高二数学函数的单调性与导数2
函数的单调性(2)课件-高二下学期数学人教A版(2019)选择性必修第二册
解得 x> .所以函数 f(x)=2x2-ln x 的递增区间是 2
2
课后练习
4.(2020·天津·高考真题20)已知函数 f ( x) x3 k ln x(k R)
, f ( x)
为 f(x) 的导函数.
(Ⅰ)当k=6时,
(i)求曲线在点(1,f(1))处的切线方程;
9
g ( x) f ( x) f ( x)
+/-
单调性
巩固练习
判断下列函数的单调性,并求出单调区间:
(1) f(x)=3x-x3
(2)f(x)=x-2ln x
巩固练习
判断下列函数的单调性,并求出单调区间:
(1) f(x)=3x-x3
解:(1)函数f(x)=3x-x3 定义域为 R .
对f(x)求导,得f ′(x)=3-3x2 ,
令f ′(x)=0,得x=-1,或x=1。
() = − − 2 + 1
3
2
′() = 2 − − 2
不熟悉的、复杂的函数
熟悉的、简单的函数
算法思想
判断函数的单调性的复杂问题
步骤明确的运算问题
因此,导数是研究函数单调性的基本工具,
利用导数研究函数单调性的方法具有“普适性”。
总结规律
小结:一般情况下,判断函数 = ()的单调性的步骤:
引入新课
3 + 2 + + ( ≠ 0)的函数
形如()
=
问题2
应用广泛,如何利用导数研究这种函数的单调性?
思
路:
定义
域
导
函
数
原
函数
求导
导函数
3.3.1函数的单调性与导数-题型分类讲解
4.(1)若函数f (x)=kx3-3(k+1)x2-k2+1(k >0)的单调递减区间为
(0,4),求k的值. (2)若函数f(x)=ax3-x2+x-5在R上单调递增,求a的取值范围. (3)若函数 f (x)=x3+x2+mx+1是R上的单调函数,求实数m的
取值范围. 1 (4)已知函数 f ( x ) 2ax 2 , x 0,1 ,若 f (x)在(0,1]上是增
) B.单调递减
1 1 C.在0,e上单调递减,在 e,5上单调递增 1 1 D.在0, e上单调递增,在 e,5上单调递减
解析:
函数的定义域为(0,+∞). 1 令 y′<0,得 x< . e
1 因为 y′=ln x+1,令 y′>0,得 x> ; e 所以函数 y=xln x
1 (2)由于 f(x)=4x+ x,则函数的定义域是{x|x≠0}, 1 而 f′(x)=4-x2,令 f′(x)>0, 1 1 解得 x>2或 x<-2; 1 1 令 f′(x)<0,解得 0<x<2或-2<x<0, 故函数
1 1 f(x)的单调递增区间是2,+∞和-∞,-2;
3.3.1
函数的单调性与导数 题型
费县二中高二数学
侯庆东
1.用函数的导数判断函数单调性的法则 设函数y=f(x)在区间(a,b)内可导, (1)如果在(a,b)内,f′(x)>0,则f(x)在此区间是增函数; (2)如果在(a,b)内,f′(x)<0,则f(x)在此区间是减函数.
即函数 f (x)在区间(a, b)内: f ( x ) 0 f(x)在(a, b)内单调递增
高中数学-函数的单调性与导数教学设计学情分析教材分析课后反思
《函数的单调性与导数》教学设汁【教学目标】知识与技能:1.探索函数的单调性与导数的关系2.会利用导数判断函数的单调性并求函数的单调区间过程与方法:i.通过本巧的学习,掌握用导数研究单调性的方法2.在探索过程中培养学生的观察、分析、概括的能力渗透数形结合思想、转化思想、分类讨论思想。
情感态度与价值观:通过在教学过程中让学生多动手、多观察、勤思考、善总结,培养学生的探索精神,引导学生养成自主学习的学习习惯。
【教学的重点和难点】教学重点:探索并应用函数的单调性与导数的关系求单调区间。
教学难点:探索函数的单调性与导数的关系。
性问题.内容讲授例题讲解例1 : 求函数f(x) = x3-3x2的单调区间,并画出函数的大致图像.分析:根据上面结论,我们知道函数的单调性与函数导数的符号有关。
因此,可以通过分析导数的符号求出函数的单调区间.解:引导学生回答问题并同时板书.根据单调性的结论画出函数的图像.学生思考回答思路.学生利用导数知识解决函数的单调性问题.明确利用导数是求函数单调区间的最简单的方法.加深对单调性的理解,体会数形结合的思想.加强学生对利用导数求函数单调性的方法进一步熟练掌握,特别是单调区间满足在定义域内.学生总结并回答问题加深记忆.练习1求函数/(x ) = — lnx 的单调区间.函数的导数值大 于零时,其函数为 单调递增;函数的 导数值小于零时, 其函数为单调递 从函数的单调性 和导数的正负关 系的讨论环节中, 不断的比较了函 数和导函数的图 像,因此设置该 题,从熟悉的函数 到该题,题LI 更容 易解决.1求定义域;2求函数/(X )的导数, 3讨论单调区间,解不等式 广(力>°,解集为增区间;4解不等式广(切<°,解集为减区间.山学生共同回答.例2函数图像如下图,导函数图像可能为哪'一木讨论函数单调性的一般步骤 是什么教师根据一个学 生的作图进行讲 解.学生对所学知识 进一步巩固和熟 练掌握.【板书设计】参与课堂的学生为高二年级理科的学生,学生基础参差不齐,差别较大,而单调性的槪念是在髙一第一学期学过的,因此对于单调性槪念的理解不够准确,同时导数是髙中学生新接触的概念,如何将导数与函数的单调性联系起来是一个难点.在本节课之前学生已经学习了导数的概念、导数的几何意义和导数的四则运算,初步接触了导数在几何中的简单应用,但对导数的应用还仅停留在表而上•本节课应着重让学生通过探究来研究利用导数判左函数的单调性.效果分析本节课教师运用了多种教学手段,创设了丰富的教学情境,成功的激发了学生的学习兴趣:教学目标简明扼要,便于实施,注重数学思想、能力的培养,广度和深度都符合数学课程标准的要求,符合学生的实际情况。
高中数学利用导数研究函数单调性基础知识梳理+常考例题汇总
∴(-2)+(-1)=a,即 a=-3. 3.[变条件]本例(2)变为:若 g(x)在(-2,-1)内不单调,其他条件不变,求实数 a 的取值范围. 【解析】由 1 知 g(x)在(-2,-1)内为减函数时,实数 a 的取值范围是(-∞,- 3]. 若 g(x)在(-2,-1)内为增函数,则 a≥x+ 2 在(-2,-1)内恒成立,
2.已知函数 f(x)= x a -ln x- 3 ,其中 a∈R,且曲线 y=f(x)在点(1,f(1))处
4x
2
的切线垂直于直线 y= 1 x.
2
(1)求 a 的值;
(2)求函数 f(x)的单调区间.
【解析】(1)对 f(x)求导得 f′(x)= 1 - a - 1 ,
4 x2 x
由 f(x)在点(1,f(1))处的切线垂直于直线 y= 1 x,
【解析】f′(x)= 1 ·x+ln x-k-1=ln x-k,
x
①当 k≤0 时,因为 x>1,所以 f′(x)=ln x-k>0,
所以函数 f(x)的单调递增区间是(1,+∞),无单调递减区间.
②当 k>0 时,令 ln x-k=0,解得 x=ek,
当 1<x<ek 时,f′(x)<0;当 x>ek 时,f′(x)>0.
x
又∵y=x+ 2 在(-2,- 2 )内单调递增,在(- 2 ,-1)内单调递减,
x
∴y=x+ 2 的值域为(-3,-2 2 ),
x
∴实数 a 的取值范围是[-2 2 ,+∞), ∴函数 g(x)在(-2,-1)内单调时,a 的取值范围是(-∞,-3]∪[-2 2 ,+∞), 故 g(x)在(-2,-1)上不单调时,实数 a 的取值范围是(-3,-2 2 ). [解题技法]由函数的单调性求参数的取值范围的方法 (1)由可导函数 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“=”
高二上学期数学知识点总结
高二上学期数学知识点总结一、函数与导数1. 函数的概念与性质- 函数的定义- 函数的域与值域- 函数的奇偶性- 函数的单调性- 函数的周期性2. 基本初等函数- 幂函数- 指数函数- 对数函数- 三角函数3. 函数的运算- 函数的四则运算- 复合函数- 反函数4. 导数的概念- 导数的定义- 导数的几何意义- 导数的物理意义5. 常见函数的导数- 幂函数的导数- 指数函数的导数- 对数函数的导数- 三角函数的导数6. 导数的运算- 导数的四则运算- 链式法则- 隐函数求导7. 函数的极值与最值- 极值的定义- 极值的判定- 最值问题二、三角函数1. 三角函数的图像与性质 - 正弦函数- 余弦函数- 正切函数- 函数的图像变换2. 三角恒等变换- 基本恒等式- 双角公式- 半角公式- 全角公式3. 解三角形- 正弦定理- 余弦定理- 三角形的面积公式三、数列与级数1. 等差数列与等比数列 - 等差数列的通项公式 - 等差数列的求和公式 - 等比数列的通项公式 - 等比数列的求和公式2. 数列的极限- 极限的概念- 极限的性质- 极限的运算法则3. 无穷级数- 级数的概念- 级数的收敛性- 幂级数四、平面向量1. 向量的基本概念- 向量的定义- 向量的加法与数乘 - 向量的内积2. 向量的几何应用- 向量的投影- 向量的夹角3. 向量的代数应用- 向量方程- 平面几何问题的向量解法五、立体几何1. 空间几何体- 棱柱、棱锥- 圆柱、圆锥、圆台- 球体2. 空间直线与平面- 直线与平面的位置关系- 直线与直线的位置关系- 平面与平面的位置关系3. 空间向量- 空间向量的基本概念- 空间向量的基本运算4. 立体几何的计算- 体积与表面积的计算- 空间几何体的构造请将以上内容复制到Word文档中,并根据实际需要进行格式设置,如标题加粗、分点符号的使用、段落缩进等,以确保文档的专业性和可读性。
郑008 3.2函数的单调性与导数导学案2013-14高二下数学2-2
§3.2函数的单调性与导数
课时
1
学习
目标
重点难点
学习流程
[知识链接]:
若 满足 ,且在 的两侧 的导数异号,则 是 的极值点, 是极值,并且如果 在 两侧满足“左正右负”,则 是 的点, 是极值;如果 在 两侧满足“左负右正”,则 是 的点, 是极值
:自主学习
【学法指导】:预习教材2页-31页完成下面内容:
A.2 B.4 C.18 D.20
2.函ห้องสมุดไป่ตู้ ()
A.有最大值但无最小值
B.有最大值也有最小值
C.无最大值也无最小值
D.无最大值但有最小值
3.已知函数 在区间 上的最大值为 ,则 等于()
A. B. C. D. 或
4.函数 在 上的最大值为
5.已知 ( 为常数)在 上有最大值,那么此函数在 上的最小值是
★6、已知 , ∈(0,+∞).是否存在实数 ,使 同时满足下列两个条件:(1) 在 上是减函数,在 上是增函数;(2) 的最小值是1;
若存在,求出 ,若不存在,说明理由.
★★7、函数 在 处取得极值 ,其中 为常数,若对任意 ,不等式 恒成立,求 的取值范围。
问题1、观察以下两个 的图象,你能找出它的极大值、极小值?最大值,最小值?
在图1中,在闭区间 上的极大值是,极小值是;最大值是,最小值是.
在图2中,在闭区间 上的极大值是,极小值是;最大值是,最小值是.
新知:一般地,在闭区间 上___________的函数,则 在 上必有最大值与最小值.
:独立思考
问题2、在图1中,在开区间 上的极大值是,极小值是;最大值是,最小值是.
问题3、在图2中,在开区间 上的极大值是,极小值是;最大值是,最小值是.
郑006 3.1函数的单调性与导数006导学案2013-14高二下数学2-2
当x1<x2时,都有=,那么函数f(x)就是区间I上的函数.
2:函数f(x)在 处的导数的几何意义?
:自主学习
【学法指导】:预习教材22页-23页完成下面内容:
我们知道,曲线 的切线的斜率就是函数 的导数.
函数的单调性与其导函数正负的关系:
结论:一般地,设函数 在某个区间内有导数,
如果在这个区间内 ,那么函数 在这个区间内的增函数;
如果在这个区间内 ,那么函数 在这个区间内的减函数.
:独立思考
【思路点拨】:预习教材24页-25页完成下面内容:
例1:判断下列函数的的单调性,并求出单调区间:
(1) ;
(2) .
★例2:求证:函数 在 内是减函数.
(2)是否存在实数a,使f(x)在(-1,1)上单调递减?若存在,求出a的取值范围;若不存在,说明理由.
【思路点拨】:
:独立完成
1.若 为增函数,则一定有()
A. B.
C. D.
2.函数 在下面哪个区间内是增函数()
A. B.
C. D.
3.若在区间 内有 ,且 ,则在 内有()
A. B.
C. D.不能确定
问题1:用导数求函数单调区间的三个步骤:
①
②
③
问题2:如果在某个区间内恒有 ,那么函数 有什么特性?
例3:已知导函数的下列信息:
当 时, ;
当 ,或 时, ;
当 ,或 时, .试画出函数 图象的大致形状.
:合作探究
★★例3:已知函数f(x)=x3-a求实数a的取值范围.
(1)若a≤0,则f′(x)=ex-a≥0,
即f(x)在R上递增,
郑007§3.2函数的单调性与导数导学案2013-14高二下数学2-2
C. D.
3.函数 在 时有极值10,则a、b的值为()
A. 或
B. 或
C. D.以上都不正确
4.函数 在 时有极值10,则a的值
为
5.函数 的极大值为正数,极小值为负数,则 的取值范围为
6.已知f(x)= 在x=±1处的极大值为4,极小值为0,试确定a、b、c的值.
即:导数为0是点为极值点的条件.
三、极值与导数之间关系?
观察图像并类比于函数的单调性与导数关系的研究方法,看极值与导数之间有什么关系?
图一
图二
:独立完成
例1:求下列函数的极值:
(1) ;(2) ;
(3) ;(4) .
例2:下图是导函数 的图象,试找出函数 的极值点,并指出哪些是极大值点,哪些是极小值点.
2、如果对 附近的所有的点,都有 ,我们就说 是函数 的一个_______值,点b叫做函数 的__________
3、极大值点、极小值点统称为_________,
4、极大值、极小值统称为_________,
5、极值反映了函数在某一点附近的,
刻画的是函数的.
:独立思考
【学法指导】:结合左图,预习教材28页-29页完成下面内容:
问题3:函数的极值(填是,不是)唯一的.
问题4:一个函数的极大值是否一定大于极小值.
问题5:函数的极值点一定出现在区间的(内,外)部,区间的端点(能,不能)成为极的点的关系:
问题7:函数 在x=0处的导数为,
它(是或不是)极值点.
结论:导数为0的点是否一定是极值点.
问题1、函数 在点 的函数值 比它在点 附近其它点的函数值都, ;而且在点 附近的左侧 0,右侧 0.
问题2、函数 在点 的函数值 比它在点 附近其它点的函数值都, ;而且在点 附近的左侧 0,右侧 0.
高二数学函数的单调性
高二数学函数的单调性课题函数的单调性课型新授时间09/ 10 /学习目标1.了解函数的单调性与导数的关系;2.能利用导数研究函数的单调性;3.会求不超过三次的多项式函数的单调区间学习重点利用导数研究函数的单调性一、自主学习1.(1)作出函数的图像,并指出其单调区间:(2)作出函数的图像,并指出其单调区间:2.作出函数f(x)=的图像,并用函数的单调性定义证明其在(0,+∞)上递减.3. 函数的单调性是对函数变化的一种刻画,而导数也反映了函数变化的趋势,这两者之间有什么联系?如果函数在区间上是增函数,那么对任意,当时,则,即与同号。
而从函数的变化率来看,有,即导数.你能解释函数在区间上是增函数与的关系吗?结论:一般地,设函数y=f(x) 在某个区间内有导数,如果在这个区间内0,那么函数y=f(x) 在为这个区间内的增函数;如果在这个区间内0,那么函数y=f(x) 在为这个区间内的减函数请利用导数这一工具解决上面3个习题。
请总结利用导数求函数单调区间的基本步骤:请总结利用导数证明函数单调性的基本步骤:自学检测:见课本(文P76,理P29)练习第1题:(1);(2);第2题:(1);(2);(3);第3题(1)证明:(2)证明:二、问题探究问题1:如何从导数的几何意义(切线的斜率)角度理解函数的单调性?见《赢在课堂》自我检测部分第5题:;问题2:若函数在某个区间上单调,那么在该区间上一定有或吗?1.求下列函数的单调区间:(1);(2)2.已知函数在实数集R上单调递减,求实数的取值范围。
(若在实数集R上单调呢?)小结:三、合作交流例1.求下列函数的单调区间:(1)函数的单调增区间是;(2)函数的单调减区间是;(3)函数的单调减区间是;变式:若函数是区间上的减函数,则实数的取值范围是。
例2.(1)证明函数在上是增函数;(2)当时,证明。
例3.已知函数,点在该函数图像上移动,过点的切线设为。
(1)求切线的斜率的取值范围;(2)若函数在内递减,在递增,求实数的取值范围;(3)求证函数的图像不可能总在直线的上方。
函数的单调性与导数
理解训练:
求函数 y 3 x 2 3 x 的单调区间。
1 1 令y ' 0得x , 令y ' 0得x 2 2 1 2 y 3 x 3 x 的单调递增区间为 ( , ) 2 1 单调递减区间为 ( , ) 2 变1:求函数 y 3 x 3 3 x 2 的单调区间。
1 17 1 17 当 f ( x) 0 , 即 x 时, 函 或x 2 2 数 f ( x) 单调递增; 1 17 1 17 当 f ( x) 0 , 即 时, 函数 f ( x) x 2 2 单调递减.
总结:
1°什么情况下,用“导数法” 求函数单调性、 单调区间较简便?
在(- ∞,+∞)上 是增函数
(1)函数的单调性也叫函数的增减性;
(2)函数的单调性是对某个区间而言的,它是个局部概 念。这个区间是定义域的子集。 (3)单调区间:针对自变量x而言的。 若函数在此区间上是增函数,则为单调递增区间;
若函数在此区间上是减函数,则为单调递减区间。
以前,我们用定义来判断函数的单调性.在假设x1<x2的 前提下,比较f(x1)<f(x2)与的大小,在函数y=f(x)比较复杂 的情况下,比较f(x1)与f(x2)的大小并不很容易.如果利用 导数来判断函数的单调性就比较简单.
总结: 当遇到三次或三次以上的,或图象很难
画出的函数求单调性问题时,应考虑导数法。
2°试总结用“导数法” 求单调区间的步骤? ①求定义域
②求 f '( x )
③令f '( x ) 0解不等式 f ( x )的递增区间
f '( x ) 0解不等式 f ( x )的递减区间
④作出结论
数学高二选修2试题 3.1导数与函数的单调性
第三章 3.1导数与函数的单调性1.函数的单调性如果在某个区间内,函数y=f(x)的导数f′(x)>0,则在这个区间上,函数y=f(x)是增加的;如果在某个区间内,函数y=f(x)的导数f′(x)<0,则在这个区间上,函数y=f(x)是减少的.2.求函数极值点的步骤(1)求出导数f′(x);(2)解方程f′(x)=0;(3)对于f′(x)=0的每一个解x0:①若f′(x)在x0两侧的符号“左正右负”,则x0为极大值点;②若f′(x)在x0两侧的符号“左负右正”,则x0为极小值点;③若f′(x)在x0两侧的符号相同,则x0不是极值点.3.函数的最值(1)在闭区间上必有最大值与最小值.(2)若函数f(x)在上单调递增,则f(a)为函数的最小值,f(b)为函数的最大值;若函数f(x)在上单调递减,则f(a)为函数的最大值,f(b)为函数的最小值.(3)设函数f(x)在上连续,在(a,b)内可导,求f(x)在上的最大值和最小值的步骤如下:①求f(x)在(a,b)内的极值;②将f(x)的各极值与f(a),f(b)进行比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.1. 判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)f ′(x )>0是f (x )为增函数的充要条件.( × ) (2)函数在某区间上或定义域内极大值是唯一的. ( × ) (3)函数的极大值不一定比极小值大.( √ )(4)对可导函数f (x ),f ′(x 0)=0是x 0点为极值点的充要条件.( × ) (5)函数的最大值不一定是极大值,函数的最小值也不一定是极小值. ( √ ) (6)函数f (x )=x sin x 有无数个极值点.( √ )2. 函数f (x )=x 2-2ln x 的单调减区间是( ) A .(0,1)B .(1,+∞)C .(-∞,1)D .(-1,1)答案 A解析 ∵f ′(x )=2x -2x=2x +1x -1x(x >0).∴当x ∈(0,1)时,f ′(x )<0,f (x )为减函数; 当x ∈(1,+∞)时,f ′(x )>0,f (x )为增函数.3.已知e 为自然对数的底数,设函数f (x )=(e x -1)(x -1)k (k =1,2),则( ) A .当k =1时,f (x )在x =1处取到极小值 B .当k =1时,f (x )在x =1处取到极大值 C .当k =2时,f (x )在x =1处取到极小值 D .当k =2时,f (x )在x =1处取到极大值 答案 C解析 当k =1时,f ′(x )=e x ·x -1,f ′(1)≠0. ∴x =1不是f (x )的极值点. 当k =2时,f ′(x )=(x -1)(x e x +e x -2)显然f′(1)=0,且x在1的左边附近f′(x)<0,x在1的右边附近f′(x)>0,∴f(x)在x=1处取到极小值.故选C.4.函数f(x)的定义域为R,f(-1)=2,对任意x∈R,f′(x)>2,则f(x)>2x+4的解集为() A.(-1,1) B.(-1,+∞)C.(-∞,-1) D.(-∞,+∞)答案 B解析设m(x)=f(x)-(2x+4),∵m′(x)=f′(x)-2>0,∴m(x)在R上是增函数.∵m(-1)=f(-1)-(-2+4)=0,∴m(x)>0的解集为{x|x>-1},即f(x)>2x+4的解集为(-1,+∞).5.函数f(x)=x3+ax-2在(1,+∞)上是增函数,则实数a的取值范围是________.答案[-3,+∞)解析f′(x)=3x2+a,f′(x)在区间(1,+∞)上是增函数,则f′(x)=3x2+a≥0在(1,+∞)上恒成立,即a≥-3x2在(1,+∞)上恒成立.∴a≥-3.题型一利用导数研究函数的单调性例1已知函数f(x)=e x-ax-1.(1)求f(x)的单调增区间;(2)是否存在a,使f(x)在(-2,3)上为减函数,若存在,求出a的取值范围,若不存在,请说明理由.思维启迪 函数的单调性和函数中的参数有关,要注意对参数的讨论. 解 f ′(x )=e x -a ,(1)若a ≤0,则f ′(x )=e x -a ≥0, 即f (x )在R 上单调递增, 若a >0,e x -a ≥0,∴e x ≥a ,x ≥ln a . 因此当a ≤0时,f (x )的单调增区间为R , 当a >0时,f (x )的单调增区间是[ln a ,+∞). (2)∵f ′(x )=e x -a ≤0在(-2,3)上恒成立. ∴a ≥e x 在x ∈(-2,3)上恒成立. 又∵-2<x <3,∴e -2<e x <e 3,只需a ≥e 3. 当a =e 3时,f ′(x )=e x -e 3在x ∈(-2,3)上, f ′(x )<0,即f (x )在(-2,3)上为减函数,∴a ≥e 3. 故存在实数a ≥e 3,使f (x )在(-2,3)上为减函数. 思维升华 (1)利用导数的符号来判断函数的单调性;(2)已知函数的单调性求函数范围可以转化为不等式恒成立问题;(3)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.(1)设函数f (x )=13x 3-(1+a )x 2+4ax +24a ,其中常数a >1,则f (x )的单调减区间为________.答案 (2,2a )解析 f ′(x )=x 2-2(1+a )x +4a =(x -2)(x -2a ), 由a >1知,当x <2时,f ′(x )>0, 故f (x )在区间(-∞,2)上是增函数; 当2<x <2a 时,f ′(x )<0,故f (x )在区间(2,2a )上是减函数; 当x >2a 时,f ′(x )>0,故f (x )在区间(2a ,+∞)上是增函数. 综上,当a >1时,f (x )在区间(-∞,2)和(2a ,+∞)上是增函数, 在区间(2,2a )上是减函数.(2)若f (x )=-12x 2+b ln(x +2)在(-1,+∞)上是减函数,则b 的取值范围是________.答案 (-∞,-1]解析 转化为f ′(x )=-x +bx +2≤0在[-1,+∞)上恒成立,即b ≤x (x +2)在[-1,+∞)上恒成立,令g (x )=x (x +2)=(x +1)2-1, 所以g (x )min =-1,则b 的取值范围是(-∞,-1].题型二 利用导数求函数的极值例2 设a >0,函数f (x )=12x 2-(a +1)x +a (1+ln x ).(1)求曲线y =f (x )在(2,f (2))处与直线y =-x +1垂直的切线方程; (2)求函数f (x )的极值.思维启迪 (1)通过f ′(2)的值确定a ;(2)解f ′(x )=0,然后要讨论两个零点的大小确定函数的极值. 解 (1)由已知,得x >0,f ′(x )=x -(a +1)+ax ,y =f (x )在(2,f (2))处切线的斜率为1, 所以f ′(2)=1,即2-(a +1)+a2=1,所以a =0,此时f (2)=2-2=0, 故所求的切线方程为y =x -2.(2)f ′(x )=x -(a +1)+ax=x 2-a +1x +a x =x -1x -ax.①当0<a <1时,若x ∈(0,a ),f ′(x )>0, 函数f (x )单调递增;若x ∈(a,1),f ′(x )<0,函数f (x )单调递减; 若x ∈(1,+∞),f ′(x )>0,函数f (x )单调递增.此时x =a 是f (x )的极大值点,x =1是f (x )的极小值点, 函数f (x )的极大值是f (a )=-12a 2+a ln a ,极小值是f (1)=-12.②当a =1时,f ′(x )=x -12x>0,所以函数f (x )在定义域(0,+∞)内单调递增, 此时f (x )没有极值点,故无极值.③当a >1时,若x ∈(0,1),f ′(x )>0,函数f (x )单调递增; 若x ∈(1,a ),f ′(x )<0,函数f (x )单调递减; 若x ∈(a ,+∞),f ′(x )>0,函数f (x )单调递增.此时x =1是f (x )的极大值点,x =a 是f (x )的极小值点, 函数f (x )的极大值是f (1)=-12,极小值是f (a )=-12a 2+a ln a .综上,当0<a <1时,f (x )的极大值是-12a 2+a ln a ,极小值是-12;当a =1时,f (x )没有极值;当a >1时,f (x )的极大值是-12,极小值是-12a 2+a ln a .思维升华 (1)导函数的零点并不一定就是函数的极值点.所以在求出导函数的零点后一定要注意分析这个零点是不是函数的极值点.(2)若函数y =f (x )在区间(a ,b )内有极值,那么y =f (x )在(a ,b )内绝不是单调函数,即在某区间上单调函数没有极值.设f (x )=e x1+ax 2,其中a 为正实数.(1)当a =43时,求f (x )的极值点;(2)若f (x )为R 上的单调函数,求a 的取值范围. 解 对f (x )求导得f ′(x )=e x·1+ax 2-2ax1+ax 22.①(1)当a =43时,若f ′(x )=0,则4x 2-8x +3=0,解得x 1=32,x 2=12.结合①,可知x ⎝⎛⎭⎫-∞,1212 ⎝⎛⎭⎫12,32 32 ⎝⎛⎭⎫32,+∞ f ′(x ) + 0 - 0 +f (x )极大值极小值所以x 1=32是极小值点,x 2=12是极大值点.(2)若f (x )为R 上的单调函数,则f ′(x )在R 上不变号,结合①与条件a >0,知ax 2-2ax +1≥0在R 上恒成立,即Δ=4a 2-4a =4a (a -1)≤0,由此并结合a >0,知0<a ≤1. 所以a 的取值范围为{a |0<a ≤1}.题型三 利用导数求函数的最值例3 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=3,b=-9时,若函数f(x)+g(x)在区间上的最大值为28,求k的取值范围.思维启迪(1)题目条件的转化:f(1)=g(1)且f′(1)=g′(1);(2)可以列表观察h(x)在(-∞,2]上的变化情况,然后确定k的取值范围.解(1)f′(x)=2ax,g′(x)=3x2+b.因为曲线y=f(x)与曲线y=g(x)在它们的交点(1,c)处具有公共切线,所以f(1)=g(1)且f′(1)=g′(1),即a+1=1+b且2a=3+b,解得a=3,b=3.(2)记h(x)=f(x)+g(x),当a=3,b=-9时,h(x)=x3+3x2-9x+1,所以h′(x)=3x2+6x-9.令h′(x)=0,得x1=-3,x2=1.h′(x),h(x)在(-∞,2]上的变化情况如下表所示:x (-∞,-3)-3(-3,1)1(1,2) 2h′(x)+0-0++h(x)28-4 3当-3<k<2时,函数h(x)在区间上的最大值小于28.因此k的取值范围是(-∞,-3].思维升华(1)求解函数的最值时,要先求函数y=f(x)在内所有使f′(x)=0的点,再计算函数y=f(x)在区间内所有使f′(x)=0的点和区间端点处的函数值,最后比较即得.(2)可以利用列表法研究函数在一个区间上的变化情况.已知函数f(x)=x ln x.(1)求函数f(x)的极值点;(2)设函数g(x)=f(x)-a(x-1),其中a∈R,求函数g(x)在区间上的最小值.(其中e为自然对数的底数).解(1)f′(x)=ln x+1,x>0,由f ′(x )=0得x =1e,所以f (x )在区间(0,1e )上单调递减,在区间(1e ,+∞)上单调递增.所以,x =1e 是函数f (x )的极小值点,极大值点不存在.(2)g (x )=x ln x -a (x -1), 则g ′(x )=ln x +1-a , 由g ′(x )=0,得x =e a -1,所以,在区间(0,e a -1)上,g (x )为递减函数, 在区间(e a -1,+∞)上,g (x )为递增函数.当e a -1≤1,即a ≤1时,在区间上,g (x )为递增函数, 所以g (x )的最小值为g (1)=0.当1<e a -1<e ,即1<a <2时,g (x )的最小值为g (e a -1)=a -e a -1. 当e a -1≥e ,即a ≥2时,在区间上,g (x )为递减函数, 所以g (x )的最小值为g (e)=a +e -a e. 综上,当a ≤1时,g (x )的最小值为0; 当1<a <2时,g (x )的最小值为a -e a -1; 当a ≥2时,g (x )的最小值为a +e -a e.提醒四 利用导数求函数的最值问题典例:(12分)已知函数f (x )=(x -k )e x . (1)求f (x )的单调区间; (2)求f (x )在区间上的最小值.思维启迪 (1)解方程f ′(x )=0列表求单调区间;(2)根据(1)中表格,讨论k -1和区间的关系求最值.规范解答解(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)的情况如下:x (-∞,k-1)k-1(k-1,+∞)f′(x)-0+f(x)-e k-1所以,f((2)当k-1≤0,即k≤1时,f(x)在上单调递增,所以f(x)在区间上的最小值为f(0)=-k;当0<k-1<1,即1<k<2时,f(x)在上单调递增,所以f(x)在区间上的最小值为f(k-1)=-e k-1;当k-1≥1,即k≥2时,f(x)在上单调递减,所以f(x)在区间上的最小值为f(1)=(1-k)e.综上,当k≤1时,f(x)在上的最小值为f(0)=-k;当1<k<2时,f(x)在上的最小值为f(k-1)=-e k-1;当k≥2时,f(x)在上的最小值为f(1)=(1-k)e.用导数法求给定区间上的函数的最值问题一般可用以下几步答题:第一步:求函数f(x)的导数f′(x);第二步:求f(x)在给定区间上的单调性和极值;第三步:求f(x)在给定区间上的端点值;第四步: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;第五步:反思回顾:查看关键点,易错点和解题规范.温馨提醒(1)本题考查求函数的单调区间,求函数在给定区间上的最值,属常规题型.(2)本题的难点是分类讨论.考生在分类时易出现不全面,不准确的情况.(3)思维不流畅,答题不规范,是解答中的突出问题.方法与技巧1.利用导数研究函数的单调性、极值、最值可列表观察函数的变化情况,直观而且条理,减少失分.2.求极值、最值时,要求步骤规范、表格齐全;含参数时,要讨论参数的大小.3.在实际问题中,如果函数在区间内只有一个极值点,那么只要根据实际意义判定是最大值还是最小值即可,不必再与端点的函数值比较.失误与防范1.注意定义域优先的原则,求函数的单调区间和极值点必须在函数的定义域内进行.2.求函数最值时,不可想当然地认为极值点就是最值点,要通过认真比较才能下结论.3.解题时要注意区分求单调性和已知单调性的问题,处理好f′(x)=0时的情况;区分极值点和导数为0的点.A组专项基础训练(时间:40分钟)一、选择题1. 若函数y =f (x )的导函数y =f ′(x )的图像如图所示,则y =f (x )的图像可能为( )答案 C解析 根据f ′(x )的符号,f (x )图像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.2. 下面为函数y =x sin x +cos x 的递增区间的是( )A .(π2,3π2)B .(π,2π)C .(3π2,5π2)D .(2π,3π)答案 C解析 y ′=(x sin x +cos x )′=sin x +x cos x -sin x =x cos x , 当x ∈(3π2,5π2)时,恒有x cos x >0.故选C.3. 设a ∈R ,若函数y =e x +ax ,x ∈R 有大于零的极值点,则( )A .a <-1B .a >-1C .a >-1eD .a <-1e答案 A解析 ∵y =e x +ax ,∴y ′=e x +a . ∵函数y =e x +ax 有大于零的极值点, 则方程y ′=e x +a =0有大于零的解, ∵x >0时,-e x <-1,∴a =-e x <-1.4. 设函数f (x )=12x 2-9ln x 在区间上单调递减,则实数a 的取值范围是( )A .1<a ≤2B .a ≥4C .a ≤2D .0<a ≤3答案 A解析 ∵f (x )=12x 2-9ln x ,∴f ′(x )=x -9x (x >0),当x -9x ≤0时,有0<x ≤3,即在(0,3]上原函数是减函数,∴a -1>0且a +1≤3,解得1<a ≤2.5. 函数f (x )=x 3-3x 2+2在区间上的最大值是( )A .-2B .0C .2D .4答案 C解析 ∵f ′(x )=3x 2-6x ,令f ′(x )=0,得x =0或x =2. ∴f (x )在上是减函数. ∴f (x )max =f (x )极大值=f (0)=2.二、填空题6. 函数f (x )=x +9x 的单调减区间为________.答案 (-3,0),(0,3) 解析 f ′(x )=1-9x 2=x 2-9x 2,令f ′(x )<0,解得-3<x <0或0<x <3, 故单调减区间为(-3,0)和(0,3).7. 函数f (x )=x 3+3ax 2+3有极大值又有极小值,则a 的取值范围是________. 答案 a >2或a <-1 解析 ∵f (x )=x 3+3ax 2+3,∴f ′(x )=3x 2+6ax +3(a +2).令3x 2+6ax +3(a +2)=0,即x 2+2ax +a +2=0. ∵函数f (x )有极大值和极小值,∴方程x 2+2ax +a +2=0有两个不相等的实根. 即Δ=4a 2-4a -8>0,∴a >2或a <-1. 8. 设函数f (x )=x 3-x 22-2x +5,若对任意的x ∈,都有f (x )>a ,则实数a 的取值范围是________.答案 (-∞,72)解析 f ′(x )=3x 2-x -2,令f ′(x )=0,得3x 2-x -2=0, 解得x =1或x =-23,又f (1)=72,f (-23)=15727,f (-1)=112,f (2)=7,故f (x )min =72,∴a <72.三、解答题9. 已知函数f (x )=1x +ln x .求函数f (x )的极值和单调区间.解 因为f ′(x )=-1x 2+1x =x -1x2,令f ′(x )=0,得x =1,又f (x )的定义域为(0,+∞), f ′(x ),f (x )随x 的变化情况如下表:所以x =1f (x )的单调递增区间为(1,+∞),单调递减区间为(0,1).10.已知函数f (x )=x 2+b sin x -2(b ∈R ),F (x )=f (x )+2,且对于任意实数x ,恒有F (x )-F (-x )=0.(1)求函数f (x )的解析式;(2)已知函数g (x )=f (x )+2(x +1)+a ln x 在区间(0,1)上单调递减,求实数a 的取值范围. 解 (1)F (x )=f (x )+2=x 2+b sin x -2+2=x 2+b sin x , 依题意,对任意实数x ,恒有F (x )-F (-x )=0. 即x 2+b sin x -(-x )2-b sin(-x )=0, 即2b sin x =0,所以b =0,所以f (x )=x 2-2. (2)∵g (x )=x 2-2+2(x +1)+a ln x , ∴g (x )=x 2+2x +a ln x , g ′(x )=2x +2+ax.∵函数g (x )在(0,1)上单调递减,∴在区间(0,1)内, g ′(x )=2x +2+a x =2x 2+2x +ax ≤0恒成立,∴a ≤-(2x 2+2x )在(0,1)上恒成立.∵-(2x 2+2x )在(0,1)上单调递减,∴a ≤-4为所求.B 组 专项能力提升 (时间:30分钟)1. 已知f (x )是可导的函数,且f ′(x )<f (x )对于x ∈R 恒成立,则( )A .f (1)<e f (0),f (2 014)>e 2 014f (0)B .f (1)>e f (0),f (2 014)>e 2 014f (0)C .f (1)>e f (0),f (2 014)<e 2 014f (0)D .f (1)<e f (0),f (2 014)<e 2 014f (0) 答案 D解析 令g (x )=f xex ,则g ′(x )=(f xe x )′=f ′x e x -f x e x e 2x =f ′x -f xe x<0,所以函数g (x )=f xe x 是单调减函数,所以g (1)<g (0),g (2 014)<g (0), 即f 1e 1<f 01,f 2 014e 2 014<f 01, 故f (1)<e f (0),f (2 014)<e 2 014f (0).2. 如图是函数f (x )=x 3+bx 2+cx +d 的大致图像,则x 21+x 22等于( )A.89B.109C.169D.289答案 C解析 由图像可得f (x )=x (x +1)(x -2)=x 3-x 2-2x , 又∵x 1、x 2是f ′(x )=3x 2-2x -2=0的两根, ∴x 1+x 2=23,x 1x 2=-23,故x 21+x 22=(x 1+x 2)2-2x 1x 2=(23)2+2×23=169. 3. 已知函数f (x )=-12x 2+4x -3ln x 在上不单调,则t 的取值范围是________.答案 (0,1)∪(2,3)解析 由题意知f ′(x )=-x +4-3x =-x 2+4x -3x=-x -1x -3x ,由f ′(x )=0得函数f (x )的两个极值点为1,3,则只要这两个极值点有一个在区间(t ,t +1)内, 函数f (x )在区间上就不单调,由t <1<t +1或t <3<t +1,得0<t <1或2<t <3.4. (2013·课标全国Ⅰ)已知函数f (x )=e x (ax +b )-x 2-4x ,曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线方程为y =4x +4.(1)求a ,b 的值;(2)讨论f (x )的单调性,并求f (x )的极大值. 解 (1)f ′(x )=e x (ax +b )+a e x -2x -4 =e x (ax +a +b )-2x -4∵y =f (x )在(0,f (0))处的切线方程为y =4x +4, ∴f ′(0)=a +b -4=4,f (0)=b =4, ∴a =4,b =4.(2)由(1)知f ′(x )=4e x (x +2)-2(x +2) =2(x +2)(2e x -1)令f ′(x )=0得x 1=-2,x 2=ln 12,列表:∴y =f (x )的单调增区间为(-∞,-2),⎝⎛⎭⎫ln 12,+∞; 单调减区间为⎝⎛⎭⎫-2,ln 12. f (x )极大值=f (-2)=4-4e -2.5. 已知函数f (x )=(ax 2+bx +c )e x 在上单调递减且满足f (0)=1,f (1)=0.(1)求a 的取值范围.(2)设g (x )=f (x )-f ′(x ),求g (x )在上的最大值和最小值. 解 (1)由f (0)=1,f (1)=0,得c =1,a +b =-1, 则f (x )=e x , f ′(x )=e x ,依题意对于任意x ∈,有f ′(x )≤0. 当a >0时,因为二次函数y =ax 2+(a -1)x -a 的图像开口向上, 而f ′(0)=-a <0,所以需f ′(1)=(a -1)e<0,即0<a <1; 当a =1时,对于任意x ∈,有f ′(x )=(x 2-1)e x ≤0, 且只在x =1时f ′(x )=0,f (x )符合条件; 当a =0时,对于任意x ∈,f ′(x )=-x e x ≤0, 且只在x =0时,f ′(x )=0,f (x )符合条件; 当a <0时,因f ′(0)=-a >0,f (x )不符合条件. 故a 的取值范围为0≤a ≤1. (2)因g (x )=(-2ax +1+a )e x , g ′(x )=(-2ax +1-a )e x , ①当a =0时,g ′(x )=e x >0, g (x )在x =0处取得最小值g (0)=1, 在x =1处取得最大值g (1)=e.②当a =1时,对于任意x ∈有g ′(x )=-2x e x ≤0, g (x )在x =0处取得最大值g (0)=2, 在x =1处取得最小值g (1)=0.③当0<a <1时,由g ′(x )=0得x =1-a2a>0.若1-a 2a ≥1,即0<a ≤13时, g (x )在上单调递增,g (x )在x =0处取得最小值g (0)=1+a , 在x =1处取得最大值g (1)=(1-a )e. 当1-a 2a <1,即13<a <1时, g (x )在x =1-a 2a 处取得最大值g (1-a 2a )=2a e 1-a 2a ,在x =0或x =1处取得最小值, 而g (0)=1+a ,g (1)=(1-a )e ,由g (0)-g (1)=1+a -(1-a )e =(1+e)a +1-e =0, 得a =e -1e +1.则当13<a ≤e -1e +1时,g (0)-g (1)≤0,g (x )在x =0处取得最小值g (0)=1+a ; 当e -1e +1<a <1时,g (0)-g (1)>0, g (x )在x =1处取得最小值g (1)=(1-a )e.。
高中数学--函数的单调性与导数-Word版含答案
函数的单调性与导数选择题1、函数f(x)=xlnx的单调递增区间是( )A(01) B(1+∞)C D【解析】选D因为f(x)=xlnx(x>0)所以f′(x)=lnx+1令f′(x)>0得lnx+1>0即x>所以函数f(x)的单调递增区间是2、下列函数中在(0+∞)内为增函数的是( )Ay=sinx By=xe2Cy=x3-x Dy=lnx-x【解析】选B对于Ay=sinx在(0+∞)内有增有减对于By′=(xe2)′=e2>0故y=xe2在(0+∞)内是增函数;对于Cy′=3x2-1=3当x∈时y′<0;故y=x3-x在上是减函数对于Dy′=-1=当x∈(1+∞)时y′<0故y=lnx-x在(1+∞)上是减函数3、(2016·临沂高二检测)已知函数y=f(x)的图象是如图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y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象知f(x)的图象是上升的且先由“平缓”变“陡峭”再由“陡峭”变“平缓”观察图象可得B正确4、若f(x)=e<a<b则( )Af(a)>f(b) Bf(a)=f(b)Cf(a)<f(b) Df(a)f(b)>1【解题指南】先判断f(x)的单调性再比较f(a)与f(b)的大小【解析】选A因为f′(x)==当x∈(e+∞)时1-lnx<0所以f′(x)<0所以f(x)在(e+∞)内为单调递减函数故f(a)>f(b)5、(2016·烟台高二检测)若a>0且f(x)=x3-ax在B(-11]C(-11) D上是单调函数求a的取值范围【解析】f′(x)=(2x-2a)e x+(x2-2ax)e x=e x令f′(x)=0即x2+2(1-a)x-2a=0解得x1=a-1-x2=a-1+其中x1<x2当x变化时f′(x)f(x)的变化情况见下表:x (-∞x1) x1(x1x2) x2(x2+∞) f′(x) + 0 - 0 +f(x) ↗↘↗因为a≥0所以x1<-1x2≥0f(x)在(x1x2)上单调递减由此可得f(x)在上是单调函数的充要条件为x2≥1即a-1+≥1解得a≥故所求a的取值范围为10(2016·青岛高二检测)已知函数y=f(x)=x3+bx2+cx+d的图象经过点P(02)且在点M(-1f(-1))处的切线方程为6x-y+7=0(1)求函数y=f(x)的解析式(2)求函数y=f(x)的单调区间【解析】(1)由y=f(x)的图象经过点P(02)知d=2所以f(x)=x3+bx2+cx+2f′(x)=3x2+2bx+c由在点M(-1f(-1))处的切线方程为6x-y+7=0知-6-f(-1)+7=0即f(-1)=1f′(-1)=6所以即解得b=c=-3故所求的解析式是y=f(x)=x3-3x2-3x+2(2)f′(x)=3x2-6x-3令f′(x)>0得x<1-或x>1+;令f′(x)<0得1-<x<1+故f(x)=x3-3x2-3x+2的单调递增区间为(-∞1-)和(1++∞)单调递减区间为(1-1+)1已知对任意实数x有f(-x)=-f(x)g(-x)=g(x)且当x>0时有f′(x)>0g′(x)>0则当x<0时有( )Af′(x)>0g′(x)>0 Bf′(x)>0g′(x)<0Cf′(x)<0g′(x)>0 Df′(x)<0g′(x)<0【解析】选B由题知f(x)是奇函数g(x)是偶函数根据奇偶函数图象特点知当x<0时f(x)的单调性与x>0时相同g(x)的单调性与x>0时恰好相反因此当x<0时有f′(x)>0g′(x)<0 2(2016·南昌高二检测)设f(x)g(x)分别是定义在R上的奇函数和偶函数当x<0时f′(x)g(x)+f(x)g′(x)>0且g(-3)=0则不等式f(x)g(x)<0的解集是( )A(-30)∪(3+∞) B(-30)∪(03)C(-∞-3)∪(3+∞) D(-∞-3)∪(03)【解析】选D因为′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x)所以当x<0时′>0所以f(x)·g(x)在(-∞0)上是增函数又g(-3)=0所以f(-3)g(-3)=0所以当x∈(-∞-3)时f(x)g(x)<0;当x∈(-30)时f(x)g(x)>0又因为f(x)g(x)分别是定义在R上的奇函数和偶函数所以f(x)g(x)在R上是奇函数其图象关于原点对称所以当x∈(03)时f(x)g(x)<0综上选D【补偿训练】(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)∪(01) B(-10)∪(1+∞)C(-∞-1)∪(-10) D(01)∪(1+∞)【解析】选A记函数g(x)=则g′(x)=因为当x>0时xf′(x)-f(x)<0故当x>0时g′(x)<0所以g(x)在(0+∞)上单调递减;又因为函数f(x)(x∈R)是奇函数故函数g(x)是偶函数所以g(x)在(-∞0)上单调递增且g(-1)=g(1)=0当0<x<1时g(x)>0则f(x)>0;当x<-1时g(x)<0则f(x)>0综上所述使得f(x)>0成立的x的取值范围是(-∞-1)∪ (01)二、填空题(每小题5分共10分)3(2016·泰安模拟)如果函数f(x)=2x2-lnx在定义域内的一个子区间(k-1k+1)上不是单调函数那么实数k的取值范围是【解析】显然函数f(x)的定义域为(0+∞)y′=4x-=由y′>0得函数f(x)的单调递增区间为;由y′<0得函数f(x)的单调递减区间为由于函数在区间(k-1k+1)上不是单调函数所以解得1≤k<答案:4(2016·盐城高二检测)若函数f(x)=(mx-1)e x在(0+∞)上单调递增则实数m的取值范围是【解析】因为f′(x)=(mx+m-1)e x由题意得f′(x)≥0在(0+∞)上恒成立令g(x)=mx+m-1则解得m≥1答案:令f′(x)=0得x1=1x2=a-1因为f(x)在(14)内为减函数所以当x∈(14)时f′(x)≤0;因为f(x)在(6+∞)内为增函数所以当x∈(6+∞)时f′(x)≥0所以4≤a-1≤6解得5≤a≤7所以实数a的取值范围为方法二:f′(x)=x2-ax+a-1因为f(x)在(14)内为减函数所以当x∈(14)时f′(x)≤0;因为f(x)在(6+∞)内为增函数所以当x∈(6+∞)时f′(x)≥0所以即解得5≤a≤7所以实数a的取值范围为6(2015·驻马店高二检测)已知函数f(x)=(ax2+x-1)e x其中e是自然对数的底数a∈R(1)若a=1求曲线f(x)在点(1f(1))处的切线方程(2)若a=-1求f(x)的单调区间【解析】(1)因为f(x)=(x2+x-1)e x所以f′(x)=(2x+1)e x+(x2+x-1)e x=(x2+3x)e x所以曲线f(x)在点(1f(1))处的切线斜率为k=f′(1)=4e又因为f(1)=e所以所求切线方程为y-e=4e(x-1)即4ex-y-3e=0(2)f(x)=(-x2+x-1)e x因为f′(x)=-x(x+1)e x令f′(x)<0得x<-1或x>0f′(x)>0得-1<x<0所以f(x)的减区间为(-∞-1)(0+∞)增区间为(-10)关闭Word文档返回原板块。
高二数学知识点及公式
高二数学知识点及公式高二数学是整个高中数学学习的关键阶段,知识点和公式繁多,需要我们认真掌握和理解。
以下是对高二数学常见知识点及公式的详细梳理。
一、函数部分1、函数的单调性设函数 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< x₂时,都有 f(x₁) < f(x₂)(或f(x₁) > f(x₂)),那么就说函数 f(x)在区间 D 上是增函数(或减函数)。
函数单调性的判定方法:(1)定义法:设 x₁、x₂是给定区间上的任意两个自变量的值,且 x₁< x₂,函数 f(x)在给定区间上具有单调性时,作差 f(x₂) f(x₁),然后判断其正负。
(2)导数法:若函数 f(x)在区间 D 内可导,当 f'(x) > 0 时,f(x)在区间 D 上单调递增;当 f'(x) < 0 时,f(x)在区间 D 上单调递减。
2、函数的奇偶性对于函数 f(x),如果对于定义域内任意一个 x,都有 f(x) = f(x),那么函数 f(x)就叫做奇函数;如果对于定义域内任意一个 x,都有 f(x) =f(x),那么函数 f(x)就叫做偶函数。
判断函数奇偶性的步骤:(1)求出函数的定义域,判断定义域是否关于原点对称。
(2)计算 f(x),并与 f(x)进行比较。
3、指数函数指数函数的一般形式为 y = a^x(a > 0 且a ≠ 1)。
指数函数的性质:(1)当 a > 1 时,函数在定义域内单调递增;当 0 < a < 1 时,函数在定义域内单调递减。
(2)函数的图像恒过点(0, 1)。
4、对数函数对数函数的一般形式为 y =logₐx(a > 0 且a ≠ 1)。
对数函数的性质:(1)当 a > 1 时,函数在定义域内单调递增;当 0 < a < 1 时,函数在定义域内单调递减。
(2)函数的图像恒过点(1, 0)。
5、幂函数幂函数的一般形式为 y =x^α ,其中α 为常数。
高二数学函数的单调性与导数试题答案及解析
高二数学函数的单调性与导数试题答案及解析1.已知函数(Ⅰ)求的单调区间;(Ⅱ)求上的最值.【答案】解:(I)令得若则,故在上是增函数,在上是增函数若则,故在上是减函数。
3分(II)。
6分【解析】本试题主要是考查了导数在研究函数中的运用。
(1)求解导数,利用导数的正负来判定函数的单调增减区间(2)在第一问的基础上可知在上是增函数,在上是增函数因此在上先减后增,则可知函数的最值。
2.设函数,且为的极值点.(Ⅰ) 若为的极大值点,求的单调区间(用表示);(Ⅱ)若恰有两解,求实数的取值范围.【答案】解:,又所以且,。
2分(I)因为为的极大值点,所以当时,;当时,;当时,所以的递增区间为,;递减区间为.。
4分(II)①若,则在上递减,在上递增恰有两解,则,即,所以;②若,则,因为,则,从而只有一解;③若,则,, 则只有一解.综上,使恰有两解的的范围为.。
10分【解析】本试题主要是考查了导数在研究函数中的运用。
(1)因为为的极大值点,则可以得到参数b,c的关系式,并利用导数求解的单调区间,(2)因为的递增区间为,;递减区间为,那么对于参数c进行讨论,进而分析函数图像与x轴的位置关系。
3.(Ⅰ)设函数,证明:当时,;(Ⅱ)从编号1到100的100张卡片中每次随机抽取一张,然后放回,用这种方式连续抽取20次,设抽得的20个号码互不相同的概率为。
证明:。
注:可用(Ⅰ)的结论。
【答案】解:(Ⅰ)。
1分当时,,所以为增函数,又,因此当时,。
3分(Ⅱ)。
5分又,,…,所以。
6分由(Ⅰ)知,当时,,因此。
7分在此式中令,则即。
8分所以。
9分【解析】本试题主要是考查了导数在研究函数中的运用。
利用导数的符号判定单调性得到最值证明不等式恒成立。
同时利用函数的最值结论来分析证明不等式的综合运用。
4.设函数,,则的最大值为____________,最小值为_________。
【答案】【解析】解:因为,利用导数符号与函数单调性关系可知道f(x)的最大值,最小值分别为5.设函数,其中。
高中数学-函数的单调性与导数教学设计学情分析教材分析课后反思
《函数的单调性与导数》教学设计【教学目标】知识与技能:1.探索函数的单调性与导数的关系2.会利用导数判断函数的单调性并求函数的单调区间过程与方法:1.通过本节的学习,掌握用导数研究单调性的方法-2.在探索过程中培养学生的观察、分析、概括的能力渗透数形结合思想、转化思想、分类讨论思想。
情感态度与价值观:通过在教学过程中让学生多动手、多观察、勤思考、善总结,培养学生的探索精神,引导学生养成自主学习的学习习惯。
【教学的重点和难点】教学重点:探索并应用函数的单调性与导数的关系求单调区间。
教学难点:探索函数的单调性与导数的关系。
"【教学过程】【![ 》练习1求函数xxxf ln)(-=的单调区间.,讨论函数单调性的一般步骤是什么&1求定义域;2求函数()f x的导数,3 讨论单调区间,解不等式()0f x'>,解集为增区间;4解不等式()0f x'<,解集为减区间.、例2函数图像如下图,导函数图像可能为哪一个{函数的导数值大于零时,其函数为单调递增;函数的导数值小于零时,其函数为单调递减.教师根据一个学生的作图进行讲解.~由学生共同回答.\从函数的单调性和导数的正负关系的讨论环节中,不断的比较了函数和导函数的图像,因此设置该题,从熟悉的函数到该题,题目更容易解决.学生对所学知识进一步巩固和熟练掌握.。
:结论总结|(例题讲解—…练习2导函数图像如下图,则函数图像可能为()(`分层作业:!学生思考并共同解决.:…—【板书设计】学情分析参与课堂的学生为高二年级理科的学生,学生基础参差不齐,差别较大,而单调性的概念是在高一第一学期学过的,因此对于单调性概念的理解不够准确,同时导数是高中学生新接触的概念,如何将导数与函数的单调性联系起来是一个难点.在本节课之前学生已经学习了导数的概念、导数的几何意义和导数的四则运算,初步接触了导数在几何中的简单应用,但对导数的应用还仅停留在表面上.本节课应着重让学生通过探究来研究利用导数判定函数的单调性.效果分析本节课教师运用了多种教学手段,创设了丰富的教学情境,成功的激发了学生的学习兴趣;教学目标简明扼要,便于实施,注重数学思想、能力的培养,广度和深度都符合数学课程标准的要求,符合学生的实际情况。
函数的单调性与导数第二课时全文
(1)单调递增区间:(1, ),单调递减区间:(-,1)
(2)单调递增区间:(0, ),单调递减区间:(-,0)
(3)单调递增区间:(1,1), 单调递减区间:(-,1),(1,+)
(4)单调递增区间:(1, ),(-,- 1 ) 3
单调递减区间:(- 1 ,1) 3
例3 如图, 水以常速(即单位时间内注入水的体积相同)注 入下面四种底面积相同的容器中, 请分别找出与各容器对应 的水的高度h与时间t的函数关系图象.
如图,函数 y f (x) 在 (0,b)或 (a,0)内的图 象“陡峭”,在(b,) 或(, a)
内的图象“平
函数单调性与导数的关系
1.如果在区间(a,b)内f’(x)>0(f’(x)<0),那么 函数f(x)在(a,b)内为增函数(减函数)
2.如果函数f(x)在(a,b)内为增函数(减函数) , 那么f’(x)≥0(f’(x)≤0)在区间(a,b)内恒成立。
a -1
所以a的范围是[-1,+)
本题用到一个重要的转化:
m≥f(x)恒成立 m f(x)max m f(x)恒成立 m f(x)min
练习2
已知函数f(x)=2ax - x3,x (0,1],a 0, 若f(x)在(0,1]上是增函数,求a的取值范围。
解:f(x)=2ax - x3在(0,1]上是增函数,
f '(x)=2a - 3x2 0在(0,1]上恒成立,
即:a 3 x2在(0,1]上恒成立,
2
而g( x ) 3 x2在(0,1]上的最大值为 3,
2
2
a 3。 2
[
3 2
,)
如果恒有 f '(x) 0 ,则 f (x) 是常函数。
【课件】函数的单调性 课件-2022-2023学年高二下学期数学人教A版(2019)选择性必修第二册
例1.求函数f (x) 1 x3 1 x2 2x 1 的单调区间. 32
解:函数f (x)的定义域为R,且 f '(x) x2 x 2 (x 1)(x 2).
令f '(x) 0, 解得 x 1或x 2.
x 1和x 2把定义域分成三个区间, 列表可得:
例1.求函数f (x) 1 x3 1 x2 2x 1 的单调区间.
间(a,b)上单调递减;
思考诊断
1.思维辨析(对的打“√”,错的打“×”) (1)函数 f(x)在定义域上都有 f′(x)>0,则函数 f(x)在定义域上单调递增.( × )
(2)函数在某一点的导数越大,函数在该点处的切线越“陡峭”.×( )
(3)函数在某个区间上变化越快,函数在这个区间上导数的绝对值越大.( √ ) (4)函数 f(x)=x2+2x-3 的导数 f′(x)=2x+2 是增函数,所以函数 f(x)=x2+2x-3 在(-∞,+∞)上是增函数.( × )
∴f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增.
综上所述,当 a≥0 时,f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增.
[巩固训练] 3.求下列函数的单调区间: (1)f(x)=2x3+3x2-36x+1;
[解] (1)f′(x)=6x2+6x-36. 由 f′(x)>0 得 6x2+6x-36>0,解得 x<-3 或 x>2; 由 f′(x)<0 解得-3<x<2. 故 f(x)的增区间是(-∞,-3),(2,+∞);减区间是(-3,2).
观察下面一些函数的图像,探讨函数的单调性与导数的 正负的关系.
导数f (x0)表示函数 f(x)在点(x0, f(x0))处的切线的斜率
函数的单调性与导数02009
由上我们可得以下的结论:
定义:一般地,设函数y=f(x)在某个区间(a,b)内有导 数,如果在 这个区间内 f ( x ) >0,那么函数y=f(x) 在为 这个区间内 的增函数;如果在这个区间内 f ( x ) <0,那 么函数y=f(x) 在为这个区间内的减函数. y
y=f(x) f '(x)>0
令3x2-12x+9>0,解得x>3或x<1,因此,当 x (3,) 或 x ( ,1)时, f(x)是增函数. 令3x2-12x+9<0,解得1<x<3,因此,当 x (1,3)时, f(x)是 减函数.
故f(x)在(-∞,1)和 (3,+∞)内是增函数, 1 3 在(1,3)内是减函数. 0 1 x 而我们可以从右边的 函数的图象看到上面 的结论是正确的. (一)利用导数讨论函数 3 单调性的步骤: (1):求函数定义域 (2):求导数 f ( x). (3)解不等式 f ( x ) >0得f(x)的单调递增区间;解不等式 f ( x ) < 0得f(x)的单调递减区间. 练习1:求函数y=2x3+3x2-12x+1的单调区间. 答案:递增区间是( ,2) 和 (1,) ;递减区间是(-2,1).
x 1 0,得x<-1或x>1. 由 f ( x ) 0 即 2(1 x )
注意到函数的定义域是(-1,+∞),故f(x)的递增区间 是(1,+∞); 由 f ( x ) 0 解得-1<x<1,故f(x)的递减区间是(-1,1).
说明:函数的单调区间必定是它的定义域的子区间,故
y
y=f(x)
f '(x)<0
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y = f(x ) 的定义域D
f ( x ).
f x 0
(2)求导数
(3)解不等式
;或解不等式f x 0 .
(4)与定义域求交集 (5)写出单调区间
忆一忆
基本求导公式:
1
(1)( kx b) k , 特殊的: C 0(C为常数 )
( 2)( x ) x
1 已知函数( f x) 2ax 2 ,x (0,1],若( f x)在 x x (0 ,1]上是增函数,求a的取值范围. 2 当a 1时,f '(x ) 2 3 x 对x (0, 1)也有f '(x0, 1)上是增函数
所以 a的范围是 [-1, + )
x g(x)max g(1)=-1 而g(x)
3
在(0, 1]上单调递增,
a〉 -1
1 已知函数( f x) 2ax 2 ,x (0 ,1], 若( f x)在 x x (0 ,1]上是增函数,求a的取值范围.
2 当a 1时,f '(x ) 2 3 x 对x (0, 1)也有f '(x )〉 0
本题用到一个重要的转化:
m≥f(x )恒成立 m f (x )max m f (x )恒成立 m f (x )min
练习2 已知函数f (x)=2ax - x ,x (0, 1],a 0,
3
若f (x)在(0, 1]上是增函数,求a的取值范围。
3 [ , ) 2
已知函数f(x)=ax³ +3x² -x+1在R上是减函数, 求a的取值范围。
a -1时,( f x)在(0, 1)上是增函数 所以 a的范围是 [-1, + )
在某个区间上,f '(x )>0(或<0) ,f(x)在这个区间上单调递增 (递减);但由f(x)在这个区间上单调递增(递减)而 仅仅得到 f '(x )>0(或<0) 是不够的。还有可能导数等于0 也能使f(x)在这个区间上单调, 所以对于能否取到等号的问题需要单独验证
函数的单调性与导数
楚水实验学校高二数学备课组
知识回顾:
函数 y = f (x) 在给定区间 G 上,当 x 1、x 2 ∈G 且 x 1< x 2 时
1)都有 f ( x 1 ) < f ( x 2 ), 则 f ( x ) 在G 上是增函数;
则 f ( x ) 在G 上是减函数; 2)都有 f ( x 1 ) > f ( x 2 ),
3 2
求a的取值范围
1 a 3
求参数
1 已知函数( f x) 2ax 2 ,x (0 ,1],若( f x)在 x x (0 ,1]上是增函数,求a的取值范围. 2 解:由已知得 f '(x ) 2a 3 x
因为函数在(0,1]上单调递增
2 f '(x )>0,即a - 3 在x (0, 1]上恒成立 x 1
1 2
x
o
1
x
o
(C)
(D)
函数y x cos x sin x在下面哪个区间内是增函数(B ) 3 3 5 A. ( , ) B. ( ,2 ) C . ( , ) D. (2 ,3 ) 2 2 2 2
解 : y ( x cos x sin x) ( x cos x) cos x x cos x x(cos x) cos x x sin x x sin x 0, x sin x 0, 当x ( ,2 ), x 0, sin x 0, x sin x 0
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严肃,目光凌厉,将月影吓咯壹大跳,嘁嘁哎哎地小声答复道:“仆役,您别生气,您当时昏睡别醒,爷正抱着您,就直接进咯里屋,然后将您放在咯床上。仆役,爷对您那么好, 您为啥啊要说别让爷进里屋来?”“我是问,问您,问您,我の衣裳怎么就变成咯中衣?我の衣裳都去咯哪儿咯!您?”月影壹听水清如此质问她,终于明白仆役为啥啊发咯那么大 の脾气,壹定是仆役误会咯,于是赶快解释道:“仆役,是爷走咯以后,奴婢给您换の中衣,您睡得沉极咯,奴婢和竹墨两各人费咯半天の劲儿才换好の。”“您保证是爷走咯以后 才换の?”“奴婢保证,当时还有竹墨呢。”至此,水清才明白咯事情の原委,刚刚那壹顿劈头盖脸の乱发脾气真是大错特错。可是那也别能怪水清,当时壹听说是爷亲自给盖の锦 被,她以为是按平时の顺序,先换の中衣,才盖の被子,羞愤交加之中别禁破天荒地冲月影火冒三丈起来。现在听月影解释清楚咯,原来是他先盖の锦被,然后才是月影她们重新给 换の中衣。错怪咯月影她们,水清非常别好意思,所以刚刚还气得脸色发白,现在立即因为惭愧而红通通地发起烧来,讪讪地说道:“那各,我错怪您咯,别往心里去,我那也是壹 时情急。”“仆役,没事情,奴婢没什么事儿。”水清嘴上给月影道歉,心中却是极为恼恨起咯王爷。上壹次,他醉宿在那里,事后她当场就让福晋给他传咯话,“请爷以后别要踏 进妹妹の房里壹步。”虽然当时她被气懵咯,别管别顾地说咯那句话,但是,她是真心别想再发生那种事情。上壹次是她の腿跪伤咯,那壹次是她累得昏睡别醒,虽然那壹次没什么 造成啥啊后果,可是她实在别想再跟他在卧房里见面。可是,那整各儿王府都是他の,她怎么可能禁止他去啥啊地方?刚刚因为他回府之后,她再也别用管理府务而心情大好,此刻 又因为被他抱回咯怡然居而陷入咯深深の苦恼之中。她实在是别想再跟他有啥啊瓜葛,他们井水别犯河水の生活有多好。希望昨天只是壹各意外,她只是睡昏咯,他只是非常行侠仗 义地帮咯她壹各忙,仅此而已,仅此而已。禁止他再进她房间里是别可能の事情,是大逆别道,是对夫君の大别敬行为,既然别能禁止他の行动范围,那只有严加管束好自己の行为, 从今往后,切别可再糊里糊涂地就睡着咯。想好咯对策,水清の心中暂时安定下来。别过,现在还别能算完全踏实,因为她还有壹件更重要の事情要做。王爷回来咯,虽然她可以立 即卸下管理府务の职责,但是他那次走咯四十三天,她代管咯四十三天の府务,无论如何都要对他有壹各交代。虽然小福子会及时向他汇报,但小福子是小福子,她是她,王爷可是 吩咐咯她,而别是吩咐小福子掌管府务。第壹卷 第532章 字贴其实那各汇报壹点儿也别难,水清早早就做好咯准备,在过去の那四十三天时间里,所有经过她手の大大小小事情, 她全部记忆在纸上,每天壹页,仔仔细细地记忆咯下来,壹共四十二页纸,此刻正整整齐齐地码放在书桌上。昨天因为忙咯壹别整天,还没什么来得及写那最后壹天の汇报。于是水 清赶快起咯床,梳洗完毕,喝咯些清粥,就赶快让月影将墨研好,等她坐到咯桌子前,马上就提笔唰唰地写咯起来。没壹会儿,那第四十三天の管家汇报也已经写好,与前面那四十 二页纸壹并放好,然后对月影说道:“月影,您将那各交到朗吟阁那里。”今天没什么啥啊事情,王爷回府很早,才过咯响午没多久,他就已经端坐在朗吟阁の书房里。只是刚壹坐 下,他就突然发现咯书桌の异样,远远地瞟咯壹眼,他随口问道:“秦顺儿,那是谁送来の字帖?”“回爷,没什么人送字帖。”“那那是啥啊?”他壹边说着,壹边将那叠纸拿咯 起来。当他仔细壹看内容才晓得,怪别得秦顺儿答别上来呢,确实别是字帖。可是,越看他越是诧异,那内容完全是每日府务情况记忆,可是小福子の汇报别是隔三差五给他递过去 咯嘛,怎么又有壹份更详细の报上来?可是那笔迹根本别是他前些日子看到の小福子汇报中の那种字体。小福子の字谈别上啥啊体,壹各只勉强念咯两三年私塾の奴才,能把字写成 那各样子已经很别错咯。而他眼前の那份汇报,用の是典型の簪花小楷,明显是长期研习倪瓒の结果,以至于他刚刚以为是谁送来の字帖呢。秦顺儿壹看爷问他那份东西,他实在别 明白侧福晋为啥啊要给爷送字帖。那也别能怨秦顺儿,他根本别识字,只晓得刚刚月影送过来の,说是侧福晋特意叮嘱要转让交给爷。因为别晓得是啥啊东西,他就直接放到咯书桌 上。现在听到爷在问是谁送来の字帖,秦顺儿才悄然大悟:原来年侧福晋也开始变着花样地讨爷の欢心咯,居然给爷送字帖。那可是所有主子里面,最特别の物件,别の主子别是送 荷包就是送帕子,那各年侧福晋可真是花咯别少心思,动咯别少脑筋,居然送给爷の礼物是字帖。“回爷,那是年侧福晋给您送来の。”“啥啊?年侧福晋?”“是の,怡然居の月 影刚刚亲自交来,说是侧福晋差她前来给爷送来の。”王爷那才晓得,那各达到咯字帖水平の汇报,居然是出自水清之手!那也实在是别能怨王爷,他以前见过の水清の字体,别是 初学の颜体大楷,就是初学の米芾狂草,害得他无数次地研习模仿她那似“猪猪爬”般の笔迹,以便炮制“年氏家书”寄给婉然。那各时候,他无数次地壹边费力地炮制“年氏家 书”,壹边嘲笑着她の字体:简直是比
确定函数
f ( x) 2 x 6 x 7
3 2
,
在哪些区间是增函数。
变式1:求
f ( x) 2x 6x 7(x>-1)
3 2
的单调增区间
变式2:求f ( x) 2 x 6ax 7(a 0) 的单调减区间
3 2
解:
2 f ( x)=6x 12ax
令f ( x) 0,即6x 12ax 0 即x( x 2a) 0
x ' x
'
'
( 为常数)
(3)( a ) a lna(a 0, 且a 1)
1 ( 4)( log a x ) (a 0, 且a 1) xlna
(5)(e ) e
x '
'
x
(7)(sinx ) cosx
(8)(cosx) sinx
1 (6)(lnx) x '
'
基础练习:求下列函数的单调区间
( 1)
y xx
2
( 2)
y xx
3
(3) y x ln x
证明: f(x)=2x-sinx在R上为单调增 函数
f ( x) e x在区间(-, 0) 练习:求证:
x
内是减函数