )=1x ,∴直线l 的斜率为k =f ′(1)=1. 又f (1)=0,∴直线l 的方程为y =x -1.g ′(x )=x +m ,设直线l 与g (x )的图象的切点为(x 0,y 0),则有x 0+m =1,y 0=x 0-1, 又因为y 0=12x 20+mx 0+72(m <0),解得m =-2,故选D.5.(2018·南昌二中模拟)设点P 是曲线y =x 3-3x +23上的任意一点,P 点处切线倾斜角α的取值范围为( )A .⎣⎢⎡⎭⎪⎫0,π2∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫5π6,πB.⎣⎢⎡⎭⎪⎫2π3,πC .⎣⎢⎡⎭⎪⎫0,π2∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫2π3,π D.⎝⎛⎦⎥⎤π2,5π6解析:选C 因为y ′=3x 2-3≥-3,故切线斜率k ≥-3,所以切线倾斜角α的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫0,π2∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫2π3,π.6.已知曲线y =1e x +1,则曲线的切线斜率取得最小值时的直线方程为( ) A .x +4y -2=0 B .x -4y +2=0 C .4x +2y -1=0D .4x -2y -1=0解析:选A y ′=-exe x+2=-1e x +1ex +2,因为e x >0,所以e x+1e x ≥2e x ×1ex =2(当且仅当e x =1e x ,即x =0时取等号),则e x+1ex +2≥4,故y ′=-1e x +1ex +2≥-14(当x =0时取等号).当x =0时,曲线的切线斜率取得最大值,此时切点的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,12,切线的方程为y -12=-14(x -0),即x +4y -2=0.故选A .二、填空题7.已知f (x )为偶函数,当x <0时,f (x )=ln(-x )+3x ,则曲线y =f (x )在点(1,-3)处的切线方程是________.解析:由题意,当x >0时,则-x <0,f (x )=f (-x )=ln x -3x ,则f ′(x )=1x-3,所以曲线y =f (x )在点(1,-3)处的切线的斜率f ′(1)=-2,则切线方程为y -(-3)=-2(x -1),即2x +y +1=0.答案:2x +y +1=08.曲线y =log 2x 在点(1,0)处的切线与坐标轴所围三角形的面积等于________. 解析:∵y ′=1x ln 2,∴k =1ln 2, ∴切线方程为y =1ln 2(x -1),令y =0,得x =1,令x =0,得y =-1ln 2,∴所求三角形面积为S =12×1×1ln 2=12ln 2.答案:12ln 29.(2017·东营一模)函数f (x )=x ln x 在点P(x 0,f (x 0))处的切线与直线x +y =0垂直,则切点P(x 0,f (x 0))的坐标为________.解析:∵f (x )=x ln x , ∴f ′(x )=ln x +1,由题意得f ′(x 0)·(-1)=-1,即f ′(x 0)=1⇔ln x 0+1=1⇔ln x 0=0⇔x 0=1, ∴f (x 0)=1·ln 1=0, ∴P(1,0).答案:(1,0)10.设过曲线f (x )=-e x-x(e 为自然对数的底数)上的任意一点的切线为l 1,总存在过曲线g (x )=mx -3sin x 上的一点处的切线l 2,使l 1⊥l 2,则m 的取值范围是________.解析:设曲线f (x )上任意一点A(x 1,y 1),曲线g(x )上存在一点B(x 2,y 2),f ′(x )=-e x -1,g ′(x )=m -3cos x .由题意可得f ′(x 1)g ′(x 2)=-1,且f ′(x 1)=-ex 1-1∈(-∞,-1),g ′(x 2)=m -3cos x 2∈[m -3,m +3].因为过曲线f (x )=-e x-x (e 为自然对数的底数)上的任意一点的切线为l 1,总存在过曲线g (x )=mx -3sin x 上的一点处的切线l 2,使l 1⊥l 2,所以(0,1)⊆[m -3,m +3],所以m -3≤0,且m +3≥1,解得-2≤m≤3. 答案:[-2,3] 三、解答题11.已知函数f (x )=13x 3-2x 2+3x (x ∈R)的图象为曲线C .(1)求过曲线C 上任意一点切线斜率的取值范围;(2)若在曲线C 上存在两条相互垂直的切线,求其中一条切线与曲线C 的切点的横坐标的取值范围.解:(1)由题意得f ′(x )=x 2-4x +3, 则f ′(x )=(x -2)2-1≥-1,即过曲线C 上任意一点切线斜率的取值范围是[-1,+∞). (2)设曲线C 的其中一条切线的斜率为k ,则由题意,及(1)可知,⎩⎪⎨⎪⎧k ≥-1,-1k≥-1,解得-1≤k <0或k ≥1,故由-1≤x 2-4x +3<0或x 2-4x +3≥1, 得x ∈(-∞,2-2]∪(1,3)∪[2+2,+∞). 12.(2017·北京高考)已知函数f (x )=e xcos x -x . (1)求曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线方程;(2)求函数f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2上的最大值和最小值. 解:(1)因为f (x )=e xcos x -x ,所以f ′(x )=e x(cos x -sin x )-1,f ′(0)=0. 又因为f (0)=1,所以曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线方程为y =1.(2)设h (x )=e x(cos x -sin x )-1,则h ′(x )=e x(cos x -sin x -sin x -cos x )=-2e xsin x .当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2时,h ′(x )<0,所以h (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2上单调递减.所以对任意x ∈⎝⎛⎦⎥⎤0,π2,有h (x )<h (0)=0, 即f ′(x )<0.所以函数f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2上单调递减.因此f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2上的最大值为f (0)=1, 最小值为f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=-π2.1.(2018·广东七校联考)已知函数y =x 2的图象在点(x 0,x 20)处的切线为l ,若l 也与函数y =ln x ,x ∈(0,1)的图象相切,则x 0必满足( )A .0<x 0<12B.12<x 0<1 C.22<x 0< 2 D.2<x 0< 3解析:选D y =ln x ,x ∈(0,1)的导数y ′=1x>1,设切点为(t ,ln t ),则切线l 的方程为y =1tx +ln t -1,因为函数y =x 2的图象在点(x 0,x 20)处的切线l 的斜率为2x 0, 则切线方程为y =2x 0x -x 20,因为l 也与函数y =ln x ,x ∈(0,1)的图象相切, 则有⎩⎪⎨⎪⎧2x 0=1t ,x 20=1-ln t ,则1+ln 2x 0=x 20,x 0∈(1,+∞).令g (x )=x 2-ln 2x -1,x ∈(1,+∞), 所以该函数的零点就是x 0,则排除A 、B ; 又因为g ′(x )=2x -1x=2x 2-1x>0,所以函数g (x )在(1,+∞)上单调递增.又g (1)=-ln 2<0,g (2)=1-ln 22<0,g (3)=2-ln 23>0, 从而2<x 0< 3.2.函数y =f (x )图象上不同两点M (x 1,y 1),N (x 2,y 2)处的切线的斜率分别是k M ,k N ,规定φ(M ,N )=|k M -k N ||MN |(|MN |为线段MN 的长度)叫做曲线y =f (x )在点M 与点N 之间的“弯曲度”.设曲线f (x )=x 3+2上不同两点M (x 1,y 1),N (x 2,y 2),且x 1x 2=1,则φ(M ,N )的取值范围是________.解析:f ′(x )=3x 2,设x 1+x 2=t (|t |>2), 则φ(M ,N )=|3x 21-3x 22|x 1-x 22+x 31+2-x 32-2=|3x 21-3x 22|x 1-x 22[1+x 21+x 1x 2+x 222]=3|x 1-x 2|·|x 1+x 2||x 1-x 2|1+x 1+x 22-x 1x 2]2=3|x 1+x 2|1+x 1+x 22-1]2=3|t |1+t 2-2=3t 2+2t2-2.设g (x )=x +2x ,x >4,则g ′(x )=1-2x2>0,所以g (x )在(4,+∞)上单调递增,所以g (x )>g (4)=92.所以t 2+2t 2-2>52,所以0<φ(M ,N )<3105.答案:⎝⎛⎭⎪⎫0,3105高考研究课二函数单调性必考,导数工具离不了[全国卷5年命题分析][典例] 设函数[解] 由f (x )=-a 2ln x +x 2-ax ,可知f ′(x )=-a 2x +2x -a =2x 2-ax -a2x=x +ax -ax(x >0).若a >0,则当x ∈(0,a )时,f ′(x )<0,函数f (x )单调递减,当x ∈(a ,+∞)时,f ′(x )>0,函数f (x )单调递增;若a =0,则f ′(x )=2x >0在x ∈(0,+∞)内恒成立,函数f (x )单调递增; 若a <0,则当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,-a 2时,f ′(x )<0,函数f (x )单调递减,当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-a2,+∞时,f ′(x )>0,函数f (x )单调递增.[方法技巧]导数法判断函数f (x )在(a ,b )内单调性的步骤(1)求f ′(x );(2)确定f ′(x )在(a ,b )内的符号;(3)作出结论:f ′(x )>0时为增函数;f ′(x )<0时为减函数.[提醒] 研究含参数函数的单调性时,需注意依据参数取值对不等式解集的影响进行分类讨论.[即时演练]1.(2017·芜湖一模)函数f (x )=e x-e x ,x ∈R 的单调递增区间是( ) A.()0,+∞ B.()-∞,0 C.()-∞,1D.()1,+∞解析:选D 由题意知,f ′(x )=e x -e ,令f ′(x )>0,解得x >1,故选D. 2.(2016·全国卷Ⅱ节选)讨论函数f (x )=x -2x +2e x 的单调性,并证明当x >0时,(x -2)e x+x +2>0.解:f (x )的定义域为(-∞,-2)∪(-2,+∞).f ′(x )=x -x +x-x -xx +2=x 2e xx +2≥0,当且仅当x =0时,f ′(x )=0,所以f (x )在(-∞,-2),(-2,+∞)上单调递增. 因此当x ∈(0,+∞)时,f (x )>f (0)=-1. 所以(x -2)e x>-(x +2),即(x -2)e x+x +2>0.利用导数研究函数单调性的应用函数的单调性是高考命题的重点,其应用是考查热点.,常见的命题角度有:y =f x 与y =fx 的图象辨识;比较大小;已知函数单调性求参数的取值范围;构造函数解不等式.角度一:y =f (x )与y =f ′(x )的图象辨识1.已知函数f (x )=ax 3+bx 2+cx +d ,若函数f (x )的图象如图所示,则一定有( )A .b >0,c >0B .b <0,c >0C .b >0,c <0D .b <0,c <0解析:选B 由函数的图象与y 轴的交点在原点的上方可知,d >0,f ′(x )=3ax 2+2bx +c ,由函数的图象可知,函数f (x )有两个极值点,且先增,再减,最后增,所以方程f ′(x )=0有两个大于0不同的实根,且a >0,由根与系数的关系可得-2b 3a >0,c3a>0,则b <0,c >0.2.已知函数y =f (x )的图象是下列四个图象之一,且其导函数y =f ′(x )的图象如图所示,则该函数的图象是( )解析:选B 由函数f (x )的导函数y =f ′(x )的图象自左至右是先增后减,可知函数y =f (x )图象的切线的斜率自左至右先增大后减小.角度二:比较大小3.已知函数F (x )=xf (x ),f (x )满足f (x )=f (-x ),且当x ∈(-∞,0]时,F ′(x )<0成立,若a =20.1·f (20.1),b =ln 2·f (ln 2),c =log 212·f ⎝ ⎛⎭⎪⎫log 212,则a ,b ,c 的大小关系是( )A .a >b >cB .c >a >bC .c >b >aD .a >c >b解析:选C 因为f (x )=f (-x ),所以f (x )是偶函数,则函数F (x )=xf (x )是奇函数. 因为当x ∈(-∞,0]时,F ′(x )<0成立, 所以F (x )在(-∞,0]上是减函数, 所以F (x )在R 上是减函数,因为20.1>1,0<ln 2<1,log 212=-1<0,所以c >b >a .角度三:已知函数单调性求参数的取值范围4.(2018·宝鸡一检)已知函数f (x )=x 2+4x +a ln x ,若函数f (x )在(1,2)上是单调函数,则实数a 的取值范围是( )A .(-6,+∞)B .(-∞,-16)C .(-∞,-16]∪[-6,+∞)D .(-∞,-16)∪(-6,+∞)解析:选C ∵f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=2x +4+a x =2x 2+4x +ax ,f (x )在(1,2)上是单调函数,∴f ′(x )≥0或f ′(x )≤0在(1,2)上恒成立, 即2x 2+4x +a ≥0或2x 2+4x +a ≤0在(1,2)上恒成立, 即a ≥-()2x 2+4x 或a ≤-(2x 2+4x )在(1,2)上恒成立.记g (x )=-(2x 2+4x ),1<x <2, 则-16<g (x )<-6, ∴a ≥-6或a ≤-16,故选C.5.(2018·成都模拟)已知函数f (x )=-12x 2+4x -3ln x 在区间[t ,t +1]上不单调,则t 的取值范围是________.解析:由题意知f ′(x )=-x +4-3x=-x -x -x,由f ′(x )=0得函数f (x )的两个极值点为1和3,则只要这两个极值点有一个在区间(t ,t +1)内,函数f (x )在区间[t ,t +1]上就不单调,∴1∈(t ,t +1)或3∈(t ,t +1)⇔⎩⎪⎨⎪⎧t <1,t +1>1或⎩⎪⎨⎪⎧t <3,t +1>3⇔0<t <1或2<t <3.答案:(0,1)∪(2,3) [方法技巧]由函数的单调性求参数的范围的方法(1)可导函数f (x )在D 上单调递增(或递减)求参数范围问题,可转化为f ′(x )≥0(或f ′(x )≤0)对x ∈D 恒成立问题,再参变分离,转化为求最值问题,要注意“=”是否取到.(2)可导函数在某一区间上存在单调区间,实际上就是f ′(x )>0(或f ′(x )<0)在该区间上存在解集,这样就把函数的单调性问题转化成不等式问题.(3)若已知f (x )在区间I 上的单调性,区间I 中含有参数时,可先求出f (x )的单调区间,令I 是其单调区间的子集,从而可求出参数的取值范围.(4)若已知f (x )在D 上不单调,则f (x )在D 上有极值点,且极值点不是D 的端点. 角度四:构造函数解不等式6.已知函数f ′(x )是函数f (x )的导函数,且f (1)=1e,对任意实数都有f (x )-f ′(x )>0,则不等式f (x )<ex -2的解集为( )A .(-∞,e)B .(1,+∞)C .(1,e)D .(e ,+∞)解析:选B 令g (x )=f xex -2,g ′(x )=f x -f xex -2<0,所以函数g (x )=f xex -2是减函数,又g (1)=1,所以不等式f (x )<ex -2的解集为(1,+∞).7.设函数f (x )是定义在(-∞,0)上的可导函数,其导函数为f ′(x ),且有2f (x )+xf ′(x )>x 2,则不等式(x +2 018)2f (x +2 018)-f (-1)<0的解集为________.解析:令g (x )=x 2f (x ),由2f (x )+xf ′(x )>x 2(x <0),得g ′(x )=2xf (x )+x 2f ′(x )=x [2f (x )+xf ′(x )]<x 3<0,故函数g (x )=x 2f (x )在(-∞,0)上是减函数,故由不等式(x +2 018)2f (x +2 018)-f (-1)<0,可得-1<x +2 018<0,即-2 019<x <-2 018,所以不等式的解集为(-2 019,-2 018).答案:(-2 019,-2 018)1.(2016·全国卷Ⅰ)若函数f (x )=x -13sin 2x +a sin x 在(-∞,+∞)单调递增,则a 的取值范围是( )A .[-1,1]B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-1,13 C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-13,13D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-1,-13 解析:选C 法一:取a =-1,则f (x )=x -13sin 2x -sin x ,f ′(x )=1-23cos 2x -cos x ,但f ′(0)=1-23-1=-23<0,不具备在(-∞,+∞)单调递增的条件,故排除A 、B 、D.故选C.法二:函数f (x )=x -13sin 2x +a sin x 在(-∞,+∞)单调递增,等价于f ′(x )=1-23cos 2x +a cos x =-43cos 2x +a cos x +53≥0在(-∞,+∞)恒成立.设cos x =t ,则g (t )=-43t 2+at +53≥0在[-1,1]恒成立,所以⎩⎪⎨⎪⎧g=-43+a +53≥0,g-=-43-a +53≥0,解得-13≤a ≤13.故选C.2.(2014·全国卷Ⅱ)若函数f (x )=kx -ln x 在区间(1,+∞)单调递增,则k 的取值范围是( )A .(-∞,-2]B .(-∞,-1]C .[2,+∞)D .[1,+∞)解析:选D 因为f (x )=kx -ln x ,所以f ′(x )=k -1x.因为f (x )在区间(1,+∞)上单调递增,所以当x >1时,f ′(x )=k -1x ≥0恒成立,即k ≥1x在区间(1,+∞)上恒成立.因为x >1,所以0<1x<1,所以k ≥1.故选D.3.(2017·全国卷Ⅰ)已知函数f (x )=e x (e x -a )-a 2x . (1)讨论f (x )的单调性;(2)若f (x )≥0,求a 的取值范围.解:(1)函数f (x )的定义域为(-∞,+∞),f ′(x )=2e 2x -a e x -a 2=(2e x +a )(e x -a ).①若a =0,则f (x )=e 2x在(-∞,+∞)上单调递增. ②若a >0,则由f ′(x )=0,得x =ln a . 当x ∈(-∞,ln a )时,f ′(x )<0; 当x ∈(ln a ,+∞)时,f ′(x )>0.故f (x )在(-∞,ln a )上单调递减,在(ln a ,+∞)上单调递增. ③若a <0,则由f ′(x )=0,得x =ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2.当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2时,f ′(x )<0;当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2,+∞时,f ′(x )>0. 故f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2上单调递减, 在⎝ ⎛⎭⎪⎫ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2,+∞上单调递增.(2)①若a =0,则f (x )=e 2x ,所以f (x )≥0.②若a >0,则由(1)得,当x =ln a 时,f (x )取得最小值,最小值为f (ln a )=-a 2ln a . 从而当且仅当-a 2ln a ≥0,即0<a ≤1时,f (x )≥0.③若a <0,则由(1)得,当x =ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2时,f (x )取得最小值,最小值为f ⎝ ⎛⎭⎪⎫ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2=a 2⎣⎢⎡⎦⎥⎤34-ln ⎝⎛⎭⎪⎫-a 2.从而当且仅当a 2⎣⎢⎡⎦⎥⎤34-ln ⎝⎛⎭⎪⎫-a 2≥0,即-2e 34≤a <0时,f (x )≥0.综上,a 的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤-2e 34,1.一、选择题1.已知函数f (x )=ln x +x 2-3x (a ∈R),则函数f (x )的单调递增区间为( ) A.⎝⎛⎭⎪⎫-∞,12B .(1,+∞)C.⎝⎛⎭⎪⎫-∞,12和(1,+∞) D.⎝ ⎛⎭⎪⎫0,12和(1,+∞)解析:选D f ′(x )=2x 2-3x +1x (x >0),令f ′(x )=0,得x =12或x =1,当0<x <12或x >1时,f ′(x )>0,所以f (x )的单调递增区间为⎝⎛⎭⎪⎫0,12和(1,+∞).2.(2018·成都外国语学校月考)已知函数f (x )=x 2+2cos x ,若f ′(x )是f (x )的导函数,则函数f ′(x )的图象大致是( )解析:选A 设g (x )=f ′(x )=2x -2sin x ,g ′(x )=2-2cos x ≥0,所以函数f ′(x )在R 上单调递增.3.对于R 上可导的任意函数f (x ),若满足1-xf x≤0,则必有( )A .f (0)+f (2)>2f (1)B .f (0)+f (2)≤2f (1)C .f (0)+f (2)<2f (1)D .f (0)+f (2)≥2f (1)解析:选A 当x <1时,f ′(x )<0,此时函数f (x )单调递减,当x >1时,f ′(x )>0,此时函数f (x )单调递增,∴当x =1时,函数f (x )取得极小值同时也取得最小值, 所以f (0)>f (1),f (2)>f (1),则f (0)+f (2)>2f (1).4.已知函数f (x )=x sin x ,x 1,x 2∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2,π2,且f (x 1)<f (x 2),那么( )A .x 1-x 2>0B .x 1+x 2>0C .x 21-x 22>0D .x 21-x 22<0解析:选D 由f (x )=x sin x 得f ′(x )=sin x +x cos x =cos x (tan x +x ),当x ∈。
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回扣8 函数与导数
1.函数的定义域和值域
(1)求函数定义域的类型和相应方法
①若已知函数的解析式,则函数的定义域是使解析式有意义的自变量的取值范围;
②若已知f (x )的定义域为[a ,b ],则f (g (x ))的定义域为不等式a ≤g (x )≤b 的解集;反之,已知f (g (x ))的定义域为[a ,b ],则f (x )的定义域为函数y =g (x )(x ∈[a ,b ])的值域.
(2)常见函数的值域
①一次函数y =kx +b (k ≠0)的值域为R ;
②二次函数y =ax 2+bx +c (a ≠0):当a >0时,值域为⎣⎢⎡⎭⎪⎫4ac -b 2
4a ,+∞,当a <0时,值域为⎝ ⎛⎦
⎥⎤-∞,4ac -b 24a ; ③反比例函数y =k x
(k ≠0)的值域为{y ∈R |y ≠0}.
2.函数的奇偶性、周期性
(1)奇偶性是函数在其定义域上的整体性质,对于定义域内的任意x (定义域关于原点对称),都有f (-x )=-f (x )成立,则f (x )为奇函数(都有f (-x )=f (x )成立,则f (x )为偶函数).
(2)周期性是函数在其定义域上的整体性质,一般地,对于函数f (x ),如果对于定义域内的任意一个x 的值,若f (x +T )=f (x )(T ≠0),则f (x )是周期函数,T 是它的一个周期.
3.关于函数周期性、对称性的结论
(1)函数的周期性
①若函数f (x )满足f (x +a )=f (x -a ),则f (x )为周期函数,2a 是它的一个周期;
②设f (x )是R 上的偶函数,且图象关于直线x =a (a ≠0)对称,则f (x )是周期函数,2a 是它的一个周期;
③设f (x )是R 上的奇函数,且图象关于直线x =a (a ≠0)对称,则f (x )是周期函数,4a 是它的一个周期.
(2)函数图象的对称性
①若函数y =f (x )满足f (a +x )=f (a -x ),
即f (x )=f (2a -x ),
则f (x )的图象关于直线x =a 对称;
②若函数y =f (x )满足f (a +x )=-f (a -x ),
即f (x )=-f (2a -x ),
则f (x )的图象关于点(a,0)对称;
③若函数y =f (x )满足f (a +x )=f (b -x ),
则函数f (x )的图象关于直线x =
a +
b 2对称. 4.函数的单调性
函数的单调性是函数在其定义域上的局部性质.
①单调性的定义的等价形式:设任意x 1,x 2∈[a ,b ],
那么(x 1-x 2)[f (x 1)-f (x 2)]>0⇔
f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2>0⇔f (x )在[a ,b ]上是增函数; (x 1-x 2)[f (x 1)-f (x 2)]<0⇔f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2
<0⇔f (x )在[a ,b ]上是减函数. ②若函数f (x )和g (x )都是减函数,则在公共定义域内,f (x )+g (x )是减函数;若函数f (x )和g (x )都是增函数,则在公共定义域内,f (x )+g (x )是增函数;根据同增异减判断复合函数y =f (g (x ))的单调性.
5.函数图象的基本变换
(1)平移变换
y =f (x )――――――→h >0,右移h <0,左移
y =f (x -h ), y =f (x )――→k >0,上移k <0,下移
y =f (x )+k . (2)伸缩变换
y =f (x )――――――→0<ω<1,伸
ω>1,缩
y =f (ωx ), y =f (x )――――――→0<A <1,缩A >1,伸
y =Af (x ). (3)对称变换 y =f (x )――→x 轴y =-f (x ),
y =f (x )――→y 轴y =f (-x ),。