《高考一本解决方案》2016年理科数学考纲专题解读+考点题组训练:专题五 导数及其应用 WORD版含答案.doc
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1、高考资源网() 您身边的高考专家(2015陕西,15,易)设曲线yex在点(0,1)处的切线与曲线y(x0)上点P处的切线垂直,则P的坐标为_【解析】设P(x0,y0)(x00),由yex,得yex,y|x01.由y,得y,1,x01或x01(舍去),y01,点P的坐标为(1,1)【答案】(1,1)1(2011江西,4,易)若f(x)x22x4ln x,则f(x)0的解集为()A(0,) B(1,0)(2,)C(2,) D(1,0)【答案】Cf(x)的定义域为(0,),又由f (x)2x20,解得1x2,所以f(x)0的解集为(2,)2(2011大纲全国,8,中)曲线ye2x1在点(0,2)处
2、的切线与直线y0和yx围成的三角形的面积为()A. B. C. D1【答案】Ay2e2x,曲线在点(0,2)处的切线斜率k2,切线方程为y2x2,该直线与直线y0和yx围成的三角形如图所示,其中直线y2x2与yx的交点A,所以三角形面积S1,故选A.3(2012广东,12,易)曲线yx3x3在点(1,3)处的切线方程为_【解析】y3x21,y在点(1,3)处的切线斜率k2,由点斜式方程,得切线方程为y32(x1),即2xy10.【答案】2xy104(2014广东,10,易)曲线ye5x2在点(0,3)处的切线方程为_【解析】y5e5x,ky|x05,故所求切线方程为y35x,即5xy30.【答
3、案】5xy305(2014江苏,11,中)在平面直角坐标系xOy中,若曲线yax2(a,b为常数)过点P(2,5),且该曲线在点P处的切线与直线7x2y30平行,则ab的值是_【解析】因为曲线yax2过点P(2,5),所以4a5.又y2ax,且曲线在点P(2,5)处的切线与直线7x2y30平行,所以4a.由解得所以ab3.【答案】36(2013北京,18,13分,中)设L为曲线C:y在点(1,0)处的切线(1)求L的方程;(2)证明:除切点(1,0)之外,曲线C在直线L的下方解:(1)设f(x),则f (x).所以切线的斜率kf (1)1,所以L的方程为yx1.(2)证明:令g(x)x1f(x
4、),则除切点之外,曲线C在直线L的下方等价于g(x)0(x0,x1)g(x)满足g(1)0,且g(x)1f(x).当0x1时,x210,ln x0,所以g(x)0,故g(x)单调递减;当x1时,x210,ln x0,所以g(x)0,故g(x)单调递增所以,g(x)g(1)0(x0,x1)所以除切点之外,曲线C在直线L的下方考向1导数的运算1基本初等函数的导数公式原函数导函数f(x)C(C为常数)f(x)0f(x)x(Q*)f(x)x1f(x)sin xf(x)cos xf(x)cos xf(x)sin xf(x)axf(x)axln a(a0)f(x)exf(x)exf(x)logaxf(x)
5、(a0,且a1)f(x)ln xf(x)2.运算法则(1)导数的运算法则f(x)g(x)f(x)g(x);f(x)g(x)f(x)g(x)f(x)g(x);(g(x)0)(2)复合函数的求导法则yf(u(x)的导数为yxyuux. (1)分析清楚复合函数的复合关系,确定出内函数与外函数,适当选定中间变量,由外向内逐层求导,做到不重不漏(2)特别要注意的是中间变量的系数,避免出现(cos 2x)sin 2x的错误 (1)(2014大纲全国,7)曲线yxex1在点(1,1)处切线的斜率等于()A2e Be C2 D1(2)(2015浙江温州高三月考,5)已知函数f(x)的导函数f(x),且满足f(
6、x)2xf(1)ln x,则f(1)()Ae B1 C1 De(3)(2013江西,13)设函数f(x)在(0,)内可导,且f(ex)xex,则f(1)_【解析】(1)yxex1x(ex1)(1x)ex1,曲线在点(1,1)处的切线斜率为y|x12.故选C.(2)f(x)2xf(1)ln x,f(x)2xf(1)(ln x)2f(1),f(1)2f(1)1,即f(1)1.(3)令tex,故xln t,f(t)ln tt,即f(x)ln xx,f(x)1,f(1)2.【答案】(1)C(2)B(3)2【点拨】解题(2)时注意弄清f(1)为常数而非变量;解题(3)时先换元求解析式,然后再求导 导数运
7、算的原则和方法(1)原则:先化简解析式,再求导(2)方法:连乘积形式:先展开化为多项式的形式,再求导;分式形式:观察函数的结构特征,先化为整式函数或较为简单的分式函数,再求导;对数形式:先化为和、差的形式,再求导;根式形式:先化为分数指数幂的形式,再求导;三角形式:先利用三角函数公式转化为和或差的形式,再求导;复合函数:由外向内,层层求导要牢记导数公式和导数的四则运算法则,切忌记混公式法则(2015江西九江月考,15)给出定义:若函数f(x)在D上可导,即f(x)存在,且导数f(x)在D上也可导,则称f(x)在D上存在二阶导数,记为f(x)f(x),若f(x)0在D上恒成立,则称f(x)在D上
8、为凸函数以下四个函数在上是凸函数的是_(把你认为正确的序号都填上)f(x)sin xcos x;f(x)ln x2x;f(x)x32x1;f(x)xex.【解析】由知,f(x)cos xsin x,则f(x)sin xcos xsin0),则f(x)0在区间上恒成立;由知,f(x)3x22,则f(x)6x0在区间上恒成立,故中的函数不是凸函数【答案】考向2导数的几何意义及其应用导数的几何意义函数f(x)在xx0处的导数f (x0)的几何意义是在曲线yf(x)上点P(x0,f(x0)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yf(x0)f (x0)(xx0)
9、“过某点”与“在某点”的区别:曲线yf(x)“在点P(x0,y0)处的切线”与“过点P(x0,y0)的切线”的区别:前者P(x0,y0)为切点,而后者P(x0,y0)不一定为切点(1)(2014课标,8)设曲线yaxln(x1)在点(0,0)处的切线方程为y2x,则a()A0 B1 C2 D3(2)(2015山东威海质检,7)已知函数f(x)xln x,若直线l过点(0,1),并且与曲线yf(x)相切,则直线l的方程为()Axy10 Bxy10Cxy10 Dxy10(3)(2014江西,13)若曲线yex上点P处的切线平行于直线2xy10,则点P的坐标是_(4)(2015河南郑州模拟,12)已
10、知点P在曲线y上,为曲线在点P处的切线的倾斜角,则的取值范围是_【解析】(1)ya,由题意得y|x02,即a12,a3.(2)点(0,1)不在曲线f(x)xln x上,设切点为(x0,y0)又f(x)1ln x,解得x01,y00.切点为(1,0),f(1)1ln 11.直线l的方程为yx1,即xy10.故选B.(3)设P(x0,y0),yex,yex,点P处的切线斜率为kex02,x0ln 2,x0ln 2,y0eln 22,点P的坐标为(ln 2,2)(4)y,y.ex0,ex2,y1,0),tan 1,0)又0,),.【答案】(1)D(2)B(3)(ln 2,2)(4)【点拨】解题(1)
11、时注意弄清点(0,0)在曲线上;解题(2)时注意弄清过曲线“在某点”和“过某点”的曲线的切线的区别;解题(3)的关键是弄清曲线在点P处的导数与直线斜率之间的关系;解题(4)时注意正切函数在的图象与其正切值之间的对应关系 与导数几何意义有关问题的常见类型及解题策略(1)已知切点求切线方程解决此类问题的步骤为:求出函数yf(x)在点xx0处的导数,即曲线yf(x)在点P(x0,f(x0)处切线的斜率;由点斜式求得切线方程为yy0f(x0)(xx0)(2)已知斜率求切点:已知斜率k,求切点(x1,f(x1),即解方程f(x1)k.(3)求切线倾斜角的取值范围:先求导数的取值范围,即确定切线斜率的取值
12、范围,然后利用正切函数的单调性解决(2015河北石家庄一模,14)已知点P为曲线C:yx22x3上的点,且曲线C在点P处切线倾斜角的取值范围为,则点P横坐标的取值范围是_【解析】设P(x0,y0),P点处切线倾斜角为,则0tan 1,由f(x)x22x3,得f(x)2x2,令02x021,得1x0.【答案】1(2015江西赣州高三期末,5)已知t为实数,f(x)(x24)(xt)且f(1)0,则t等于()A0 B1 C. D2【答案】C依题意得,f(x)2x(xt)(x24)3x22tx4,f(1)32t40,即t.2(2014河南平顶山模拟,8)点P是曲线x2yln x0上的任意一点,则点P
13、到直线yx2的最小距离为()A1 B. C. D.【答案】D将x2yln x0变形为yx2ln x(x0),则y2x.令y1,则x1或x(舍),可知函数yx2ln x的斜率为1的切线的切点横坐标为x1,纵坐标为y1.故切线方程为xy0.则点P到直线yx2的最小距离即切线方程xy0与yx2的两平行线间的距离,d.方法点拨:解答本题的关键是将点到直线的最小距离转化为两平行线间的距离3(2015云南昆明一中调研,9)若曲线f(x)acos x与曲线g(x)x2bx1在交点(0,m)处有公切线,则ab()A1 B0 C1 D2【答案】C依题意得,f(x)asin x,g(x)2xb,于是有f(0)g(
14、0),即asin 020b,故b0,又有mf(0)g(0),则ma1,因此ab1,选C.4(2015山西大同质检,7)已知a为常数,若曲线yax23xln x存在与直线xy10垂直的切线,则实数a的取值范围是()A. B.C1,) D(,1【答案】A由题意知曲线上存在某点的导数为1,所以y2ax31有正根,即2ax22x10有正根当a0时,显然满足题意;当a0时,需满足0,解得a0)上任意一点处的切线斜率为k,若k的最小值为4,则此时该切点的坐标为()A(1,1) B(2,3)C(3,1) D(1,4)【答案】Ayx2aln x的定义域为(0,),由导数的几何意义知y2x24,即a2,当且仅当
15、x1时等号成立,代入曲线方程得y1,故所求的切点坐标是(1,1)6(2015河南新乡质检,12)过点A(2,1)作曲线f(x)x33x的切线最多有()A3条 B2条 C1条 D0条【答案】A由题意得,f(x)3x23,设切点为(x0,x3x0),那么切线的斜率为k3x3,利用点斜式方程可知切线方程为y(x3x0)(3x3)(xx0),将点A(2,1)代入可得关于x0的一元三次方程2x6x50.令y2x6x5,则y6x12x0.由y0得x00或x02.当x00时,y50;x02时,y30.所以方程2x6x50有3个解故过点A(2,1)作曲线f(x)x33x的切线最多有3条,故选A.方法点拨:曲线
16、yf(x)过点(x0,y0)(点不在曲线yf(x)上)的切线方程的求解步骤:(1)设出切点坐标P(x1,f(x1);(2)写出过P(x1,f(x1)的切线方程为yf(x1)f(x1)(xx1);(3)将点P的坐标(x0,y0)代入切线方程,求出x1;(4)将x1的值代入方程yf(x1)f(x1)(xx1)可得过点P(x0,y0)的切线方程7(2015广东惠州质检,11)曲线y5ex3在点(0,2)处的切线方程为_【解析】由y5ex3得,y5ex,所以切线的斜率ky|x05,所以切线方程为y25(x0),即5xy20.【答案】5xy208(2014湖北武汉三模,14)已知曲线f(x)xn1(nN
17、*)与直线x1交于点P,设曲线yf(x)在点P处的切线与x轴交点的横坐标为xn,则log2 015x1log2 015x2log2 015x2 014的值为_【解析】f(x)(n1)xn,kf(1)n1,点P(1,1)处的切线方程为y1(n1)(x1),令y0,得x1,即xn,x1x2x2 014,则log2 015x1log2 015x2log2 015x2 014log2 015(x1x2x2 014)log2 0151.【答案】19(2015河北唐山一中月考,20,12分)已知函数f(x)ax33x26ax11,g(x)3x26x12和直线m:ykx9,且f(1)0.(1)求a的值;(2
18、)是否存在k,使直线m既是曲线yf(x)的切线,又是曲线yg(x)的切线?如果存在,求出k的值;如果不存在,请说明理由解:(1)由已知得f (x)3ax26x6a,f(1)0,3a66a0,a2.(2)存在由已知得,直线m恒过定点(0,9),若直线m是曲线yg(x)的切线,则设切点为(x0,3x6x012)g(x0)6x06,切线方程为y(3x6x012)(6x06)(xx0),将(0,9)代入切线方程,解得x01.当x01时,切线方程为y9;当x01时,切线方程为y12x9.由(1)知f(x)2x33x212x11,由f(x)0得6x26x120,解得x1或x2.在x1处,yf(x)的切线方
19、程为y18;在x2处,yf(x)的切线方程为y9,yf(x)与yg(x)的公切线是y9.由f (x)12得6x26x1212,解得x0或x1.在x0处,yf(x)的切线方程为y12x11;在x1处,yf(x)的切线方程为y12x10,yf(x)与yg(x)的公切线不是y12x9.综上所述,yf(x)与yg(x)的公切线是y9,此时k0.1(2015课标,12,难)设函数f(x)是奇函数f(x)(xR)的导函数,f(1)0,当x0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,)【答案】A设h(x
20、).f(x)是奇函数,f(x)f(x),h(x)h(x)h(x)是偶函数xf(x)f(x)0,h(x)0.h(x)在(0,)上为减函数,在(,0)上为增函数,且h(1)0,如图所示,可知满足f(x)0的x的取值范围是(,1)(0,1)思路点拨:构造函数h(x),并判断其奇偶性和单调性,最后数形结合求解不等式2(2015课标,12,难)设函数f(x)ex(2x1)axa,其中a1,若存在唯一的整数x0使得f(x0)0,f(x)0成立,求a的取值范围解:(1)由题意知,函数f(x)的定义域为(1,),f(x)a(2x1),令g(x)2ax2axa1,x(1,)(i)当a0时,g(x)1,此时f(x
21、)0,函数f(x)在(1,)单调递增,无极值点;(ii)当a0时,a28a(1a)a(9a8)当0a时,0,g(x)0,f(x)0,函数f(x)在(1,)单调递增,无极值点;当a时,0,设方程2ax2axa10的两根为x1,x2(x1x2),因为x1x2,所以x1,x2,由g(1)10,可得1x1.所以当x(1,x1)时,g(x)0,f(x)0,函数f(x)单调递增;当x(x1,x2)时,g(x)0,f(x)0,函数f(x)单调递减;当x(x2,)时,g(x)0,f(x)0,函数f(x)单调递增所以函数有两个极值点(iii)当a0时,0,由g(1)10,可得x11,当x(1,x2)时,g(x)
22、0,f(x)0,函数f(x)单调递增;当x(x2,)时,g(x)0,f(x)0,函数f(x)单调递减所以函数有一个极值点综上所述,当a0时,函数f(x)有一个极值点;当0a时,函数f(x)无极值点;当a时,函数f(x)有两个极值点(2)由(1)知,()当0a时,函数f(x)在(0,)上单调递增因为f(0)0,所以x(0,)时,f(x)0,符合题意;()当a1时,由g(0)0,得x20,所以函数f(x)在(0,)上单调递增,又f(0)0,所以x(0,)时,f(x)0,符合题意;()当a1时,由g(0)0,可得x20.所以x(0,x2)时,函数f(x)单调递减;因为f(0)0,所以x(0,x2)时
23、,f(x)0,不合题意;()当a0时,设h(x)xln(x1)因为x(0,)时,h(x)10,所以h(x)在(0,)上单调递增因此当x(0,)时,h(x)h(0)0,即ln(x1)x.可得f(x)xa(x2x)ax2(1a)x.当x1时,ax2(1a)x0.此时f(x)0,不合题意综上所述,a的取值范围是0,14(2015课标,21,12分,难)设函数f(x)emxx2mx.(1)证明:f(x)在(,0)单调递减,在(0,)单调递增;(2)若对于任意x1,x21,1,都有|f(x1)f(x2)|e1,求m的取值范围解:(1)证明:f(x)m(emx1)2x.若m0,则当x(,0)时,emx10
24、,f(x)0.若m0,f(x)0;当x(0,)时,emx10.所以,f(x)在(,0)单调递减,在(0,)单调递增(2)由(1)知,对任意的m,f(x)在1,0单调递减,在0,1单调递增,故f(x)在x0处取得最小值所以对于任意x1,x21,1,|f(x1)f(x2)|e1的充要条件是即设函数g(t)ette1,则g(t)et1.当t0时,g(t)0时,g(t)0.故g(t)在(,0)单调递减,在(0,)单调递增又g(1)0,g(1)e12e1时,由g(t)的单调性得,g(m)0,即emme1;当m0,即emme1.综上,m的取值范围是1,15(2015课标,21,12分,难)已知函数f(x)
25、x3ax,g(x)ln x.(1)当a为何值时,x轴为曲线yf(x)的切线;(2)用min(m,n)表示m,n中的最小值,设函数h(x)minf(x),g(x)(x0),讨论h(x)零点的个数解:(1)f (x)3x2a.设曲线yf(x)与x轴相切于点(x0,0),则f(x0)0,f(x0)0,即解得x0,a.因此,当a时,x轴为曲线yf(x)的切线(2)当x(1,)时,g(x)ln x0,从而h(x)minf(x),g(x)g(x)0,故h(x)在(1,)无零点当x1时,若a,则f(1)a0,h(1)minf(1),g(1)g(1)0,故x1是h(x)的零点若a,则f(1)0,h(1)min
26、f(1),g(1)f(1)0.所以只需考虑f(x)在(0,1)的零点个数()若a3或a0,则f(x)3x2a在(0,1)无零点,故f(x)在(0,1)单调而f(0),f(1)a,所以当a3时,f(x)在(0,1)有一个零点;当a0时,f(x)在(0,1)没有零点()若3a0,即a0,f(x)在(0,1)无零点;若f 0,即a,则f(x)在(0,1)有唯一零点;若f 0,即3a,由于f(0),f(1)a,所以当a时,f(x)在(0,1)有两个零点;当3或a时,h(x)有一个零点;当a或a时,h(x)有两个零点;当a时,h(x)有三个零点6(2015安徽,21,13分,难)设函数f(x)x2axb
27、.(1)讨论函数f(sin x)在内的单调性并判断有无极值,有极值时求出极值;(2)记f0(x)x2a0xb0,求函数|f(sin x)f0(sin x)|在上的最大值D;(3)在(2)中,取a0b00,求zb满足条件D1时的最大值解:(1)f(sin x)sin2xasin xbsin x(sin xa)b,x.f(sin x)(2sin xa)cos x,x.因为x,所以cos x0,22sin x2.当a2,bR时,函数f(sin x)在内单调递增,无极值;当a2,bR时,函数f(sin x)在内单调递减,无极值;对于2a2,在内存在唯一的x0,使得2sin x0a,当xx0时,函数f(
28、sin x)单调递减;当x0x时,函数f(sin x)单调递增,因此,2a2,bR时,函数f(sin x)在x0处有极小值f(sin x0)f b.(2)当x时,|f(sin x)f0(sin x)|(a0a)sin xbb0|aa0|bb0|,当(a0a)(bb0)0时,取x,等号成立;当(a0a)(bb0)0时,取x,等号成立由此可知,|f(sin x)f0(sin x)|在上的最大值为D|aa0|bb0|.(3)D1即为|a|b|1,此时0a21,1b1,从而zb1.取a0,b1,则|a|b|1,并且zb1.由此可知,zb满足条件D1的最大值为1.1(2013浙江,8,中)已知e为自然对
29、数的底数,设函数f(x)(ex1)(x1)k(k1,2),则()A当k1时,f(x)在x1处取到极小值B当k1时,f(x)在x1处取到极大值C当k2时,f(x)在x1处取到极小值D当k2时,f(x)在x1处取到极大值【答案】C当k1时,f(x)(ex1)(x1),f(x)xex1,f(1)0,故A,B错;当k2时,f(x)(ex1)(x1)2,f(x)(x21)ex2x2(x1)(x1)ex2,故f(x)0有一根为x11,另一根x2(0,1)当x(x2,1)时,f(x)0,f(x)递减;当x(1,)时,f(x)0,f(x)递增,f(x)在x1处取得极小值,故选C.2(2012重庆,8,中)设函
30、数f(x)在R上可导,其导函数为f(x),且函数y(1x)f(x)的图象如图所示,则下列结论中一定成立的是()A函数f(x)有极大值f(2)和极小值f(1)B函数f(x)有极大值f(2)和极小值f(1)C函数f(x)有极大值f(2)和极小值f(2)D函数f(x)有极大值f(2)和极小值f(2)【答案】D当x0.(1x)f(x)0,f(x)0,即f(x)在(,2)上是增函数当2x0.(1x)f(x)0,f(x)0,即f(x)在(2,1)上是减函数当1x2时,1x0,f(x)2时,1x0.(1x)f(x)0,即f(x)在(2,)上是增函数综上,f(2)为极大值,f(2)为极小值3(2014陕西,1
31、0,中)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()Ayx3x Byx3xCyx3x Dyx3x【答案】A根据题意,知所求函数在(5,5)上单调递减对于A,yx3x,yx2(x225),x(5,5),y0,则a的取值范围是()A(2,) B(1,)C(,2) D(,1)【答案】C方法一:由已知可知a0.f(x)3ax26x,令f(x)0,得x0或x.当a0时,函数f(x)在(,0)上单调递增,在上单调递减,在上单调递增,且f(0)10,故f(x)有小于0的零点,不合题意当a0且唯一,只需f 0,即
32、a24,a0;x时,f(x)0,注意f(0)1,f 0,则f(x)的大致图象如图所示不符合题意,排除A,B.当a时,f(x)4x26x2x(2x3),则当x时,f(x)0,x(0,)时,f(x)0,注意f(0)1,f ,则f(x)的大致图象如图所示不符合题意,排除D.5(2014课标,12,难)设函数f(x)sin.若存在f(x)的极值点x0满足xf(x0)2m2,则m的取值范围是()A(,6)(6,) B(,4)(4,)C(,2)(2,) D(,1)(1,)【答案】Cf (x)cos,由题意知,存在f(x)的极值点x0,则有f (x0)cos0,即k,kZ.则x0km,kZ.又x0满足xf(
33、x0)2m2,即m2,kZ,m2,kZ,即m23m2,kZ.m0,kZ.又存在x0满足xf(x0)2,m23,m24,m2或m0),f(x)x5.令f(x)0,解得x12,x23.当0x3时,f(x)0,故f(x)在(0,2),(3,)上为增函数;当2x3时,f(x)0,所以当x(0,2)时,f(x)0,函数yf(x)单调递增所以f(x)的单调递减区间为(0,2),单调递增区间为(2,)(2)由(1)知,k0时,函数f(x)在(0,2)内单调递减,故f(x)在(0,2)内不存在极值点;当k0时,设函数g(x)exkx,x0,)因为g(x)exkexeln k,当00,yg(x)单调递增故f(x
34、)在(0,2)内不存在两个极值点当k1时,得x(0,ln k)时,g(x)0,函数yg(x)单调递增所以函数yg(x)的最小值为g(ln k)k(1ln k)函数f(x)在(0,2)内存在两个极值点,当且仅当解得ek0时,g(x)0,求b的最大值;(3)已知1.414 20,g(x)0.当b2时,若x满足2exex2b2,即0xln(b1)时,g(x)0.而g(0)0,因此当0xln(b1)时,g(x)0,ln 20.692 8;当b1时,ln(b1)ln.g(ln)2(32)ln 20,ln 20(或f(x)0(或f(x)0(或0)恒成立,“”不能少必要时还需对“”进行检验(2014江西,1
35、8,12分)已知函数f(x)(x2bxb)(bR)(1)当b4时,求f(x)的极值;(2)若f(x)在区间上单调递增,求b的取值范围【解析】(1)由题意易知f(x)的定义域为.当b4时,f(x),由f(x)0得x2或x0.当x(,2)时,f(x)0,f(x)单调递增;当x时,f(x)0,f(x)单调递减,故f(x)在x2处取极小值f(2)0,在x0处取极大值f(0)4.(2)f(x),因为当x时,0(或f(x)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:(1)f (x)x2axb,由题意得即(2)由(1)得
36、,f(x)x2axx(xa)(a0),当x(,0)时,f(x)0;当x(0,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)(3)g(x)x2ax2,依题意,存在x(2,1),使不等式g(x)x2ax20成立,即x(2,1)时,a2即可,所以满足要求的a的取值范围是(,2)考向2利用导数研究函数的极值和最值1判断函数极值的方法一般地,当函数f(x)在点x0处连续时,(1)如果在x0附近的左侧f(x)0,右侧f(x)0,那么f(x0)是极大值;(2)如果在x0附近的左侧f(x)0,那么f(x0)是极小值 “极值点”不是点,若函数f(x)在x1处取得
37、极大值,则x1即为极大值点,极大值为f(x1);在x2处取得极小值,则x2为极小值点,极小值为f(x2)2求可导函数f(x)的极值的步骤(1)求导函数f (x);(2)求方程 f (x)0的根;(3)检验f (x)在方程f(x)0的根的左右两侧的函数值的符号,如果左正右负,那么函数yf(x)在这个根处取得极大值;如果左负右正,那么函数yf(x)在这个根处取得极小值,可列表完成f(x0)0是x0为f(x)的极值点的必要而非充分条件例如,f(x)x3,f(0)0,但x0不是极值点3函数的最值在闭区间a,b上的连续函数yf(x),在a,b上必有最大值与最小值在区间a,b上的连续函数yf(x),若有唯
38、一的极值点,则这个极值点就是最值点极值只能在定义域内部取得,而最值却可以在区间的端点取得,有极值的未必有最值,有最值的未必有极值;极值有可能成为最值,最值只要不在端点必定是极值(2014安徽,18,12分)设函数f(x)1(1a)xx2x3,其中a0.(1)讨论f(x)在其定义域上的单调性;(2)当x0,1时,求f(x)取得最大值和最小值时的x的值【思路导引】(1)利用导数运算公式求出函数f(x)的导数,求出导数为0时对应方程的根及由导数值的符号判断函数的单调性;(2)利用函数的单调性及分类讨论思想求最值【解析】(1)f(x)的定义域为(,),f(x)1a2x3x2.令f(x)0,得x1,x2
39、,x1x2,所以f (x)3(xx1)(xx2)当xx2时,f(x)0;当x1x0.故f(x)在(,x1)和(x2,)内单调递减,在(x1,x2)内单调递增(2)因为a0,所以x10.当a4时,x21.由(1)知,f(x)在0,1上单调递增所以f(x)在x0和x1处分别取得最小值和最大值当0a4时,x21.由(1)知,f(x)在0,x2上单调递增,在x2,1上单调递减所以f(x)在xx2处取得最大值又f(0)1,f(1)a,所以当0a1时,f(x)在x1处取得最小值;当a1时,f(x)在x0处和x1处同时取得最小值;当1a0),f(1)1,f(1)1.yf(x)在点A(1,f(1)处的切线方程
40、为y1(x1),即xy20.(2)由f (x)1(x0)可知:当a0时,f(x)0,函数f(x)为(0,)上的增函数,函数f(x)无极值当a0时,由f(x)0解得xa.x(0,a)时,f(x)0,f(x)在xa处取得极小值,且极小值为f(a)aaln a,无极大值综上所述,当a0时,函数f(x)无极值;当a0时,函数f(x)在xa处取得极小值aaln a,无极大值考向3利用导数解决实际问题利用导数解决实际应用问题的种类及方法(1)给出了具体的函数关系式,只需研究这个函数的性质即可;(2)函数关系式中含有比例系数,根据已知数据求出比例系数得到函数关系式,再研究函数的性质;(3)没有给出函数关系,
41、需要先建立函数关系,再研究函数的性质 (2011山东,21,12分)某企业拟建造如图所示的容器(不计厚度,长度单位:米),其中容器的中间为圆柱形,左右两端均为半球形,按照设计要求容器的容积为立方米,且l2r.假设该容器的建造费用仅与其表面积有关已知圆柱形部分每平方米建造费用为3千元,半球形部分每平方米建造费用为c(c3)千元,设该容器的建造费用为y千元(1)写出y关于r的函数表达式,并求该函数的定义域;(2)求该容器的建造费用最小时的r.【思路导引】构建y与r的关系确定y的极值y的最值回归实际问题得解【解析】(1)设容器的容积为V,由题意知Vr2lr3,又V,故lr.由于l2r,因此2r,整理
42、得5r,故0r2.所以建造费用y2rl34r2c2r34r2c.因此y4(c2)r2,0r2.(2)由(1)得y8(c2)r,0r2.由于c3,所以c20,当r30时,r.令m,则m0,所以y(rm)(r2rmm2)当0m2,即c时,当rm时,y0;当r(0,m)时,y0;当r(m,2)时,y0.所以rm是函数y的极小值点,也是最小值点当m2,即3c时,当r(0,2)时,y0,函数单调递减,所以r2是函数y的最小值点综合所述,当3c时,建造费用最小时r2;当c时,建造费用最小时r.【点拨】解答本题的关键是设出未知量,列出函数关系式,然后分类讨论,利用导数求最值,还要注意函数定义域的范围 利用导
43、数解决生活中优化问题的一般步骤(1)分析实际问题中各量之间的关系,找出实际问题的数学模型,写出实际问题中变量之间的函数关系yf(x),根据实际意义确定定义域;(2)求函数yf(x)的导数f(x),解方程f(x)0得出定义域内的实根,确定极值点;(3)比较函数在区间端点和极值点处的函数值大小,获得所求的最大(小)值;(4)还原到原实际问题中作答(2011福建,18,13分)某商场销售某种商品的经验表明,该商品每日的销售量y(单位:千克)与销售价格x(单位:元/千克)满足关系式y10(x6)2,其中3x6,a为常数已知销售价格为5元/千克时,每日可售出该商品11千克(1)求a的值;(2)若该商品的
44、成本为3元/千克,试确定销售价格x的值,使商场每日销售该商品所获得的利润最大解:(1)x5时,y11,1011,a2,(2)由(1)知该商品每日的销售量y10(x6)2,商场每日销售该商品所获得的利润为f(x)(x3)210(x3)(x6)2,3x6.f(x)10(x6)22(x3)(x6)30(x4)(x6),令f(x)0,得x4.当3x0,函数f(x)在(3,4)上递增;当4x6时,f(x)0时,x2ex;(3)证明:对任意给定的正数c,总存在x0,使得当x(x0,)时,恒有x2cex.【思路导引】第(1)问利用曲线上导数的几何意义求出a的值后,再求函数的极值;第(2)问先构造函数g(x)
45、exx2,再利用单调性证明即可;第(3)问方法一使用分类讨论法进行证明,证明时要借助第(2)问的结论,分c1和0c1两种情况证明,这里分类讨论分界点(c1)的确定依据也是由第(2)问的结论得出【解析】(1)由f(x)exax,得f (x)exa.又f (0)1a1,得a2.所以f(x)ex2x,f(x)ex2.令f(x)0,得xln 2.当xln 2时,f(x)ln 2时,f(x)0,f(x)单调递增所以当xln 2时,f(x)取得极小值,且极小值为f(ln 2)eln 22ln 22ln 4,f(x)无极大值(2)证明:令g(x)exx2,则g(x)ex2x,由(1)得g(x)f(x)f(l
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