第三章 导数及其应用

1．导数的概念(1)函数y＝f(x)在x＝x0处的导数：①定义：称函数y＝f(x)在x＝x0处的瞬时变化率limΔx→0f(x0＋Δx)－f(x0)Δx＝limΔx→0ΔyΔx为函数y＝f(x)在x＝x0处的导数，记作f′(x0)或y′|x＝x0，即f′(x0)＝limΔx→0ΔyΔx＝limΔx→0f(x0＋Δx)－f(x0)Δx.②几何意义：函数f(x)在点x0处的导数f′(x0)的几何意义是曲线y＝f(x)在点(x0，f(x0))处的切线斜率．相应地，切线方程为y－f(x0)＝f′(x0)(x－x0)．(2)函数f(x)的导函数：称函数f′(x)＝limΔx→0f(x＋Δx)－f(x)Δx为f(x)的导函数．2．基本初等函数的导数公式3．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)⎣⎡⎦⎤f (x )g (x )′＝f ′(x )g (x )－f (x )g ′(x )[]g (x )2(g (x )≠0)． 4．复合函数的导数(理科)设u ＝v (x )在点x 处可导，y ＝f (u )在点u 处可导，则复合函数f []v (x )在点x 处可导，且f ′(x )＝f ′(u )·v ′(x )，即y x ′＝y u ′·u x ′.1．某汽车的路程函数是s (t )＝2t 3－12gt 2(g ＝10 m/s 2)，则当t ＝2 s 时，汽车的加速度是( )A ．14 m /s 2B ．4 m/s 2C ．10 m /s 2D ．－4 m/s 2解析：选A 由题意知，汽车的速度函数为v (t )＝s ′(t )＝6t 2－gt ，则v ′(t )＝12t －g ，故当t ＝2 s 时，汽车的加速度是v ′(2)＝12×2－10＝14 m/s 2.2．下列函数求导运算正确的个数为( ) ①(3x )′＝3x log 3e ；②(log 2x )′＝1x ·ln 2； ③⎝⎛⎭⎫sin π3′＝cos π3；④⎝⎛⎭⎫1ln x ′＝x . A ．1 B ．2 C ．3D ．4解析：选A 因为(3x )′＝3x ln 3，⎝⎛⎭⎫sin π3′＝⎝⎛⎭⎫32′＝0，⎝⎛⎭⎫1ln x ′＝－1x(ln x )2，所以只有②正确，故选A.3．已知函数f (x )＝f ′⎝⎛⎭⎫π4cos x ＋sin x ，则f ⎝⎛⎭⎫π4的值为________． 解析：∵f ′(x )＝－f ′⎝⎛⎭⎫π4sin x ＋cos x ，∴f ′⎝⎛⎭⎫π4＝－f ′⎝⎛⎭⎫π4sin π4＋cos π4，∴f ′⎝⎛⎭⎫π4＝2－1，∴f ⎝⎛⎭⎫π4＝(2－1)cos π4＋sin π4＝1. 答案：14．若直线y ＝12x ＋b 是曲线y ＝ln x (x ＞0)的一条切线，则实数b ＝________.解析：∵y ′＝(ln x )′＝1x ，若1x ＝12，则x ＝2.当x ＝2时，y ＝ln 2，所以在点(2，ln 2)处的切线方程为y －ln 2＝12(x －2)，即y ＝12x ＋ln2－1，∴b ＝ln 2－1.答案：ln 2－1[典例] 求下列函数的导数： (1)y ＝(3x 2－4x )(2x ＋1)； (2)y ＝x 2sin x ； (3)y ＝3x e x －2x ＋e ； (4)y ＝ln xx 2＋1； (5) y ＝ln(2x －5)．[解] (1)因为y ＝(3x 2－4x )(2x ＋1) ＝6x 3＋3x 2－8x 2－4x ＝6x 3－5x 2－4x ， 所以y ′＝18x 2－10x －4.(2)y ′＝(x 2)′sin x ＋x 2(sin x )′＝2x sin x ＋x 2cos x . (3)y ′＝(3x e x )′－(2x )′＋e ′＝(3x )′e x ＋3x (e x )′－(2x )′ ＝3x e x ln 3＋3x e x －2x ln 2＝(ln 3＋1)·(3e)x －2x ln 2. (4)y ′＝(ln x )′(x 2＋1)－ln x (x 2＋1)′(x 2＋1)2＝1x (x 2＋1)－2x ln x (x 2＋1)2＝x 2＋1－2x 2ln x x (x 2＋1)2.(5)令u ＝2x －5，y ＝ln u ，则y ′＝(ln u )′u ′＝12x －5·2＝22x －5，即y ′＝22x －5.求函数导数的3个原则(1)遇到连乘积的形式，先展开化为多项式形式，再求导； (2)遇到根式形式，先化为分数指数幂，再求导； (3)遇到复杂分式，先将分式化简，再求导．[变式训练]求下列函数的导数： (1)y ＝(x ＋1)(x ＋2)(x ＋3)； (2)y ＝sin x2⎝⎛⎭⎫1－2cos 2x 4； (3)y ＝11－x ＋11＋x； (4) y ＝x sin ⎝⎛⎭⎫2x ＋π2cos ⎝⎛⎭⎫2x ＋π2. 解：(1)因为y ＝(x 2＋3x ＋2)(x ＋3)＝x 3＋6x 2＋11x ＋6， 所以y ′＝3x 2＋12x ＋11.(2)因为y ＝sin x 2⎝⎛⎭⎫－cos x 2＝－12sin x ， 所以y ′＝⎝⎛⎭⎫－12sin x ′ ＝－12(sin x )′＝－12cos x .(3)因为y ＝11－x ＋11＋x ＝(1＋x )＋(1－x )(1－x )(1＋x )＝21－x ，所以y ′＝⎝⎛⎭⎫21－x ′＝－2(1－x )′(1－x )2＝2(1－x )2. (4)∵y ＝x sin ⎝⎛⎭⎫2x ＋π2cos ⎝⎛⎭⎫2x ＋π2 ＝12x sin(4x ＋π) ＝－12x sin 4x ，∴y ′＝－12sin 4x －12x ·4cos 4x＝－12sin 4x －2x cos 4x .导数的几何意义[方法指导]题点一：利用导数求切线方程1．(2016·云南一检)函数f (x )＝ln x －2xx 的图象在点(1，－2)处的切线方程为( ) A ．2x －y －4＝0 B ．2x ＋y ＝0 C ．x －y －3＝0D ．x ＋y ＋1＝0解析：选C f ′(x )＝1－ln x x 2，则f ′(1)＝1，故该切线方程为y －(－2)＝x －1，即x －y－3＝0.求“在”曲线y ＝f (x )上一点P (x 0，y 0)处的切线方程．则点P (x 0，y 0)为切点，当切线斜率存在(即函数f (x )在x 0处可导)时，切线斜率为k ＝f ′(x 0)，有唯一的一条切线，对应的切线方程为y －y 0＝f ′(x 0)(x －x 0)；当切线斜率不存在时，对应的切线方程为x ＝x 0.题点二：求切点的坐标2．若曲线f (x )＝x 4－x 在点P 处的切线平行于直线3x －y ＝0，则点P 的坐标为( ) A ．(－1,2) B ．(1，－3) C ．(1,0)D ．(1,5)解析：选C 设点P 的坐标为(x 0，y 0)，因为f ′(x )＝4x 3－1，所以f ′(x 0)＝4x 30－1＝3，即x 0＝1，把x 0＝1代入函数f (x )＝x 4－x 得y 0＝0，所以点P 的坐标为(1,0)．题点三：求参数的值3．已知直线y ＝kx ＋b 与曲线y ＝ax 2＋2＋ln x 相切于点P (1,4)，则b 的值为( ) A ．3 B ．1 C ．－3D ．－1解析：选D 法一：因为点P (1,4)在曲线y ＝ax 2＋2＋ln x 上，所以a ＋2＝4，解得a ＝2，故y ′＝2ax ＋1x ＝4x ＋1x ，所以y ′|x ＝1＝5＝k ，将点P (1,4)代入y ＝5x ＋b ，得b ＝－1.法二：由题意得y ′＝2ax ＋1x ，所以在点P (1,4)处的切线方程为y －4＝(2a ＋1)(x －1)，即y ＝(2a ＋1)x －2a ＋3，故⎩⎪⎨⎪⎧2a ＋1＝k ，－2a ＋3＝b a ＋2＝4，，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝2，k ＝5，b ＝－1.4．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，[方法指导]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， ∴切线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，y 0＝12x 20＋mx 0＋72，m <0解得m ＝－2.根据切线的性质求参数值一般已知曲线上一点P (x 0，y 0)处的切线与已知直线的关系(平行或垂直)，确定该切线的斜率k ，然后利用导数的几何意义得到k ＝f ′(x 0)，进一步求得倾斜角θ或有关参数的值．一、专练高考真题1．(2014·大纲卷)曲线y ＝x e x －1在点(1,1)处切线的斜率等于( )A ．2eB ．eC ．2D ．1解析：选C 由题意可得y ′＝e x －1＋x e x －1，所以曲线在点(1,1)处切线的斜率等于2. 2．(2014·陕西高考)如图，某飞行器在4千米高空水平飞行，从距着陆点A 的水平距离10千米处开始下降，已知下降飞行轨迹为某三次函数图象的一部分，则该函数的解析式为( )A ．y ＝1125x 3－35x B ．y ＝2125x 3－45x[方法指导]C ．y ＝3125x 3－x D ．y ＝－3125x 3＋15x 解析：选A 设所求函数解析式为y ＝f (x )，由题意知f (5)＝－2，f (－5)＝2，且f ′(±5)＝0，代入验证易得y ＝1125x 3－35x 符合题意．3．(2014·广东高考)曲线y ＝－5e x ＋3 在点(0，－2) 处的切线方程为______________． 解析：由y ＝－5e x ＋3得，y ′＝－5e x ，所以切线的斜率k ＝y ′|x ＝0＝－5，所以切线方程为y ＋2＝－5(x －0)，即5x ＋y ＋2＝0.答案：5x ＋y ＋2＝04．(2015·天津高考)已知函数f (x )＝ax ln x ，x ∈(0，＋∞)，其中a 为实数，f ′(x )为f (x )的导函数．若f ′(1)＝3，则a 的值为________．解析：f ′(x )＝a ⎝⎛⎭⎫ln x ＋x ·1x ＝a (1＋ln x )． 由于f ′(1)＝a (1＋ln 1)＝3，所以a ＝3. 答案：35．(2015·陕西高考)设曲线y ＝e x 在点(0,1)处的切线与曲线y ＝1x (x ＞0)上点P 处的切线垂直，则P 的坐标为________．解析：y ′＝e x ，曲线y ＝e x 在点(0,1)处的切线的斜率k 1＝e 0＝1，设P (m ，n )，y ＝1x (x ＞0)的导数为y ′＝－1x 2(x ＞0)，曲线y ＝1x (x ＞0)在点P 处的切线斜率k 2＝－1m 2(m ＞0)，因为两切线垂直，所以k 1k 2＝－1，所以m ＝1，n ＝1，则点P 的坐标为(1,1)．答案：(1,1)6．(2014·江苏高考)在平面直角坐标系xOy 中，若曲线y ＝ax 2＋bx (a ，b 为常数)过点P (2，－5)，且该曲线在点P 处的切线与直线7x ＋2y ＋3＝0平行，则a ＋b 的值是________．解析：y ＝ax 2＋b x 的导数为y ′＝2ax －b x 2，直线7x ＋2y ＋3＝0的斜率为－72.由题意得⎩⎨⎧4a ＋b2＝－5，4a －b 4＝－72，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝－1，b ＝－2，则a ＋b ＝－3.答案：－37．(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：18．(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：法一：∵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 ＋2)x ＋1，消去y ，得ax 2＋ax ＋2＝0. 由Δ＝a 2－8a ＝0，解得a ＝8(a ＝0，舍去)．法二：∵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)，∴y ＝2x －1，又切线与曲线y ＝ax 2＋(a ＋2)x ＋1相切，当a ＝0时，y ＝2x ＋1与y ＝2x －1平行，故a ≠0.∵y ′＝2ax ＋(a ＋2)，∴令2ax ＋a ＋2＝2，得x ＝－12，代入y ＝2x －1，得y ＝－2，∴点⎝⎛⎭⎫－12，－2在曲线y ＝ax 2＋(a ＋2)x ＋1的图象上，故－2＝a ×⎝⎛⎭⎫－122＋(a ＋2)×⎝⎛⎭⎫－12＋1，解得a ＝8. 答案：8二、专练经典模拟1．(2016·衡阳模拟)已知f (x )＝1x cos x ，则f (π)＋f ′⎝⎛⎭⎫π2＝( ) A ．－2πB.3π C ．－1πD ．－3π解析：选D f ′(x )＝－cos x x 2－sin xx ，∴f (π)＋f ′⎝⎛⎭⎫π2＝1πcos π－cos π2⎝⎛⎭⎫π22－sin π2π2＝－1π－2π ＝－3π.2．(2016·济宁模拟)已知f (x )＝x (2 015＋ln x )，f ′(x 0)＝2 016，则x 0＝( ) A ．e 2 B ．1 C ．ln 2D ．e解析：选B 由题意可知f ′(x )＝2 015＋ln x ＋x ·1x ＝2 016＋ln x ．由f ′(x 0)＝2 016，得ln x 0＝0，解得x 0＝1.3.(2016·郑州二检)如图，y ＝f (x )是可导函数，直线l ：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 由图可知曲线y ＝f (x )在x ＝3处切线的斜率为－13，即f ′(3)＝－13.又g (x )＝xf (x )，g ′(x )＝f (x )＋xf ′(x )，g ′(3)＝f (3)＋3f ′(3)，由图可知f (3)＝1，所以g ′(3)＝1＋3×⎝⎛⎭⎫－13＝0. 4．(2015·洛阳二练)曲线f (x )＝x 2＋a x ＋1在点(1，f (1))处切线的倾斜角为3π4，则实数a ＝( )A ．1B ．－1C ．7D ．－7解析：选C f ′(x )＝2x (x ＋1)－(x 2＋a )(x ＋1)2＝x 2＋2x －a (x ＋1)2，又∵f ′(1)＝tan 3π4＝－1，∴a ＝7.5．(2016·洛阳期末)函数f (x )＝e x sin x 的图象在点(0，f (0))处的切线的倾斜角为( ) A.3π4 B.π3 C.π4D.π6解析：选C 因为f ′(x )＝e x sin x ＋e x cos x ，所以f ′(0)＝1，即曲线y ＝f (x )在点(0，f (0))处的切线的斜率为1，所以在点(0，f (0))处的切线的倾斜角为π4，故选C.6．(2016·陕西五校联考)已知直线y ＝－x ＋m 是曲线y ＝x 2－3ln x 的一条切线，则m 的值为( )A ．0B ．2C ．1D ．3解析：选B 因为直线y ＝－x ＋m 是曲线y ＝x 2－3ln x 的切线，所以令y ′＝2x －3x ＝－1，得x ＝1或x ＝－32(舍去)，即切点为(1,1)，又切点(1,1)在直线y ＝－x ＋m 上，所以m ＝2，故选B.7．(2016·衡水调研)曲线y ＝1－2x ＋2在点(－1，－1)处的切线方程为( )A ．y ＝2x ＋1B ．y ＝2x －1C ．y ＝－2x －3D ．y ＝－2x －2解析：选A ∵y ＝1－2x ＋2＝x x ＋2， ∴y ′＝x ＋2－x (x ＋2)2＝2(x ＋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 ＋1.8．(2016·辽宁五校联考)已知f (x )＝x 3－2x 2＋x ＋6，则f (x )在点P (－1,2)处的切线与坐标轴围成的三角形的面积等于( )A ．4B ．5 C.254D.132解析：选C ∵f (x )＝x 3－2x 2＋x ＋6， ∴f ′(x )＝3x 2－4x ＋1，∴f ′(－1)＝8，切线方程为y －2＝8(x ＋1)， 即8x －y ＋10＝0， 令x ＝0，得y ＝10， 令y ＝0，得x ＝－54，∴所求面积S ＝12×54×10＝254.9．(2016·长春质检)若函数f (x )＝ln xx ，则f ′(2)＝________. 解析：由f ′(x )＝1－ln x x 2，得f ′(2)＝1－ln 24.答案：1－ln 2410．(2016·南昌二模)设a 为实数，函数f (x )＝x 3＋ax 2＋(a －3)x 的导函数为f ′(x )，且f ′(x )是偶函数，则曲线y ＝f (x )在点(2，f (2))处的切线方程为________．解析：f ′(x )＝3x 2＋2ax ＋a －3， ∵f ′(x )是偶函数， ∴a ＝0，∴f (x )＝x 3－3x ，f (2)＝8－6＝2，f ′(2)＝9， ∴曲线y ＝f (x )在点(2，f (2))处的切线方程为 y －2＝9(x －2)，即9x －y －16＝0. 答案：9x －y －16＝011．(2016·南宁适应性测试)已知函数f (x )＝ln x －ax 的图象在x ＝1处的切线与直线2x ＋y －1＝0平行，则实数a 的值为________．解析：f ′(x )＝1x －a ，则f ′(1)＝1－a ＝－2，故a ＝3.答案：312．(2015·邯郸二模)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)， ∴三角形面积为S ＝12×1×1ln 2＝12ln 2＝12log 2e.答案：12log 2e三、专练思维规范1．已知函数f (x )＝x 3－4x 2＋5x －4. (1)求曲线f (x )在点(2，f (2))处的切线方程； (2)求经过点A (2，－2)的曲线f (x )的切线方程．解：(1)∵f ′(x )＝3x 2－8x ＋5，∴f ′(2)＝1，又f (2)＝－2，∴曲线在点(2，f (2))处的切线方程为y ＋2＝x －2，即x －y －4＝0.(2)设曲线与经过点A (2，－2)的切线相切于点P (x 0，x 30－4x 20＋5x 0－4)，∵f ′(x 0)＝3x 20－8x 0＋5，∴切线方程为y －(－2)＝(3x 20－8x 0＋5)(x －2)，又切线过点P (x 0，x 30－4x 20＋5x 0－4)， ∴x 30－4x 20＋5x 0－2＝(3x 20－8x 0＋5)(x 0－2)，整理得(x 0－2)2(x 0－1)＝0，解得x 0＝2或1，∴经过A (2，－2)的曲线f (x )的切线方程为x －y －4＝0，或y ＋2＝0. 2．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 ，则由已知条件并结合(1)中结论可知，⎩⎪⎨⎪⎧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，＋∞)．故其中一条切线与曲线C 的切点的横坐标的取值范围为(－∞，2－2]∪(1,3)∪[2＋2，＋∞)．第一课时 导数与函数的单调性函数的导数与单调性的关系 函数y ＝f (x )在某个区间内可导，则(1)若f ′(x )＞0，则f (x )在这个区间内单调递增；(2)若f ′(x )＜0，则f (x )在这个区间内单调递减； (3)若f ′(x )＝0，则f (x )在这个区间内是常数函数．1．下列函数中，为增函数的是( ) A ．y ＝－1x 2B ．y ＝x 3＋x 2＋xC ．y ＝lg|x |D ．y ＝x ＋1x答案：B2．若函数y ＝x 3＋ax 2＋bx 的单调递减区间是(－1,2)，则a ，b 的值为( ) A ．a ＝3，b ＝2 B ．a ＝－6，b ＝－32C ．a ＝－3，b ＝－6D ．a ＝－32，b ＝－6解析：选D y ′＝3x 2＋2ax ＋b ，则x ＝－1或x ＝2是方程3x 2＋2ax ＋b ＝0的两个根，∴⎩⎪⎨⎪⎧3－2a ＋b ＝0，12＋4a ＋b ＝0，解得a ＝－32，b ＝－6.3．函数f (x )＝x 3－15x 2－33x ＋6的单调减区间为________． 解析：由f (x )＝x 3－15x 2－33x ＋6 得f ′(x )＝3x 2－30x －33，令f ′(x )＜0，即3(x －11)(x ＋1)＜0， 解得－1＜x ＜11，所以函数f (x )的单调减区间为(－1,11)． 答案：(－1,11)4．函数f (x )＝x 3＋ax －2在区间(1，＋∞)上是增函数，则实数a 的取值范围是____________．解析：∵f (x )＝x 3＋ax －2， ∴f ′(x )＝3x 2＋a ，∵函数f (x )＝x 3＋ax －2在()1，＋∞上是增函数． ∴f ′(1)＝3＋a ≥0， ∴a ≥－3. 答案：[－3，＋∞)判断或证明函数的单调性[典例] (2016·贵州七校联考)已知函数f (x )＝a ln x ＋a ＋12x 2＋1,讨论函数f (x )的单调性． [解] f ′(x )＝(a ＋1)x 2＋a x ，x ∈(0，＋∞)． ①当 a ＋1≤0，即a ≤－1时，f ′(x )＜0， ∴f (x )在(0，＋∞)上单调递减； ②当a ≥0时，f ′(x )＞0， ∴f (x )在(0，＋∞)上单调递增； ③当－1＜a ＜0时，由f ′(x )＞0得x 2＞－aa ＋1， ∴x ＞ －aa ＋1或x ＜－ －aa ＋1(舍去)， ∴f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫－a a ＋1，＋∞上单调递增，在⎝⎛⎭⎪⎫0， －a a ＋1上单调递减． 综上，当a ≥0时，f (x )在(0，＋∞)上单调递增； 当－1＜a ＜0时，f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫－a a ＋1，＋∞上单调递增，在⎝ ⎛⎭⎪⎫0， －a a ＋1上单调递减． 当a ≤－1时，f (x )在(0，＋∞)上单调递减．导数法判断或证明函数f (x )在(a ，b )内的单调性的3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．[提示] 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．[变式训练]已知函数f (x )＝ln x －x －aax－ln a (x ＞0，a ＞0且a 为常数)， 判断函数f (x )的单调性，并加以证明． 解：函数f (x )在(0，＋∞)上是单调递减函数． 证明如下： f ′(x )＝1x －1a·x －12x (x －a )x[方法指导]＝2ax －x －a 2ax ·x ＝－(x －a )22ax ·x≤0，所以函数f (x )在(0，＋∞)上是单调递减函数．求函数的单调区间[典例] 已知函数f (x )＝ax 2＋1(a ＞0)，g (x )＝x 3＋bx .(1)若曲线y ＝f (x )与曲线y ＝g (x )在它们的交点(1，c )处具有公共切线，求a ，b 的值； (2)当a 2＝4b 时，求函数f (x )＋g (x )的单调区间． [解] (1)f ′(x )＝2ax ，g ′(x )＝3x 2＋b ， 由已知可得⎩⎪⎨⎪⎧f (1)＝a ＋1＝c ，g (1)＝1＋b ＝c ，2a ＝3＋b ，解得a ＝b ＝3.(2)令F (x )＝f (x )＋g (x )＝x 3＋ax 2＋a 24x ＋1，F ′(x )＝3x 2＋2ax ＋a 24，令F ′(x )＝0，得x 1＝－a 2，x 2＝－a6，∵a >0，∴x 1<x 2，由F ′(x )>0得，x <－a 2或x >－a 6；由F ′(x )<0得，－a 2<x <－a6.∴单调递增区间是⎝⎛⎭⎫－∞，－a 2，⎝⎛⎭⎫－a 6，＋∞；单调递减区间为⎝⎛⎭⎫－a 2，－a 6.用导数求函数的单调区间的3个方法(1)当不等式f ′(x )＞0或f ′(x )＜0可解时，确定函数的定义域，解不等式f ′(x )＞0或f ′(x )＜0求出单调区间．(2)当方程f ′(x )＝0可解时，确定函数的定义域，解方程f ′(x )＝0，求出实数根，把函数f (x )的间断点(即f (x )的无定义点)的横坐标和实根按从大到小的顺序排列起来，把定义域分成若干个小区间，确定f ′(x )在各个区间内的符号，从而确定单调区间．(3)不等式f ′(x )＞0或f ′(x )＜0及方程f ′(x )＝0均不可解时求导数并化简，根据f ′(x )的结构特征，选择相应基本初等函数，利用其图象与性质确定f ′(x )的符号，得单调区间．[变式训练]已知函数f (x )＝ln x －ax (a ∈R)，求函数f (x )的单调区间． 解：f ′(x )＝1x －a (x >0)，[方法指导]①当a ≤0时，f ′(x )＝1x －a >0，即函数f (x )的单调递增区间为(0，＋∞)． ②当a >0时，令f ′(x )＝1x －a ＝0， 可得x ＝1a ，当0<x <1a 时，f ′(x )＝1－ax x >0； 当x >1a 时，f ′(x )＝1－ax x <0， 故函数f (x )的单调递增区间为⎝⎛⎦⎤0，1a ， 单调递减区间为⎝⎛⎭⎫1a ，＋∞. 由①②知，当a ≤0时，f (x )的单调递增区间为(0，＋∞)；当a >0时，f (x )的单调递增区间为⎝⎛⎦⎤0，1a ，单调递减区间为⎝⎛⎭⎫1a ，＋∞.[典例] (1)(2016·九江一模)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________．(2)设函数f (x )＝13x 3－a 2x 2＋bx ＋c ，曲线y ＝f (x )在点(0，f (0))处的切线方程为y ＝1.①求b ，c 的值；②若a ＞0，求函数f (x )的单调区间；③设函数g (x )＝f (x )＋2x ，且g (x )在区间(－2，－1)内存在单调递减区间，求实数a 的取值范围．[解析] (1)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，∵⎝⎛⎭⎫－x ＋1x max ＝83，∴2a ≥83，即a ≥43. 答案：⎣⎡⎭⎫43，＋∞ (2)解：①f ′(x )＝x 2－ax ＋b ，由题意得⎩⎪⎨⎪⎧ f (0)＝1，f ′(0)＝0，即⎩⎪⎨⎪⎧c ＝1，b ＝0.故b ＝0，c ＝1.②由①，得f ′(x )＝x 2－ax ＝x (x －a )，a ＞0， 当x ∈(－∞，0)时，f ′(x )＞0； 当x ∈(0，a )时，f ′(x )＜0； 当x ∈(a ，＋∞)时，f ′(x )＞0.所以函数f (x )的单调递增区间为(]－∞，0，[)a ，＋∞，单调递减区间为[]0，a . ③g ′(x )＝x 2－ax ＋2，依题意，存在x ∈(－2，－1)，使不等式g ′(x )＝x 2－ax ＋2＜0成立．当x ∈(－2，－1)时，a ＜x ＋2x ≤－22，所以实数a 的取值范围是(－∞，－22)．已知函数单调性，求参数范围的2种方法(1)利用集合间的包含关系处理：y ＝f (x )在(a ，b )上单调，则区间(a ，b )是相应单调区间的子集．(2)转化为不等式的恒成立问题：即“若函数单调递增，则f ′(x )≥0；若函数单调递减，则f ′(x )≤0”来求解．[提示] f (x )为增函数的充要条件是对任意的x ∈(a ，b )都有f ′(x )≥0且在(a ，b )内的任一非空子区间上f ′(x )≠0.应注意此时式子中的等号不能省略，否则漏解．[变式训练]已知a ∈R ，函数f (x )＝(－x 2＋ax )e x (x ∈R ，e 为自然对数的底数)． (1)当a ＝2时，求函数f (x )的单调递增区间；(2)是否存在实数a ，使函数f (x )在R 上为单调递减函数？若存在，求出a 的取值范围；若不存在，请说明理由．解：(1)当a ＝2时，f ′(x )＝－(x ＋2)(x －2)e x . 由f ′(x )＞0得－2＜x ＜2，所以当a ＝2时，函数f (x )的单调递增区间为(－2，2)． (2)不存在实数a ，使函数f (x )在R 上为单调递减函数． 理由如下：∵f ′(x )＝－[]x 2＋(2－a )x －a e x ，设g (x )＝x 2＋(2－a )x －a ， 由Δ＝(2－a )2＋4a ＝a 2＋4＞0得， 存在x ∈R ，x 2＋(2－a )x －a ＜0， 即存在x ∈R ，f ′(x )＞0.∴不存在实数a ，使函数f (x )在R 上为单调递减函数．[方法指导]一、专练高考真题1．(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 ≥1.2．(2013·浙江高考)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．3．(2013·大纲卷)若函数f (x )＝x 2＋ax ＋1x 在⎝⎛⎭⎫12，＋∞是增函数，则a 的取值范围是( ) A ．[－1,0] B ．[－1，＋∞) C ．[0,3]D ．[3，＋∞)解析：选D f ′(x )＝2x ＋a －1x 2，因为函数在⎝⎛⎭⎫12，＋∞是增函数， 所以f ′(x )≥0在⎝⎛⎭⎫12，＋∞上恒成立， 即a ≥1x 2－2x 在⎝⎛⎭⎫12，＋∞上恒成立， 设g (x )＝1x 2－2x ，g ′(x )＝－2x 3－2，令g ′(x )＝－2x 3－2＝0，得x ＝－1，当x ∈⎝⎛⎭⎫12，＋∞时，g ′(x )<0，故g (x )max ＝g ⎝⎛⎭⎫12＝4－1＝3，所以a ≥3.4．(2015·安徽高考)函数f (x )＝ax 3＋bx 2＋cx ＋d 的图象如图所示，则下列结论成立的是( )A ．a >0，b <0，c >0，d >0B ．a >0，b <0，c <0，d >0C ．a <0，b <0，c >0，d >0D ．a >0，b >0，c >0，d <0解析：选A 法一：由图象知f (0)＝d >0.因为f ′(x )＝3ax 2＋2bx ＋c ＝0有两个不相等的正实根，所以a >0，－2b 6a ＝－b3a>0，所以b <0.又f ′(0)＝c >0，所以a >0，b <0，c >0，d >0.法二：由图象知f (0)＝d >0，首先排除选项D ；f ′(x )＝3ax 2＋2bx ＋c ＝3a (x －x 1)(x －x 2)＝3ax 2－3a (x 1＋x 2)x ＋3ax 1x 2，令x 1<x 2，因为x ∈(－∞，x 1)时，f ′(x )>0，所以a >0，排除C ；又c ＝3ax 1x 2>0,2b ＝－3a (x 1＋x 2)<0，所以c >0，b <0，排除B ，选A.5．(2015·全国卷Ⅱ)设函数f ′(x )是奇函数f (x )(x ∈R)的导函数，f (－1)＝0，当x >0时，xf ′(x )－f (x )<0，则使得f (x )>0成立的x 的取值范围是( )A ．(－∞，－1)∪(0,1)B ．(－1,0)∪(1，＋∞)C ．(－∞，－1)∪(－1,0)D ．(0,1)∪(1，＋∞)解析：选A 设y ＝g (x )＝f (x )x (x ≠0)， 则g ′(x )＝xf ′(x )－f (x )x 2，当x >0时，xf ′(x )－f (x )<0，∴g ′(x )<0， ∴g (x )在(0，＋∞)上为减函数， 且g (1)＝f (1)＝－f (－1)＝0.∵f (x )为奇函数，∴g (x )为偶函数， ∴g (x )的图象的示意图如图所示．当x >0时，由f (x )>0，得g (x )>0，由图知0<x <1， 当x <0时，由f (x )>0，得g (x )<0，由图知x <－1，∴使得f (x )>0成立的x 的取值范围是(－∞，－1)∪(0,1)，故选A.6．(2014·辽宁高考)当x ∈[－2,1]时，不等式ax 3－x 2＋4x ＋3≥0恒成立，则实数a 的取值范围是( )A ．[－5，－3] B.⎣⎡⎦⎤－6，－98 C ．[－6，－2]D ．[－4，－3]解析：选C 当x ∈(0,1]时，得a ≥－3⎝⎛⎭⎫1x 3－4⎝⎛⎭⎫1x 2＋1x ，令t ＝1x ，则t ∈[1，＋∞)，a ≥－3t 3－4t 2＋t ，令g (t )＝－3t 3－4t 2＋t ，t ∈[1，＋∞)，则g ′(t )＝－9t 2－8t ＋1＝－(t ＋1)(9t －1)，显然在[1，＋∞)上，g ′(t )<0，g (t )单调递减，所以g (t )max ＝g (1)＝－6，因此a ≥－6；同理，当x ∈[－2,0)时，得a ≤－3⎝⎛⎭⎫1x 3－4⎝⎛⎭⎫1x 2＋1x ，令m ＝1x ，则m ∈⎝⎛⎦⎤－∞，－12，a ≤－3m 3－4m 2＋m ，令g (m )＝－3m 3－4m 2＋m ，m ∈⎝⎛⎦⎤－∞，－12，则g ′(m )＝－9m 2－8m ＋1＝－(m ＋1)(9m －1)．显然在(]－∞，－1上g ′(m )<0，在⎣⎡⎦⎤－1，－12上，g ′(m )>0，所以g (m )min ＝g (－1)＝－2.所以a ≤－2.由以上两种情况得－6≤a ≤－2，显然当x ＝0时也成立．故实数a 的取值范围为[－6，－2]．7．(2015·江苏高考节选)已知函数f (x )＝x 3＋ax 2＋b (a ，b ∈R)．试讨论f (x )的单调性． 解：f ′(x )＝3x 2＋2ax ，令f ′(x )＝0， 解得x 1＝0，x 2＝－2a3. 当a ＝0时，因为f ′(x )＝3x 2≥0，所以函数f (x )在(－∞，＋∞)上单调递增；当a ＞0时，x ∈⎝⎛⎭⎫－∞，－2a 3∪(0，＋∞)时，f ′(x )＞0，x ∈⎝⎛⎭⎫－2a3，0时，f ′(x )＜0， 所以函数f (x )在⎝⎛⎭⎫－∞，－2a 3，(0，＋∞)上单调递增，在⎝⎛⎭⎫－2a3，0上单调递减； 当a ＜0时，x ∈(－∞，0)∪⎝⎛⎭⎫－2a 3，＋∞时，f ′(x )＞0，x ∈⎝⎛⎭⎫0，－2a3时，f ′(x )＜0， 所以函数f (x )在(－∞，0)，⎝⎛⎭⎫－2a 3，＋∞上单调递增，在⎝⎛⎭⎫0，－2a3上单调递减． 8．(2015·重庆高考)已知函数f (x )＝ax 3＋x 2(a ∈R)在x ＝－43处取得极值．(1)确定a 的值；(2)若g (x )＝f (x )e x ，讨论g (x )的单调性． 解：(1)对f (x )求导得f ′(x )＝3ax 2＋2x ，因为f (x )在x ＝－43处取得极值，所以f ′⎝⎛⎭⎫－43＝0， 即3a ·169＋2·⎝⎛⎭⎫－43＝16a 3－83＝0，解得a ＝12. (2)由(1)得g (x )＝⎝⎛⎭⎫12x 3＋x 2e x ， 故g ′(x )＝⎝⎛⎭⎫32x 2＋2x e x ＋⎝⎛⎭⎫12x 3＋x 2e x ＝⎝⎛⎭⎫12x 3＋52x 2＋2x e x＝12x (x ＋1)(x ＋4)e x . 令g ′(x )＝0，解得x ＝0或x ＝－1或x ＝－4. 当x <－4时，g ′(x )<0，故g (x )为减函数； 当－4<x <－1时，g ′(x )>0，故g (x )为增函数； 当－1<x <0时，g ′(x )<0，故g (x )为减函数； 当x >0时，g ′(x )>0，故g (x )为增函数．综上知，g (x )在(－∞，－4)，(－1,0)上为减函数，在(－4，－1)，(0，＋∞)上为增函数．二、专练经典模拟1．(2016·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．2．(2016·苏中八校学情调查)函数f (x )＝x －ln x 的单调递减区间为( ) A ．(0,1) B ．(0，＋∞)C ．(1，＋∞)D ．(－∞，0)∪(1，＋∞)解析：选A 函数的定义域是(0，＋∞)，且f ′(x )＝1－1x ＝x －1x ，令f ′(x )＜0，解得0＜x ＜1，所以函数f (x )的单调递减区间是(0,1)．3．(2016·云南师大附中月考)若函数f (x )＝x 3－tx 2＋3x 在区间[]1，4上单调递减，则实数t 的取值范围是( )A.⎝⎛⎦⎤－∞，518 B.(]－∞，3 C.⎣⎡⎭⎫518，＋∞D.[)3，＋∞解析：选C f ′(x )＝3x 2－2tx ＋3，由于f (x )在区间[]1，4上单调递减，则有f ′(x )≤0在[]1，4上恒成立，即3x 2－2tx ＋3≤0在[1,4]上恒成立，则t ≥32⎝⎛⎭⎫x ＋1x 在[]1，4上恒成立，因为y ＝32⎝⎛⎭⎫x ＋1x 在[]1，4上单调递增，所以t ≥32⎝⎛⎭⎫4＋14＝518，故选C. 4．(2016·湛江一模)若函数f (x )＝x ＋bx (b ∈R)的导函数在区间(1,2)上有零点，则f (x )在下列区间上单调递增的是( )A ．(－2,0)B ．(0,1)C ．(1，＋∞)D ．(－∞，－2)解析：选D 由题意知，f ′(x )＝1－b x 2，∵函数f (x )＝x ＋bx (b ∈R)的导函数在区间(1,2)上有零点，∴有1－bx 2＝0，即b ＝x 2，又x ∈(1,2)，∴b ∈(1,4)．令f ′(x )＞0，解得x ＜－b或x ＞b ，即f (x )的单调递增区间为(－∞，－b )，(b ，＋∞)，∵b ∈(1,4)，∴(－∞，－2)符合题意，故选D.5．(2016·衡水中学模拟)已知函数f (x )(x ∈R)满足f (1)＝1，且f (x )的导数f ′(x )<12，则不等式f (x 2)<x 22＋12的解集为________．解析：由题意构造函数F (x )＝f (x )－12x ，∴F ′(x )＝f ′(x )－12，∵f ′(x )<12，∴F ′(x )＝f ′(x )－12<0，即函数F (x )在R 上单调递减．∵f (x 2)<x 22＋12，∴f (x 2)－x 22<f (1)－12，∴F (x 2)<F (1)，而函数F (x )在R 上单调递减，∴x 2>1，即x ∈(－∞，－1)∪(1，＋∞)．答案：(－∞，－1)∪(1，＋∞)6．(2016·兰州一模)若函数f (x )＝x 2－e x －ax 在R 上存在单调递增区间，则实数a 的取值范围是________．解析：∵f (x )＝x 2－e x －ax ，∴f ′(x )＝2x －e x －a ， ∵函数f (x )＝x 2－e x －ax 在R 上存在单调递增区间， ∴f ′(x )＝2x －e x －a ≥0，即a ≤2x －e x 有解， 设g (x )＝2x －e x ，则g ′(x )＝2－e x ， 令g ′(x )＝0，解得x ＝ln 2，则当x ＜ln 2时，g ′(x )＞0，g (x )单调递增， 当x ＞ln 2时，g ′(x )＜0，g (x )单调递减，∴当x ＝ln 2时，g (x )取得最大值，且g (x )max ＝g (ln 2)＝2ln 2－2，∴a ≤2ln 2－2. 答案：(]－∞，2ln 2－27．(2016·北京西城模拟)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．解：(1)对f (x )求导得f ′(x )＝14－a x2－1x (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 2.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． 8．(2016·沈阳质检)已知函数f (x )＝ln x ，g (x )＝12ax ＋b .(1)若f (x )与g (x )在x ＝1处相切，求g (x )的表达式；(2)若φ(x )＝m (x －1)x ＋1－f (x )在[1，＋∞)上是减函数，求实数m 的取值范围．解：(1)由已知得f ′(x )＝1x ，∴f ′(1)＝1＝12a ，a ＝2.又∵g (1)＝0＝12a ＋b ，∴b ＝－1，∴g (x )＝x －1.(2)∵φ(x )＝m (x －1)x ＋1－f (x )＝m (x －1)x ＋1－ln x 在[1，＋∞)上是减函数．∴φ′(x )＝－x 2＋(2m －2)x －1x (x ＋1)2≤0在[1，＋∞)上恒成立．即x 2－(2m －2)x ＋1≥0在[1，＋∞)上恒成立， 则2m －2≤x ＋1x ，x ∈[1，＋∞)，∵x ＋1x ∈[2，＋∞)，∴2m －2≤2，m ≤2.故实数m 的取值范围是(－∞，2]．三、专练思维规范1．已知函数f (x )＝ln x ＋me x(m 为常数，e 是自然对数的底数)，曲线y ＝f (x )在点(1，f (1))处的切线与x 轴平行．(1)求m 的值； (2)求f (x )的单调区间．解：(1)由题意得f ′(x )＝1x －ln x －me x，又f ′(1)＝1－me＝0， 故m ＝1.(2)由(1)知，f ′(x )＝1x－ln x －1e x .设h (x )＝1x －ln x －1(x >0)， 则h ′(x )＝－1x 2－1x <0，即h (x )在(0，＋∞)上是减函数．由h (1)＝0知，当0<x <1时，h (x )>0，从而f ′(x )>0； 当x >1时，h (x )<0，从而f ′(x )<0.综上可知，f (x )的单调递增区间是(0,1)，单调递减区间是(1，＋∞)． 2．已知函数f (x )＝a ln x －ax －3(a ∈R)． (1)求函数f (x )的单调区间；(2)若函数y ＝f (x )的图象在点(2，f (2))处的切线的倾斜角为45°，对于任意的t ∈[1,2]，函数g (x )＝x 3＋x 2·⎣⎡⎦⎤f ′(x )＋m 2在区间(t,3)上总不是单调函数，求m 的取值范围． 解：(1)函数f (x )的定义域为(0，＋∞)，且f ′(x )＝a (1－x )x .当a ＞0时，f (x )的增区间为(0,1)，减区间为(1，＋∞)；当a ＜0时，f (x )的增区间为(1，＋∞)，减区间为(0,1)； 当a ＝0时，f (x )不是单调函数．(2)由(1)及题意得f ′(2)＝－a2＝1，即a ＝－2，∴f (x )＝－2ln x ＋2x －3，f ′(x )＝2x －2x . g (x )＝x 3＋⎝⎛⎭⎫m 2＋2x 2－2x ， ∴g ′(x )＝3x 2＋(m ＋4)x －2.∵g (x )在区间(t,3)上总不是单调函数，即g ′(x )＝0在区间(t,3)上有变号零点．由于g ′(0)＝－2，∴⎩⎪⎨⎪⎧g ′(t )＜0，g ′(3)＞0.当g ′(t )＜0，即3t 2＋(m ＋4)t －2＜0对任意t ∈[1,2]恒成立，由于g ′(0)＜0，故只要g ′(1)＜0且g ′(2)＜0，即m ＜－5且m ＜－9， 即m ＜－9；由g ′(3)＞0，即m ＞－373.所以－373＜m ＜－9. 即实数m 的取值范围是⎝⎛⎭⎫－373，－9.第二课时 导数与函数的极值、最值1．函数的极值与导数 (1)函数的极小值与极小值点：若函数f (x )在点x ＝a 处的函数值f (a )比它在点x ＝a 附近其他点的函数值都小，且f ′(a )＝0，而且在x ＝a 附近的左侧f ′(x )<0，右侧f ′(x )>0，则点a 叫函数的极小值点，f (a )叫函数的极小值．(2)函数的极大值与极大值点：若函数f (x )在点x ＝b 处的函数值f (b )比它在点x ＝b 附近其他点的函数值都大，且f ′(b )＝0，而且在x ＝b 附近的左侧f ′(x )>0，右侧f ′(x )<0，则点b 叫函数的极大值点，f (b )叫函数的极大值．极大值和极小值统称为极值． 2．函数的最值与导数(1)函数f (x )在[a ，b ]上有最值的条件：如果在区间[a ，b ]上函数y ＝f (x )的图象是一条连续不断的曲线，那么它必有最大值和最小值．(2)求y ＝f (x )在[a ，b ]上的最大(小)值的步骤： ①求函数y ＝f (x )在(a ，b )内的极值．②将函数y ＝f (x )的各极值与端点处的函数值f (a )，f (b )比较，其中最大的一个是最大值，最小的一个是最小值．1．函数f (x )＝(x 2－1)2＋2的极值点是( ) A ．x ＝1 B ．x ＝－1 C ．x ＝1或－1或0D ．x ＝0解析：选C ∵f (x )＝x 4－2x 2＋3， ∴由f ′(x )＝4x 3－4x ＝4x (x ＋1)(x －1)＝0， 得x ＝0或x ＝1或x ＝－1，又当x <－1时f ′(x )<0，当－1<x <0时，f ′(x )>0， 当0<x <1时，f ′(x )<0，当x >1时，f ′(x )>0， ∴x ＝0,1，－1都是f (x )的极值点．2．函数f (x )＝e x －x (e 为自然对数的底数)在区间[－1,1]上的最大值是( ) A ．1＋1eB ．1C ．e ＋1D ．e －1解析：选D f ′(x )＝e x －1，令f ′(x )＝0，得x ＝0.又f (0)＝e 0－0＝1，f (1)＝e －1>1, f (－1)＝1e ＋1>1，而e －1－⎝⎛⎭⎫1e ＋1＝e －1e －2＝e 2－2e －1e>0， 所以f (x )max ＝f (1)＝e －1.3.已知函数f (x )的定义域为(a ，b )，导函数f ′(x )在(a ，b )上的图象如图所示，则函数f (x )在(a ，b )上的极大值点的个数为( )A ．1B ．2C ．3D ．4解析：选B f ′(x )的图象与x 轴的交点就是极值点，其中左正右负的点是极大值点，故从图上看极大值点有两个，故选B.4．已知函数f (x )＝4ln x ＋ax 2－6x ＋b (a ，b 为常数)，且x ＝2为f (x )的一个极值点，则a 的值为________．解析：由题意知，函数f (x )的定义域为(0，＋∞)， ∵f ′(x )＝4x ＋2ax －6，∴f ′(2)＝2＋4a －6＝0，即a ＝1. 答案：1题点一：知图判断函数的极值1．已知函数y ＝f (x )，其导函数y ＝f ′(x )的图象如图所示，则y ＝f (x )( )A．在(－∞，0)上为减函数B．在x＝0处取极小值C．在(4，＋∞)上为减函数D．在x＝2处取极大值解析：选C由导函数的图象可知：x∈(－∞，0)∪(2,4)时，f′(x)>0，x∈(0,2)∪(4，＋∞)时，f′(x)<0，因此f(x)在(－∞，0)，(2,4)上为增函数，在(0,2)，(4，＋∞)上为减函数，所以x＝0取得极大值，x＝2取得极小值，x＝4取得极大值，因此选C.题点二：已知函数求极值2．(2013·福建高考)已知函数f(x)＝x－a ln x(a∈R)．(1)当a＝2时，求曲线y＝f(x)在点A(1，f(1))处的切线方程；(2)求函数f(x)的极值．解：函数f(x)的定义域为(0，＋∞)，f′(x)＝1－a x.(1)当a＝2时，f(x)＝x－2ln x，f′(x)＝1－2x(x>0)，因而f(1)＝1，f′(1)＝－1，所以曲线y＝f(x)在点A(1，f(1))处的切线方程为y－1＝－(x－1)，即x＋y－2＝0.(2)由f′(x)＝1－ax＝x－ax，x>0知：①当a≤0时，f′(x)>0，函数f(x)为(0，＋∞)上的增函数，函数f(x)无极值；②当a>0时，由f′(x)＝0，解得x＝a，又当x∈(0，a)时，f′(x)<0；当x∈(a，＋∞)时，f′(x)>0，从而函数f(x)在x＝a处取得极小值，且极小值为f(a)＝a－a ln a，无极大值．综上，当a≤0时，函数f(x)无极值；当a>0时，函数f(x)在x＝a处取得极小值a－a ln a，无极大值．求函数f(x)极值的方法(1)确定函数f(x)的定义域．(2)求导函数f′(x)．(3)求方程f′(x)＝0的根．(4)检查f′(x)在f′(x)＝0的根的左右两侧的符号，确定极值点．如果左正右负，那么[方法指导]f (x )在这个根处取得极大值，如果左负右正，那么f (x )在这个根处取得极小值，如果f ′(x )在这个根的左右两侧符号不变，则f (x )在这个根处没有极值．题点三：已知极值求参数3．设f (x )＝ln(1＋x )－x －ax 2，若f (x )在x ＝1处取得极值，则a 的值为________． 解析：由题意知，f (x )的定义域为(－1，＋∞)， 且f ′(x )＝11＋x －2ax －1＝－2ax 2－(2a ＋1)x 1＋x，由题意得：f ′(1)＝0，则－2a －2a －1＝0，得a ＝－14，又当a ＝－14时，f ′(x )＝12x 2－12x 1＋x ＝12x (x －1)1＋x ，当0<x <1时，f ′(x )<0；当x >1时，f ′(x )>0， 所以f (1)是函数f (x )的极小值，所以a ＝－14.答案：－144．已知函数f (x )＝23x 3－2ax 2－3x ＋1在(－1,1)内有且只有一个极值点，则实数a 的取值范围是________．解析：f ′(x )＝2x 2－4ax －3.函数f (x )在(－1,1)内有且只有一个极值点，所以f ′(－1)·f ′(1)<0，解得a >14或a <－14.答案：⎝⎛⎭⎫－∞，－14∪⎝⎛⎭⎫14，＋∞利用极值求参数时，因为函数f (x )在点(x 0，y 0)处取得极值，则f ′(x 0)＝0，且在该点左、右两侧的导数值符号相反，得到关于参数的不等式，解不等式求参数的范围．运用导数解决函数的最值问题[典例] (2016·杭州模拟)已知函数f (x )＝(x －k )e x . (1)求f (x )的单调区间；(2)求f (x )在区间[0,1]上的最小值． [解] (1)由题意知f ′(x )＝(x －k ＋1)e x . 令f ′(x )＝0，得x ＝k －1.f (x )与f ′(x )随x 的变化情况如表所示：[方法指导]x (－∞，k －1)k －1 (k －1，＋∞)f ′(x ) － 0 ＋ f (x )－e k －1单调递增区间是(k －1，＋∞)．(2)当k －1≤0，即k ≤1时，f (x )在[0,1]上单调递增， 所以f (x )在区间[0,1]上的最小值为f (0)＝－k ； 当0<k －1<1，即1<k <2时，f (x )在[0，k －1)上单调递减，在(k －1,1]上单调递增， 所以f (x )在区间[0,1]上的最小值为f (k －1)＝－e k－1;当k －1≥1，即k ≥2时，f (x )在[0,1]上单调递减， 所以f (x )在区间[0,1]上的最小值为f (1)＝(1－k )e. 综上，当k ≤1时，f (x )在[0,1]上的最小值为f (0)＝－k; 当1<k <2时，f (x )在[0,1]上的最小值为f (k －1)＝－e k －1；当k ≥2时，f (x )在[0,1]上的最小值为f (1)＝(1－k )e.利用导数求给定区间上的函数最值的步骤(1)求函数f (x )的导数f ′(x )；(2)求f (x )在给定区间上的单调性和极值； (3)求f (x )在给定区间上的端点值；(4)将f (x )的各极值与f (x )的端点值进行比较，确定f (x )的最大值与最小值； (5)反思回顾：查看关键点，易错点和解题规范．[变式训练]设函数f (x )＝a ln x －bx 2(x ＞0)，若函数f (x )在x ＝1处与直线y ＝－12相切，(1)求实数a ，b 的值；(2)求函数f (x )在⎣⎡⎦⎤1e ，e 上的最大值． 解：(1)f ′(x )＝ax－2bx ，∵函数f (x )在x ＝1处与直线y ＝－12相切，∴⎩⎪⎨⎪⎧ f ′(1)＝a －2b ＝0，f (1)＝－b ＝－12，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝1，b ＝12. [方法指导](2)由(1)得f (x )＝ln x －12x 2，则f ′(x )＝1x －x ＝1－x 2x ，∵当1e ≤x ≤e 时，令f ′(x )＞0，得1e ≤x ＜1；令f ′(x )＜0，得1＜x ≤e ，∴f (x )在⎣⎡⎦⎤1e ，1上单调递增，在[]1，e 上单调递减， ∴f (x )max ＝f (1)＝－12.[典例] 已知函数f (x )＝ax －2x －3ln x ，其中a 为常数．(1)当函数f (x )的图象在点⎝⎛⎭⎫23，f ⎝⎛⎭⎫23处的切线的斜率为1时，求函数f (x )在⎣⎡⎦⎤32，3上的最小值；(2)若函数f (x )在区间(0，＋∞)上既有极大值又有极小值，求a 的取值范围． [解] (1)f ′(x )＝a ＋2x 2－3x ，由题意可知f ′⎝⎛⎭⎫23＝1，解得a ＝1. 由f (x )＝x －2x －3ln x ，x ∈⎣⎡⎦⎤32，3， 得f ′(x )＝(x －1)(x －2)x 2.由f ′(x )＝0，得x ＝2.f (x )与f ′(x )随x 的变化情况如表所示：∴f (x )min ＝f (2)＝1－3ln 2.(2)f ′(x )＝a ＋2x 2－3x ＝ax 2－3x ＋2x 2(x >0)，由题意可知方程ax 2－3x ＋2＝0有两个不等的正实根， 不妨设这两个根为x 1，x 2，并令h (x )＝ax 2－3x ＋2，。