专题02函数与导数(原卷版)
专题2函数与导数
1．已知函数1ln(1)()x f x x ++=
，()()1
m
g x m R x =
∈+. （1）判断函数()f x 在(0,)+∞上的单调性；
（2）若()()f x g x >在(0,)+∞上恒成立，求整数m 的最大值.
（3）求证：23(112)(123)[1(1)]e n n n -
+?+??++>(其中e 为自然对数的底数). 【答案】（1）函数()f x 在(0,)+∞上为减函数；（2）最大值为3；（3）证明见解析.
【解析】解：（1）因为1ln(1)()(0)x f x x x
++=>，所以21
ln(1)
1(),(0)x x f x x x
--++'=>，
又因为0x >，所以1
01x
>+，ln(1)0x +>， 所以()0f x '<，
即函数()f x 在(0,)+∞上为减函数.
（2）由()()f x g x >在(0,)+∞上恒成立，即1(1)ln(1)
x x x m x
++++<
在(0,)+∞上恒成立，
即min
1(1)ln(1)x x x m x ++++??
<
???，
设1(1)ln(1)
()x x x h x x
++++=
，
所以2
1ln(1)
()x x h x x
--+'=
，(0)x >，令()1ln(1)g x x x =--+， 则1()1011
x g x x x '
=-
=>++，即()g x 在(0,)+∞为增函数， 又(2)1ln30g =-<，(3)22ln20g =->，
即存在唯一的实数根a ，满足()0g a =，且(2,3)a ∈，1ln(1)0a a --+=，
当x a >时，()0>g x ，()0h x '>，当0x a <<时，()0 ()()1(3,4)a a a h x h a a a ++++== =+∈， 故整数m 的最大值为3. （3）由（2）知，213 ln(1)211 x x x x -+> =-++，(0)x >， 令(1)x n n =+，则331 1ln[1(1)]2223(1)1(1)1n n n n n n n n ??++>- >-=-- ?++++?? ， ln(112)ln(123)ln[1(1)]n n +?++?+?+++> 1111 123123232231n n ??????--+--+?+-- ? ? ?+?????? 1231231n n n ??=-->- ?+?? ， 故23 (112)(123)[1(1)]n n n e -+?+??++>. 2．()2e e x x f x x a =-． （1）若1 2 a = ，讨论()f x 的单调性 （2）x R ?∈，()2 f x a ≥ ，求实数a 的取值范围． 【答案】（1）()f x 在(),-∞+∞上递减；（2）) 3 e ,0a ?∈-?. 【解析】解：（1）12a = 时，()21e e 2 x x f x x =-， ()()()211x x x x f x x e e e x e '=+-=+-， 令()1e x F x x =+-，则()1e x F x '=-， 当(),0x ∈-∞，()0F x '>；当()0,x ∈+∞，()0F x '<； ∴()F x 在(),0-∞递增，在()0,∞+上递减，∴()()00F x F ≤=， ∴()0f x '≤，∴()f x 在(),-∞+∞上递减． （2）（隐零点代换） ()()()21e 2e e 12e x x x x f x x a x a ??'=+-=+-??， 由x R ?∈，()2f x a ≥ ，∴()2 0f a a =-≥可得0a <， 令()()12e x g x x a =+-，则()g x 在R 上递增， 由()1 120g ae --=->，且当0x <时，()12g x x a <+-， ∴()2121120g a a a -<-+-=， ∴()021,1x a ?∈--使得()00g x =， 且当()0,x x ∈-∞时，()0g x <即()0f x <′； 当()00,x x ∈+∞时，()0g x >即()0f x >′， ∴()f x 在()0,x -∞递减，在()0,x +∞递增， ∴()()00 200min e e x x f x f x x a ==-， 由()()00012e 0x g x x a =+-=，∴0 01 2e x x a += ， 由()min 2f x a ≥得0000200014e e e 2e 1x x x x x x x +-?≥+即001421x x -≥+， 由010x +>得2 018x -≤，∴031x -≤<-， 设()()1312e x x h x x += -≤<-，则()02e x x h x '=>， 可知()h x 在[)3,1-上递增∴()()()31h h x h -≤<-， ∴())3 e ,0h x ?∈-?，∴()) 3 0e ,0a h x ?=∈-?， 综上) 3 e ,0a ?∈-?． 3．已知函数()()sin ln 1f x x x =-+，()f x '为()f x 的导数．证明：()f x 有且仅有2个零点． 【答案】证明见解析 【解析】函数()f x 的定义域为()1,-+∞，()1 cos 1 f x x x '=- +. （i ）当(]1,0x ∈-时，()f x '在()1,0-单调递增，而()00f '=， 所以当()1,0x ∈-时，()0f x '<，故()f x 在()1,0-单调递减， 又()00f =，从而0x =是()f x 在(]1,0-的唯一零点； （ii ）当0,2x π??∈ ???时，()()21sin 1f x x x ''=-++，()f x ''在区间0,2π?? ???上单调递减， ()010f ''=>，2110 212f ππ?? ''=-< ?????+ ??? ， 所以，存在0, 2πα?? ∈ ?? ? ，使得()0f α''=. 当0x α<<时，()0f x ''>，()f x '单调递增； 当2 x π α<< 时，()0f x ''<，()f x '单调递减. 而()00f '=，()()00f f α''>=，02f π?? '< ??? ， 所以存在, 2βαπ? ? ∈ ??? ，使得()0f β'=， 当()0,x ∈β时，()0f x '>；当,2 x βπ??∈ ?? ? 时，()0f x '<. 故()f x 在 ()0,β单调递增，在,2 βπ ?? ?? ? 单调递减. 又()00f =，1ln 1022f ππ????=-+> ? ? ???? ，所以当0,2x π?? ∈ ???时，()0f x >. 从而()f x 在0, 2π? ? ?? ? 没有零点； （iii ）当,2x π??∈π ??? 时，()0f x '<，所以()f x 在,2ππ?? ???单调递减. 而02f π??> ??? ，()0f π<，所以()f x 在,2ππ?? ???有唯一零点； （iv ）当(),x π∈+∞时，()ln 11x +>，所以()0f x <，从而()f x 在(),π+∞没有零点. 综上，()f x 有且仅有2个零点 . 4．已知函数2()2ln f x x x a x =--，()g x ax =. （1）讨论函数()()()F x f x g x =+的单调性； （2）若不等式 sin ()2cos x g x x ≤+对任意0x ≥恒成立，求a 的取值范围. 【答案】（1）答案见解析；（2）1 ,3??+∞???? . 【解析】（1）2 ()2ln F x x x a x ax =--+，定义域为(0,)+∞. 22(2)(2)(1) ()x a x a x a x F x x x ' +--+-== ， ①02 a - ≤即0a ≥时，()F x 在(0,1)上递减，()F x 在(1,)+∞上递增， ②012a <- <即20a -<<，()F x 在0,2a ? ?- ?? ?和(1,)+∞上递增，在,12a ??- ???上递减， ③12 a - =即2a =-时，()F x 在(0,)+∞上递增. ④12a - >即2a <-时，()F x 在(0,1)和,2a ?? -+∞ ???上递增，()F x 在1,2a ??- ?? ?上递减， （2）设sin ()(0)2cos x h x ax x x =- ≥+，则212cos ()(2cos )x h x a x +'=-+， 设cos t x =，则[]1,1t ∈-，212()(2)t t t ?+= +，43 2(2)(1)2(1)()0(2)(2) t t t t t t ?-+---'==≥++， ()t ?∴在[]1,1-上递增，()t ?∴的值域为11,3?? -???? ， ①当13 a ≥ 时，()0h x ' ≥，()h x 为[]0,+∞上的增函数，()(0)0h x h ∴≥=，适合条件. ②当0a ≤时， 10222h a ππ?? =?-< ??? ，∴不适合条件. ③当103 a << 时，对于02x π <<，sin ()3x h x ax <-， 令sin ()3x T x ax =- ，cos ()3 x T x a '=-， 存在00, 2x π?? ∈ ?? ? ，使得()00,x x ∈时，()0T x '<， ()T x ∴在()00,x 上单调递减，()0(0)0T x T ∴<<， 即在()00,x x ∈时， ()0h x <，∴不适合条件.综上，a 的取值范围为1,3?? +∞???? . 5．已知函数()x x f x xe e m =-+. （1）求函数()f x 的极小值； （2）关于x 的不等式()3 0f x x -<在1,13x ??∈???? 上存在解，求实数m 的取值范围. 【答案】（1）1m -；（2）(),1-∞. 【解析】（1）因为()x x f x xe e m =-+，所以，()()1x x x f x x e e xe '=+-=. 当0x >时，()0f x '>；当0x <时，()0f x '<. 故()f x 在(),0-∞上单调递减，在()0,∞+上单调递增， 所以函数()f x 的极小值为()01f m =-； （2）由()3 0f x x -<得3x x m x e xe <+-， 令()3x x g x x e xe =+-，由()3 0f x x -<在1,13?????? 有解知，()max m g x <， ()()23e 3x x g x x x x x e '=-=-， 令()3x h x x e =-，则()3x h x e '=-. 当ln3x <时，()0h x '>；当ln 3x >时，()0h x '<. 所以，函数()h x 在区间(),ln3-∞上单调递增，在区间()ln3,+∞上单调递减， 所以，函数()h x 在区间1,13?? ???? 上单调递增， 1 31103h e ?? =-< ??? ，()130h e =->， 所以，01,13x ???∈ ??? ，使得()00h x =，即()00g x '=， 且当013x x ≤<时，()0h x <，()0g x '<，此时函数()g x 单调递减，则()1311213273 g x g e ? ?≤=+< ???； 当01x x <≤时，()0h x >，()0g x '>，此时函数()g x 单调递增，则()()11g x g ≤=. 所以，当1,13x ?? ∈???? 时，()()()max 1max ,1113g x g g g ????===?? ??? ?? ，则1m <. 综上所述，实数m 的取值范围是(),1-∞. 6．已知函数2()()(,)f x x mx m n m n =-++∈R . （1）若关于x 的不等式()0f x <的解集为()3,1-，求实数,m n 的值； （2）设2m =-，若不等式()2 3f x n n >-+对x R ?∈都成立，求实数n 的取值范围； （3）若3n =且()1,x ∈+∞时，求函数()f x 的零点. 【答案】（1）2m =-，1n =-．（2）(,1)(3,)-∞-+∞（3）见解析 【解析】（1）因为不等式()0f x <的解集为(3,1)-，所以-3,1为方程()0f x =的两个根， 由根与系数的关系得 3131m m n -+=?? -?=+? ，即2m =-，1n =-． （2）当2m =-时，2 ()2(2)f x x x n =++-， 因为不等式2 ()3f x n n >-+对x R ?∈都成立， 所以不等式22222x x n n +->-+对任意实数x 都成立． 令22 ()22(1)3g x x x x =+-=+-， 所以2 min ()2g x n n >-+． 当1x =-时，min ()3g x =-， 所以232n n ->-+，即2230n n -->，得1n <-或3n >， 所以实数n 的取值范围为(,1) (3,)-∞-+∞． （3）当3n =时，()2 ()(3)1f x x mx m x =-++>， 函数()f x 的图像是开口向上且对称轴为2 m x = 的抛物线， 22()4(3)412m m m m ?=--+=--． ①当?<0，即26m -<<时，()0f x >恒成立，函数()f x 无零点． ②当0?=，即2m =-或6m =时， （ⅰ）当2m =-时，1(1,)2 m x = =-?+∞，此时函数()f x 无零点． （ⅱ）当6m =时，3(1,)2 m x = =∈+∞，此时函数()f x 有零点3． ③当>0?，即2m <-或6m >时，令2 ()(3)0f x x mx m =-++=，得 12m x = ，22 m x += (1)40f =>． （ⅰ）当2m <-时，得1 2 (1)40 m x f ? =<-???=>?，此时121x x <<， 所以当(1,)x ∈+∞时，函数()f x 无零点． （ⅱ）当6m >时，得32 (1)40m x f ?=>? ??=>?，此时121x x <<，所以当(1,)x ∈+∞时，函数()f x 有两个零点：2m ，2 m +． 综上所述：当6m <，(1,)x ∈+∞时，函数()f x 无零点； 当6m =，(1,)x ∈+∞时，函数()f x 有一个零点为3； 当6m >，(1,)x ∈+∞时，函数()f x 有两个零点：2m ，2 m +． 专题二 函数与导数 2.1 函数概念、性质、图象专项练 必备知识精要梳理 1.函数的概念 (1)求函数的定义域的方法是依据含自变量x 的代数式有意义来列出相应的不等式(组)求解. (2)求函数值域要优先考虑定义域,常用方法:配方法、分离常数法(分式函数)、换元法、单调性法、基本不等式法、数形结合法、有界函数法(含有指、对数函数或正、余弦函数的式子). 2.函数的性质 (1)函数奇偶性:①定义:若函数的定义域关于原点对称,则有: f (x )是偶函数?f (-x )=f (x )=f (|x|); f (x )是奇函数?f (-x )=-f (x ). ②判断方法:定义法、图象法、奇偶函数性质法(如奇函数×奇函数是偶函数). (2)函数单调性判断方法:定义法、图象法、导数法. (3)函数周期性的常用结论:若f (x+a )=-f (x )或f (x+a )=± 1f (x ) (a ≠0),则T=2a ;若f (x+a )=f (x-b ),则 T=a+b ;若f (x )的图象有两条对称轴x=a 和x=b (a ≠b ),则T=2|b-a|;若f (x )的图象有两个对称中心(a ,0)和(b ,0),则T=2|b-a|(类比正、余弦函数). 3.函数的图象 (1)函数图象的判断方法:①找特殊点;②看性质:根据函数性质判断图象的位置,对称性,变化趋势等;③看变换:看函数是由基本初等函数经过怎样的变换得到. (2)若y=f (x )的图象关于直线x=a 对称,则有f (a+x )=f (a-x )或f (2a-x )=f (x )或f (x+2a )=f (-x );若y=f (x )对?x ∈R ,都有f (a-x )=f (b+x ),则f (x )的图象关于直线 x=a+b 2 对称;若y=f (x )对?x ∈R 都有 f (a-x )=b-f (x ),即f (a-x )+f (x )=b ,则f (x )的图象关于点 a 2, b 2 对称. (3)函数y=f (x )与y=f (-x )的图象关于y 轴对称,函数y=f (a-x )和y=f (b+x )的图象关于直线x=a -b 2 对 称;y=f (x )与y=-f (x )的图象关于x 轴对称;y=f (x )与y=-f (-x )的图象关于原点对称. (4)利用图象可解决函数的最值、方程与不等式的解以及求参数范围问题. 考向训练限时通关 第二章 函数与导数第13课时 函数模型及其应用 第三章 (对应学生用书(文)、(理)33～36页 ) , 1. (必修1P 110练习1)某地高山上温度从山脚起每升高100 m 降低0.6 ℃.已知山顶的温度是14.6 ℃，山脚的温度是26 ℃，则此山的高为________m. 答案：1 900 解析：(26－14.6)÷0.6×100＝1 900. 2. (必修1P 71习题10改编)已知某种产品今年产量为1 000件，若计划从明年开始每年的产量比上一年增长10%，则3年后的产量为________件． 答案：1 331 解析：1 000×(1＋10%)3 ＝1 331. 3. (必修1P 35练习3改编)已知等腰三角形的周长为20，底边长y 是关于腰长x 的函数，则该函数的定义域为________． 答案：(5，10) 4. (必修1P 110复习10)在不考虑空气阻力的情况下，火箭的最大速度v(单位：m/s)和燃料的质量M(单位：kg)、火箭(除燃料外)的质量m(单位：kg)的函数关系式为v ＝2 000ln ? ?? ??1＋M m .当燃料质量是火箭质量的________倍时，火箭的最大速度可以达到12 km/s. 答案：e 6 －1 解析：由2 000ln ? ?? ??1＋M m ＝12 000，得1＋M m ＝e 6，所以M m ＝e 6 －1. 5. (必修1P 100练习3改编)某商品在近30天内每件的销售价格P(元)与时间t(天)的函 数关系为P ＝? ????t ＋20，0 第二章 导数与微分 教学目的： 1、理解导数和微分的概念与微分的关系和导数的几何意义，会求平面曲线的切线方程和法线方程，了解导数的物理意义，会用导数描述一些物理量，理解函数的可导性与连续性之间的的关系。 2、熟练掌握导数的四则运算法则和复合函数的求导法则，熟练掌握基本初等函数的导数公式，了解微分的四则运算法则和一阶微分形式的不变性，会求函数的微分。 3、 了解高阶导数的概念，会求某些简单函数的n 阶导数。 4、 会求分段函数的导数。 5、 会求隐函数和由参数方程确定的函数的一阶、二阶导数，会求反函数的导数。 教学重点： 1、导数和微分的概念与微分的关系； 2、导数的四则运算法则和复合函数的求导法则； 3、基本初等函数的导数公式； 4、高阶导数； 6、 隐函数和由参数方程确定的函数的导数。 教学难点： 1、复合函数的求导法则； 2、分段函数的导数； 3、反函数的导数 4、隐函数和由参数方程确定的导数。 §2. 1 导数概念 一、引例 1．直线运动的速度 设一质点在坐标轴上作非匀速运动, 时刻t 质点的坐标为s , s 是t 的函数: s =f (t ), 求动点在时刻t 0的速度. 考虑比值 000) ()(t t t f t f t t s s ??=??, 这个比值可认为是动点在时间间隔t ?t 0内的平均速度. 如果时间间隔选较短, 这个比值在实践 中也可用来说明动点在时刻t 0的速度. 但这样做是不精确的, 更确地应当这样: 令t ?t 0→0, 取 比值 0) ()(t t t f t f ??的极限, 如果这个极限存在, 设为v , 即 0) ()(lim t t t f t f v t t ??=→, 这时就把这个极限值v 称为动点在时刻t 0的速度. 2．切线问题 设有曲线C 及C 上的一点M , 在点M 外另取C 上一点N , 作割线MN . 当点N 沿曲线C 趋于点M 时, 如果割线ＭＮ绕点Ｍ旋转而趋于极限位置MT , 直线ＭＴ就称为曲线Ｃ有点Ｍ处的切线. 设曲线C 就是函数y =f (x )的图形. 现在要确定曲线在点M (x 0, y 0)(y 0=f (x 0))处的切线, 只要定出切线的斜率就行了. 为此, 在点M 外另取C 上一点N (x , y ), 于是割线MN 的斜率为 0000) ()(tan x x x f x f x x y y ??=??=?, 其中?为割线MN 的倾角. 当点N 沿曲线C 趋于点M 时, x →x 0. 如果当x → 0时, 上式的极限存 在, 设为k , 即 00) ()(lim 0x x x f x f k x x ??=→ 存在, 则此极限k 是割线斜率的极限, 也就是切线的斜率. 这里k =tan α, 其中α是切线MT 的 倾角. 于是, 通过点M (x 0, f (x 0))且以k 为斜率的直线MT 便是曲线C 在点M 处的切线. 二、导数的定义 1. 函数在一点处的导数与导函数 从上面所讨论的两个问题看出, 非匀速直线运动的速度和切线的斜率都归结为如下的极限: 令, x →x 0相当于?x →0, 于是0 0) ()(lim 0 x x x f x f x x ??→ . , 当自变量x 在x 0处取得增量?x (点x 0+?x ?y =f (x 0+?x )?f (x 0); 如果?y 与?x 之比当?x →0时的极限存在, 则称函数y =f (x )在点x 0处可导, 并称这个极限为函数y =f (x )在点x 0处的导数, 记为0|x x y =', 即 x x f x x f x y x f x x ???+=??='→?→?)()(lim lim )(00000, 高三数学函数与导数专题试卷 说明：1．本卷分第Ⅰ卷(选择题)，第Ⅱ卷(填空题与解答题)，第ⅠⅡ卷的答案写在答题卷的答案纸上，学生只要交答题卷． 第Ⅰ卷 一.选择题（10小题，每小题5分，共50分） (4)()f x f x +=，当(0,2)x ∈时，()2f x x =+，则(7)f =（ ） A ． 3 B ． 3- C ． D ． 1- 2．设A ＝{x ||x |≤3}，B ＝{y |y ＝－x 2＋t }，若A ∩B ＝?，则实数t 的取值范围是（ ） A ．t ＜－3 B ．t ≤－3 C ．t ＞3 D ．t ≥3 3.设0.3222,0.3,log (0.3)(1)x a b c x x ===+>，则,,a b c 的大小关系是 ( ) A ．a b c << B ．b a c << C ．c b a << D ．b c a << 4.函数x x f +=11)(的图像大致是( ) 5.已知直线ln y kx y x ==是的切线，则k 的值为（ ） A. e B. e - C. 1e D. 1e - 6．已知条件p ：x 2+x-2＞0，条件q ：a x >，若q 是p 的充分不必要条件，则a 的取值范围可以是（ ） A ．1≥a B ．1≤a C ．1-≥a D.3-≤a 7.函数3()2f x x ax =+-在区间(1,)+∞上是增函数，则a 的取值范围是（ ） A. [3,)+∞ B. [3,)-+∞ C. (3,)-+∞ D. (,3)-∞- 8. 已知函数f (x )＝log 2(x 2－2x －3)，则使f (x )为减函数的区间是( ) A ．(－∞，－1) B ．(－1,0) C ．(1,2) D ．(－3，－1) 第二章 函数与导数第2课时 函数的定义域和值域 第三章 (对应学生用书(文)、(理)9～10页 ) 1. (必修1P 27练习6改编)函数f(x)＝x ＋1＋12－x 的定义域为________． 答案：{x|x≥－1且x≠2} 2. (必修1P 27练习7改编)函数f(x)＝(x －1)2－1，x ∈{－1，0，1，2，3}的值域是 ________． 答案：{－1，0，3} 解析：f(－1)＝f(3)＝3，f(0)＝f(2)＝0，f(1)＝－1，则所求函数f(x)的值域为{－1，0，3}． 3. (必修1P 31习题3改编)函数f(x)＝2x 5x ＋1 的值域为____________． 答案：? ?????y|y≠25 解析：由题可得f(x)＝2x 5x ＋1＝25－25（5x ＋1）.∵ 5x ＋1≠0，∴ f (x)≠25 ，∴ 值域为? ?????y|y≠25. 4. (原创)下列四组函数中的f(x)与g(x)表示同一函数的有________．(填序号) ① f(x)＝x 0，g(x)＝1x ； ② f(x)＝x x ，g(x)＝x ； ③ f(x)＝x 2，g(x)＝(x)4； ④ f(x)＝|x|，g(x)＝? ????x ，x ≥0，－x ，x<0. 答案：④ 解析：两个函数是否为同一函数，主要是考查函数三要素是否相同，而值域是由定义域和对应法则所唯一确定的，故只须判断定义域和对应法则是否相同，④符合． 5. (必修1P 36习题13改编)已知函数f(x)＝x 2－2x ，x ∈[a ，b]的值域为[－1，3]，则 b －a 的取值范围是________． 答案：[2，4] 解析：f(x)＝x 2－2x ＝(x －1)2－1，因为x∈[a，b]的值域为[－1，3]，所以当a ＝－1 时，1≤b ≤3；当b ＝3时，－1≤a≤1，所以b －a∈[2，4]． 1. 函数的定义域 (1) 函数的定义域是指使函数表达式有意义的输入值的集合． (2) 求定义域的步骤 ① 写出使函数式有意义的不等式(组)． ② 解不等式组． ③ 写出函数定义域(注意用区间或集合的形式写出)． (3) 常见基本初等函数的定义域 ① 分式函数中分母不等于零． ② 偶次根式函数、被开方式大于或等于0. ③ 一次函数、二次函数的定义域为R ． ④ y ＝a x ，y ＝sinx ，y ＝cosx ，定义域均为R ． ⑤ y ＝tanx 的定义域为{x|x≠k π＋π2，k ∈Z }． ⑥ 函数f(x)＝x a 的定义域为{x|x≠0}． 2. 函数的值域 (1) 在函数y ＝f(x)中，与自变量x 的值对应的y 的值叫函数值，函数值的集合叫函数的值域． (2) 基本初等函数的值域 ① y ＝kx ＋b(k≠0)的值域是R ． ② y ＝ax 2＋bx ＋c(a≠0)的值域：当a>0时，值域为[4ac －b 24a ，＋∞)；当a<0时，值域为? ???－∞，4ac －b 24a ． ③ y ＝k x (k≠0)的值域为{y|y≠0}． ④ y ＝a x (a>0且a≠1)的值域是(0，＋∞)． ⑤ y ＝log a x(a>0且a≠1)的值域是R ． ⑥ y ＝sinx ，y ＝cosx 的值域是[－1，1]． ⑦ y ＝tanx 的值域是R ． 3. 最大(小)值 一般地，设函数f(x)的定义域为I ，如果存在实数M 满足： (1) 对于任意的x∈I，都有f(x)≤M(f(x)≥M)； (2) 存在x 0∈I ，使得f(x 0)＝M ，那么称M 是函数y ＝f(x)的最大(小)值． [备课札记] 第二章 导数与微分 【内容提要】 1．导数的概念 设函数y ＝f (x )在x 0的某邻域（x 0－δ，x 0 + δ）（δ＞0）内有定义，当自变量x 在点x 0处有改变量Δx 时，相应地，函数有改变量00()()y f x x f x ?=+?-．若0→?x 时，极限x y x ??→?0lim 存在，则称函数y ＝f (x )在x ＝x 0处可导，称此极限值为f(x)在点x 0 处的导数， 记为 )(0x f '或)(0x y '或0|x x y ='或 0|d d x x x y =或0|d d x x x f = +→?0x 时，改变量比值的极限x y x ??+ →?0 lim 称f(x)在x 0处的右导数，记为)(0x f +'。 -→?0x 时，改变量比值的极限x y x ??- →?0 lim 称f(x)在x 0处的左导数，记为)(0x f -'。 2．导数的意义 导数的几何意义：)(0x f '是曲线y ＝f (x )在点(x 0，y 0)处切线的斜率，导数的几何意义给我们提供了直观的几何背景，是微分学的几何应用的基础。 导数的物理意义：路程对时间的导数)(0t s '是瞬时速度v (t 0) 。以此类推，速度对时间的导数)(0t v '是瞬时加速度a (t 0)。 3．可导与连续的关系 定理 若函数)(x f y =在点x 0处可导，则函数在点x 0处一定连续。 此定理的逆命题不成立，即连续未必可导。 4．导数的运算 定理1（代数和求导法则）若u (x )和v (x )都在点x 处可导，则 v u v u '±'='±)( 定理2（积的求导法则）若u (x )和v (x )都在点x 处可导，则 v u v u uv '+'=')( 定理3（商的求导法则）若u (x )和v (x )都在点x 处可导，且v (x )≠0，则 2v v u v u v u ' -'= ' ?? ? ?? 函数与导数专题1.在解题中常用的有关结论（需要熟记）： 考点一：导数几何意义： 角度一 求切线方程 1．(2014·洛阳统考)已知函数f (x )＝3x ＋cos 2x ＋sin 2x ，a ＝f ′? ?? ?? π4，f ′(x )是f (x ) 的导函数，则过曲线y ＝x 3上一点P (a ，b )的切线方程为( ) A ．3x －y －2＝0 B ．4x －3y ＋1＝0 C ．3x －y －2＝0或3x －4y ＋1＝0 D ．3x －y －2＝0或4x －3y ＋1＝0 解析：选A 由f (x )＝3x ＋cos 2x ＋sin 2x 得f ′(x )＝3－2sin 2x ＋2cos 2x ，则a ＝ f ′? ?? ??π4＝3－2sin π2＋2cos π2＝1.由y ＝x 3得y ′＝3x 2，过曲线y ＝x 3上一点P (a ，b )的切线的斜率k ＝3a 2＝3×12＝3.又b ＝a 3，则b ＝1，所以切点P 的坐标为(1,1)，故过曲线y ＝x 3上的点P 的切线方程为y －1＝3(x －1)，即3x －y －2＝0. 角度二 求切点坐标 2．(2013·辽宁五校第二次联考)曲线y ＝3ln x ＋x ＋2在点P 0处的切线方程为4x －y －1＝0，则点P 0的坐标是( ) A ．(0,1) B ．(1，－1) C ．(1,3) D ．(1,0) 解析：选C 由题意知y ′＝3 x ＋1＝4，解得x ＝1，此时4×1－y －1＝0，解得y ＝3，∴点P 0的坐标是(1,3)． 角度三 求参数的值 3．已知f (x )＝ln x ，g (x )＝12x 2＋mx ＋7 2(m <0)，直线l 与函数f (x )，g (x )的图像都相切，且与f (x )图像的切点为(1，f (1))，则m 等于( ) 第二章 函数与导数 一、函数及其表示 14．、[2014·安徽卷] 若函数f (x )(x ∈R )是周期为4的奇函数，且在[0，2]上 的解析式为f (x )＝? ????x （1－x ），0≤x ≤1，sin πx ，1 第二章 导数与微分 一 导数 （一） 导数的概念（见§2.1） Ⅰ 内容要求 （ⅰ）理解导数的概念及其几何意义，了解函数的可导性与连续性之间的关系。 （ⅱ）了解导数作为函数变化率的实际意义，会用导数表达科学技术中一些量的变化率。 Ⅱ 基本题型 （ⅰ）用导数定义推证简单初等函数的导数公式 1． 用导数定义求证下列导数公式，并记忆下列公式（每题4分） （1）0)(='C （2）21 )1(x x - =' （3）x x 21)(=' （4）x x sin )(cos -=' （5）a a a x x ln )(=' （6）1 )(-='μμμx x （ⅱ）确定简单基本初等函数在某点处的切线方程和法线方程 2．（6分）求x y ln =在)0,1(点处的切线方程及法线方程。 解：x y 1' = ，1)1(' ==k y ，所以 切线方程为1-=x y 法线方程为1+-=x y 3．（6分）求x x y = 在)1,1(点处的切线方程。 解：4 3 x y =，41 ' 43-=x y ，4 3)1(' ==k y 切线方程为1)1(43+-= x y ，即4 143+=x y （ⅲ）科技中一些量变化率的导数表示 4．填空题（每题4分） （1）若物体的温度T 与时间t 的函数关系为)(t T T =，则该物体的温度随时间的变化 速度为 )(' t T （2）若某地区t 时刻的人口数为)(t N ，则该地区人口变化速度为 )(' t N Ⅲ 疑难题型 （ⅰ）分段函数在分段点处的导数计算 5. 讨论下列函数在0=x 处的连续性与可导性 （1）（7分）|sin |x y = 函数与导数专题复习 类型一 导数的定义 运算及几何意义 例1：已知函数)(x f 的导函数为)('x f ，且满足x xf x f ln )1(2)(' +=，则=)1('f （ ） A ．-ｅ B.-1 C.1 D.e 解：x f x f 1)1(2)(''+=，1)1(1)1(2)1('''-=∴+=f f f 【评析与探究】求值常用方程思想，利用求导寻求)('x f 的方程是求解本题的关键。 变式训练1 曲线33+-=x x y 在点（1,3）处的切线方程为 类型二 利用导数求解函数的单调性 例2：d cx bx x x f +++= 233 1)(何时有两个极值，何时无极值？)(x f 恒增的条件是什么？ 解：,2)(2'c bx x x f ++=当0442>-=?c b 时， 即c b >2时，0)('=x f 有两个异根2,1x x ，由)('x f y =的图像知，在2,1x x 的左右两侧)('x f 异号，故2,1x x 是极值点，此时)(x f 有两个极值。 当c b =2时，0)('=x f 有实数根0x ，由)('x f y =的图像知，在0x 左右两侧)(' x f 同号，故0x 不是)(x f 的极值点 当c b <2时，0)(' =x f 无根，当然无极值点 综上所述，当时c b ≤2，)(x f 恒增。 【评析与探究】①此题恒增条件c b ≤2易掉“=”号，②c b =2 时，根0x 不是极值点也易错。 变式训练2 已知函数b x x g ax x x f +=+=232)(,)(，它们的图像在1=x 处有相同的切线 ⑴求函数)(x f 和)(x g 的解析式； 肥东锦弘中学2014届高三二轮复习专题二——函数与导数 一 函数的概念 1 函数) 12(log 1)(2 1+=x x f 的定义域是 2 函数)(x f 的定义域是][2,0，则函数x x f x g ln )2()(=的定义域是 3 函数?????<+≥=4 ),1(4,)21()(x x f x x f x ，则)5log 1(2+f 的值为 4 求下列函数的值域 （1）1(0)y x x x =+>； （2）4 32++=x x x y （3）2552+++=x x x y ； （4）22232(0)(1) k k y k k ++=>+ 5 设函数2()2()g x x x R =-∈，()4()()()()g x x x g x f x g x x x g x +++-=+-a a a x g x f x x 且1≠a ，若a g =)2(，则=)2(f 3 已知定义在R 的函数)(x f ，且函数)3(-=x f y 的图像关于点)(0,3对称，当0≥x 时，x x x f 2)(2+=，若)()2(2a f a f >-，则实数a 的取值范围 4 设函数1 sin )1()(22+++=x x x x f 的最大值是M ，最小值是m ,则=+m M 5 已知定义在R 上的偶函数)(x f 满足)2()()4(f x f x f +=+,且在区间[0,2]上是减函数,有下列命题: (1)0)2(=f ； (2) 函数)(x f 的图象关于直线4-=x 对称; (3)函数)(x f 在（8,10）上单调递增; (4)若关于x 的方程m x f =)(在区间[-6,2]的两根为21,x x ,则这两根之和为-8. 第2讲导数及其应用 配套作业 一、选择题 1．(2018·成都模拟)已知函数f (x )＝x 3 －3ax ＋14 ，若x 轴为曲线y ＝f (x )的切线，则a 的值为() A.12B ．－12 C ．－34D. 14 答案 D 解析 f ′(x )＝3x 2 －3a ，设切点坐标为(x 0,0)，则 ??? ?? x30－3ax0＋14＝0，3x2 0－3a ＝0，解得????? x0＝1 2，a ＝1 4， 故选D. 2．(2018·赣州一模)函数f (x )＝12 x 2 －ln x 的递减区间为() A ．(－∞，1) B ．(0,1) C ．(1，＋∞) D．(0，＋∞) 答案 B 解析 f (x )的定义域是(0，＋∞)， f ′(x )＝x －1 x ＝ x2－1 x ， 令f ′(x )＜0，解得0＜x ＜1， 故函数f (x )在(0,1)上递减．故选B. 3．(2018·安徽示范高中二模)已知f (x )＝ln x x ，则() A ．f (2)＞f (e)＞f (3) B ．f (3)＞f (e)＞f (2) C ．f (3)＞f (2)＞f (e) D ．f (e )＞f (3)＞f (2) 答案 D 解析 f (x )的定义域是(0，＋∞)， 因为f ′(x )＝1－ln x x2 ，所以x ∈(0，e)，f ′(x )>0； x ∈(e ，＋∞)，f ′(x )<0， 故x ＝e 时，f (x )max ＝f (e)， 而f (2)＝ln 22＝ln 86，f (3)＝ln 33＝ln 9 6 ， f (e)>f (3)>f (2)．故选D. 4．(2018·安徽芜湖模拟)设函数f (x )在R 上可导，其导函数为f ′(x )，且函数y ＝(1 第二章 函数与导数第12课时 导数在研究函数中的应用 第三章 (对应学生用书(文)、(理)30～32页 ) , 1. (选修22P 28例1改编)函数f(x)＝x 3 －15x 2 －33x ＋6的单调减区间为______________． 答案：(－1，11) 解析：f′(x)＝3x 2 －30x －33＝3(x －11)(x ＋1)，由(x －11)(x ＋1)<0，得单调减区间为(－1，11)．亦可填写闭区间或半开半闭区间． 2. (选修22P 34习题3改编)若函数f(x)＝e x －ax 在x ＝1处取到极值，则a ＝________． 答案：e 解析：由题意，f ′(1)＝0，因为f′(x)＝e x －a ，所以a ＝e. 3. (选修22P 34习题8)函数y ＝x ＋sinx ，x ∈[0，2π]的值域为________． 答案：[0，2π] 解析：由y′＝1＋cosx ≥0，所以函数y ＝x ＋sinx 在[0，2π]上是单调增函数，所以值域为[0，2π]． 4. (原创)已知函数f(x)＝－12x 2 ＋blnx 在区间[2，＋∞)上是减函数，则b 的取值范 围是________． 答案：(－∞，4] 解析：f′(x)＝－x ＋b x ≤0在[2，＋∞)上恒成立，即b≤x 2 在[2，＋∞)上恒成立． 5. (选修22P 35例1改编)用长为90cm 、宽为48cm 的长方形铁皮做一个无盖的容器，先在四角分别截去一个小正方形，然后把四边翻折90°角，再焊接而成，则该容器的高为________cm 时，容器的容积最大． 答案：10 解析：设容器的高为xcm ，即小正方形的边长为xcm ，该容器的容积为V ，则V ＝(90－ 2x)(48－2x)x ＝4(x 3－69x 2＋1080x)，0 第二章函数与导数第3课时函数的单调性第三章(对应学生用书(文)、(理)11～12页) 1. (必修1P54测试4)已知函数y＝f(x)的图象如图所示，那么该函数的单调减区间是 ________． 答案：[－3，－1]和[1，2] 2. (必修1P 44习题2改编)下列函数中，在区间(0，2)上是单调增函数的是________．(填序号) ① y ＝1－3x ；② y＝－1x ；③ y＝x 2 ＋1；④ y＝|x ＋1|. 答案：②③④ 3. (必修1P 44习题4改编)函数y ＝f(x)是定义在[－2，2]上的单调减函数，且f(a ＋1) 1. 增函数和减函数 一般地，设函数f(x)的定义域为I： 如果对于定义域I内某个区间D上的任意两个自变量的值x1、x2，当x1 2015专题五：函数与导数 在解题中常用的有关结论（需要熟记）： (1)曲线()y f x =在0x x =处的切线的斜率等于0()f x '，切线方程为000()()()y f x x x f x '=-+ (2)若可导函数()y f x =在0x x =处取得极值，则0()0f x '=。反之，不成立。 (3)对于可导函数()f x ，不等式()f x '0>0<（）的解集决定函数()f x 的递增（减）区间。 (4)函数()f x 在区间I 上递增（减）的充要条件是：x I ?∈()f x '0≥(0)≤恒成立 (5)函数()f x 在区间I 上不单调等价于()f x 在区间I 上有极值，则可等价转化为方程 ()0f x '=在区间I 上有实根且为非二重根。 （若()f x '为二次函数且I=R ，则有0?>）。 (6)()f x 在区间I 上无极值等价于()f x 在区间在上是单调函数，进而得到()f x '0≥或 ()f x '0≤在I 上恒成立 (7)若x I ?∈，()f x 0>恒成立，则min ()f x 0>; 若x I ?∈，()f x 0<恒成立，则max ()f x 0< (8)若0x I ?∈，使得0()f x 0>，则max ()f x 0>；若0x I ?∈，使得0()f x 0<，则min ()f x 0<. (9)设()f x 与()g x 的定义域的交集为D 若x ?∈D ()()f x g x >恒成立则有[]min ()()0f x g x -> (10)若对11x I ?∈、22x I ∈，12()()f x g x >恒成立，则min max ()()f x g x >. 若对11x I ?∈，22x I ?∈，使得12()()f x g x >,则min min ()()f x g x >. 若对11x I ?∈，22x I ?∈，使得12()()f x g x <，则max max ()()f x g x <. （11）已知()f x 在区间1I 上的值域为A,，()g x 在区间2I 上值域为B ， 若对11x I ?∈,22x I ?∈，使得1()f x =2()g x 成立，则A B ?。 (12)若三次函数f(x)有三个零点，则方程()0f x '=有两个不等实根12x x 、，且极大值大 于0，极小值小于0. (13)证题中常用的不等式: ① ln 1(0)x x x ≤->② ln +1(1)x x x ≤>-（）③ 1x e x ≥+ ④ 1x e x -≥-⑤ ln 1 (1)12 x x x x -<>+⑥ 22 ln 11(0)22x x x x <-> 课时作业(四) 基本初等函数、函数与方程及函数的应用 [授课提示：对应学生用书第77页] 1．已知函数f (x )＝(m 2 －m －5)x m 是幂函数，且在x ∈(0，＋∞)上为增函数，则实数m 的值是( ) A ．－2 B ．4 C ．3 D ．－2或3 解析：f (x )＝(m 2 －m －5)x m 是幂函数?m 2 －m －5＝1?m ＝－2或m ＝3.又在x ∈(0，＋∞)上是增函数，所以m ＝3. 答案：C 2．函数y ＝a x ＋2 －1(a >0且a ≠1)的图象恒过的点是( ) A ．(0,0) B ．(0，－1) C ．(－2,0) D ．(－2，－1) 解析：法一：因为函数y ＝a x (a >0，a ≠1)的图象恒过点(0,1)，将该图象向左平移2个单位，再向下平移1个单位得到y ＝a x ＋2 －1(a >0，a ≠1)的图象，所以y ＝a x ＋2 －1(a >0，a ≠1) 的图象恒过点(－2,0)，选项C 正确． 法二：令x ＋2＝0，x ＝－2，得f (－2)＝a 0 －1＝0，所以y ＝a x ＋2 －1(a >0，a ≠1)的图 象恒过点(－2,0)，选项C 正确． 答案：C 3．(2017·大同二模)某种动物的繁殖数量y (单位：只)与时间x (单位：年)的关系式为 y ＝a log 2(x ＋1)，若这种动物第一年有100只，则到第7年它们发展到( ) A ．300只 B ．400只 C ．500只 D ．600只 解析：由题意，得100＝a log 2(1＋1)，解得a ＝100，所以y ＝100log 2(x ＋1)，当x ＝7时，y ＝100log 2(7＋1)＝300，故到第7年它们发展到300只． 答案：A 4．(2017·安徽省两校阶段性测试)函数y ＝x 2ln|x ||x | 的图象大致是( ) （通用版）高考数学复习专题二函数与导数2.1函数的概念、图象和 性质练习理 命题角度1函数的概念及其表示 高考真题体验·对方向 1.(2017山东·1)设函数y=的定义域为A,函数y=ln(1-x)的定义域为B,则A∩B=() A.(1,2) B.(1,2] C.(-2,1) D.[-2,1) 答案 D 解析由4-x2≥0,得A=[-2,2],由1-x>0,得B=(-∞,1),故A∩B=[-2,1).故选D. 2.(2014江西·3)已知函数f(x)=5|x|,g(x)=ax2-x(a∈R),若f[g(1)]=1,则a=() A.1 B.2 C.3 D.-1 答案 A 解析由题意可知f[g(1)]=1=50,得g(1)=0, 则a-1=0,即a=1.故选A. 3.(2019江苏·4)函数y=的定义域是. 答案[-1,7] 解析要使式子有意义, 则7+6x-x2≥0, 解得-1≤x≤7. 典题演练提能·刷高分 1.(2019江西新余一中一模)已知f(x)=,则函数f(x)的定义域为() A.(-∞,3) B.(-∞,2)∪(2,3] C.(-∞,2)∪(2,3) D.(3,+∞) 答案 C 解析要使函数f(x)有意义,则 即x<3,且x≠2, 即函数的定义域为(-∞,2)∪(2,3),故选C. 2.设函数f(x)=log2(x-1)+,则函数f的定义域为() A.(1,2] B.(2,4] C.[1,2) D.[2,4) 答案 B 解析f(x)的定义域为?1 第二章 函数与导数第1课时 函数及其表示 1. 下列对应f 是从集合A 到集合B 的函数有________个． ① A ＝N ，B ＝N *，f ：x →y ＝|x －2|； ② A ＝{1，2，3}，B ＝R ，f(1)＝f(2)＝3，f(3)＝4； ③ A ＝[－1，1]，B ＝{0}，f ：x →y ＝0. 答案：2 2. 已知函数y ＝f(x)，集合A ＝{(x ，y)|y ＝f(x)}，B ＝{(x ，y)|x ＝a ，y ∈R }，其中a 为常数，则集合A ∩B 的元素有________个． 答案：0或1 解析：设函数y ＝f(x)的定义域为D ，则当a ∈D 时，A ∩B 中恰有1个元素；当a ?D 时，A ∩B 中没有元素． 3. 若f(x ＋1)＝x ＋1，则f(x)＝___________． 答案：x 2－2x ＋2(x ≥1) 解析：令t ＝x ＋1，则x ＝(t －1)2，所以f(t)＝(t －1)2＋1. 4. 已知函数φ(x)＝f(x)＋g(x)，其中f(x)是x 的正比例函数，g(x)是x 的反比例函数，且φ????13＝16，φ(1)＝8，则φ(x)＝________． 答案：3x ＋5 x (x ≠0) 解析：由题可设φ(x)＝ax ＋b x ，代入φ????13＝16，φ(1)＝8，得a ＝3，b ＝5. 5. 已知函数f(x)＝3x －1，g(x)＝? ????x 2－1，x ≥0，2－x ，x<0.若x ≥1 3，则g(f(x))＝________． 答案：9x 2－6x 解析：当x ≥1 3 时，f ()x ≥0，所以g(f(x))＝(3x －1)2－1＝9x 2－6x. 6. 工厂生产某种产品，次品率p 与日产量x(万件)间的关系为p ＝? ?? 1 6－x ，0 第二章 导数与微分答案 第一节 导数概念 1．填空题. （1） ()'f 0= 0； （2） (2, 4) （3） 1 . （4） =a 2 ，=b -1 . 2．选择题. （1）B ； （2）B ； （3） C ； （4）D ； （5） B ； （6）B 3．解 令)(t v 表示在t 时刻的瞬时速度，由速度与位移的关系知 ()().5)21(lim 2 ) 22(lim 22lim )2()2(22222' =++=-+-+=--==→→→t t t t t s t s s v t t t 4．设()? x 在x a =处连续，()()()f x x a x =-?， 求()'f a ；若)(||)(x a x x g ?-=，()x g 在x a =处可导吗？ 解（1）因为()? x 在x a =处连续， 故)()(lim a x a x ??=→，所以 ()()()).()(lim 0 )(lim lim )('a x a x x a x a x a f x f a f a x a x a x ???==---=--=→→→ （2）类似于上面推导知 ()()()),(0 )(lim lim )(' a a x x a x a x a g x g a g a x a x ??=---=--=++ →→+ ()()()).(0)(lim lim )(' a a x x a x a x a g x g a g a x a x ??-=----=--=--→→- 可见当()0=a ?时，()0)(' ==a a g ?；当()0≠a ?时，())(' ' a g a g -+≠， 故这时()x g 在x a =处不可导。 5．求曲线y x =-43在点()12,-处的切线方程和法线方程. 解 根据导数的几何意义知道，所求切线的斜率为 ,4|4|131'1=====x x x y k 从而所求切线方程为 ),1(4)2(-=--x y 即 64-=x y .2021新高考数学二轮总复习专题二函数与导数2.1函数概念性质图象专项练学案含解析.docx
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