导数应用二
2022版高考数学大一轮复习第3章导数及其应用第2讲导数的简单应用2
第三章 导数及其应用第二讲 导数的简单应用1.[2021贵阳市四校第二次联考] 已知y =x ·f'(x )的图象如图3-2-1所示, 则f (x )的图象可能是( )2。
[原创题]函数f (x )=(12x —1)e x +12x 的极值点的个数为( )A.0B.1 C 。
2 D.33。
[2021安徽省示范高中联考]若函数f (x )=(x —1)e x -ax (e 为自然对数的底数)有两个极值点,则实数a 的取值范围是( )A 。
(-1e,0) B.(—∞,0)C 。
(-1e,+∞) D.(0,+∞)4。
[2021蓉城名校联考]已知函数f (x )=e |x |+cos x ,设a =f (0。
3-1),b =f (2-0.3),c =f (log 20.2),则( )A 。
c <b 〈a B.c <a <b C.b <a 〈c D 。
b <c 〈a5.[2021湖南六校联考]设函数f (x )的定义域为R,f'(x )是其导函数,若f (x )+f'(x )〈0,f (0)=1,则不等式f (x )〉e -x 的解集是( )A.(0,+∞)B.(1,+∞)C.(—∞,0)D.(0,1)6.[2021四省八校联考]函数f (x )=x 3-bx 2+c ,若f (1-x )+f (1+x )=2,则下列正确的是( )A 。
f (ln 2)+f (ln 4)<2B .f (—2)+f (5)<2C .f (ln 2)+f (ln 3)〈2D 。
f (-1)+f (2)〉27.[2020皖中名校联考]已知函数f (x )=(x 2—mx -m )e x +2m (m 〉-2,e 是自然对数的底数)有极小值0,则其极大值是 ( )A 。
4e -2或(4+ln 2)e -2+2ln 2B 。
4e -2或(4+ln 2)e 2+2ln 2C 。
_高中数学第一章导数及其应用2
f(x)=1x
f ′(x)=-x12=-x-2
f(x)= x
f ′(x)=21 x=12x-12
f(x)=x3
f′(x)=3x2
结论:若f(x)=xα(α为有理数),则f′(x)=αxα-1.
1.y=c表示平行于x轴的直线,或与x轴重合的直线, 其斜率为0,故y=c上任一点处的导数值为____0____, 直线y=x的斜率为1,故直线y=x上任一点处的导数值 为___1_____.
[分析] 只需求出K、Q两点的横坐标即可.
[解析]
设P(x0,y0),则kl1=y′|x=x0=2
1 x0
.
∵直线l1与l2垂直,则kl2=-2 x0,
∴直线l2的方程为y-y0=-2 x0(x-x0).
∵点P(x0,y0)在曲线y= x上,∴y0= x0.
在直线l2的方程中令y=0,则- x0=-2 x0(x-x0).
2.当y=c表示路程关于时间的函数时,常数c表明路 程不变化,因此一直处于__静__止____状态,故瞬时速度 为___0_____,因此y′=____0____;
当y=x表示路程关于时间的函数时,路程的改变量等 于时间的改变量,因此物体做匀速直线运动,瞬时速 度为___1_____,故y′=____1____.
当P点不是切点时,设切点为A(x0,y0),由定义可求得切 线的斜率为k=3x20.
∵A在曲线上,∴y0=x30,∴xx300--82=3x20,
∴x30-3x20+4=0,∴(x0+1)(x0-2)2=0, ∴x0=-1或x0=2(舍去),∴y0=-1,k=3, 此时切线方程y+1=3(x+1),即3x-y+2=0. 故经过点P的曲线的切线有两条,方程为12x-y-16=0和 3x-y+2=0. [警示] 求曲线过点P的切线时,应注意检验点P是否在曲 线上,若点P在曲线上,应分P为切点和P不是切点讨论.
_高中数学第一章导数及其应用2
[提示] ΔΔyx=x+Δx2+xΔ+2xΔx-x2+2x
=2x+Δx+xx-+2Δx
∴ lim Δx→0
2x+Δx+xx-+2Δx
=2x-x22.
Байду номын сангаас
[问题3] F(x)的导数与f(x)、g(x)的导数有何关系? [提示] F(x)的导数等于f(x)、g(x)导数和.
[问题 4] 试说明 y=cos3x-π4如何复合的. [提示] 令 u=g(x)=3x-π4,y=f(u)=cos u,
(3)y′=(2x2+3)′·(3x-2)+(2x2+3)·(3x-2)′
=4x·(3x-2)+(2x2+3)·3
=18x2-8x+9.
(4)y′=xl+n x1′-(2x)′
=1xx+x+1- 12ln
x -2xln
2
=1+x1x+-1ln2
x -2xln
2.
二. 复合函数的导数
例题 2 求下列函数的导数:
(1)y=1-12x3;
(2)y=cos x2;
(3)y=sin3x-π4; (4)y=lg(2x2+3x+1).
• [思路点拨] 解答本题可先分析复合函数的复合过 程,然后运用复合函数的求导法则求解.
解析: (1)设 y=u13,u=1-2x, 则 y′x=y′u·u′x =u13′·(1-2x)′ =-3u-4·(-2) =1-62x4. (2)设 y=cos u,u=x2, 则 y′x=y′u·u′x=(cos u)′·(x2)′ =-sin u·2x =-2x·sin x2.
(4)开始学习求复合函数的导数要一步步写清楚,熟 练后中间步骤可省略.
特别提醒:只要求会求形如f(ax+b)的复合函数的导 数.
第7-6节(偏导数的几何应用(二)、方向
第 六 节
偏导数的几何应用(二)
方向导数与梯度
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一、曲面的切平面与法线
设曲面方程为
F ( x, y, z ) = 0
在曲面上任取一条通 过点M的曲线
r n
M
r T
⎧ x = φ (t ) ⎪ Γ : ⎨ y = ψ ( t ), ⎪ z = ω (t ) ⎩ r 曲线在M处的切向量 T = {φ ′( t 0 ), ψ ′( t0 ), ω ′( t0 )},
F ( x , y , z ) = z − e z + 2 xy − 3, 解 令
Fx′ (1, 2 , 0 ) = 2 y (1, 2 , 0 ) = 4, Fy′ (1, 2 , 0 ) = 2 x (1, 2 , 0 ) = 2,
Fz′ (1, 2 , 0 ) = 1 − e z (1, 2 , 0 ) = 0,
解 设 ( x0 , y0 , z0 ) 为曲面上的切点,
切平面方程为
2 x 0 ( x − x 0 ) + 4 y0 ( y − y0 ) + 6 z 0 ( z − z 0 ) = 0
依题意,切平面方程平行于已知平面,得
2 x 0 4 y0 6 z 0 = = , ⇒ 2 x 0 = y0 = z 0 . 1 4 6
切平面方程为
Fx ( x0 , y0 , z0 )( x − x0 ) + F y ( x0 , y0 , z0 )( y − y0 ) + Fz ( x0 , y0 , z0 )( z − z0 ) = 0
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通过点 M ( x 0 , y 0 , z 0 ) 而垂直于切平面的直线 称为曲面在该点的法线.
导数的应用之二切线与速度的问题
导数的应用之二:切线与速度的问题(3课时)一、 用导数求曲线的切线函数()f x 在0x 处导数的几何意义,就是曲线()y f x =在点()()00,x f x 处切线的斜率,也就是说,曲线()y f x =在点()()00,P x f x 处切线的斜率是()0f x '。
于是相应的切线方程是:()()000y y f x x x '-=-。
利用上述结论,可以求解曲线的切线以及相关的问题。
用求导法求曲线的切线的斜率是行之有效的方法,它不仅适用于二次曲线,对于任何可导函数都适用。
如果要求的切线过某点,一定要注意验证这点是否在曲线上。
如果这点在曲线上,可直接通过求这点的导数(斜率)来求切线方程,如果这点在曲线之外,一般需设切点,求出这点的导数,然后通过解方程组来确定切点,最后根据两点式确定切线方程。
二、 利用导数求瞬时速度物体在时刻0t 时的瞬时速度0V 就是物体运动规律()S f t =在0t t =时的导数()0f t ',即有()00V f t '=。
利用导数的这个物理意义,可以帮助我们获得按规律运动的物体的瞬时速度。
三、 范例分析例1.求过抛物线y=ax 2+bx+c (a≠0)上一点P (x 0,y 0)处的切线方程,并由此证实抛物线的光学性质。
分析:为求斜率,先求导函数:y'=2ax+b ,故切线方程为y -y 0=(2ax 0+b)(x -x 0)即 y=(2ax 0+b)x -ax 20+c ,亦即y=(2ax 0+b)x -ax 20+c.抛物线焦点:F (-,),它关于切线的对称点之横坐标当x 0,说明从焦点发出的光线射到(x 0,y 0)经抛物面反射后反射光线平行于对称轴,反之亦然。
要求过曲线上一点处的切线方程,一般先求出该点的导数值(斜率),再用点斜式写出后化简,同时我们还可以据此写出该点处的法线方程。
解:显然,y 0=ax 20+bx 0+cy'=2ax+b 故在P 点处切线斜率为2ax 0+b , 切线方程y -(ax 20+bx 0+c)=(2ax 0+b)(x -x 0), 亦即y=(2ax 0+b)x -ax 20+c.由于y=ax2+bx+c按向量=24,24b ac ba a⎛⎫--⎪⎝⎭平移即得到y=ax2,只须证明过其上一点(x0,ax2)的切线l :y=2ax0x-ax2满足:焦点关于l的对称点为(m,n).当x0≠0时,消去n. 知m=x0.当x0=0时,切线为y=0,F之对称点横坐标显然是0,故从焦点发出的光线射到(x0,ax2)后被抛物面反射后的方程为x=x0(与对称轴平行);反之,与对称轴平行的光线被抛物面反射后必聚汇于焦点.例2.求函数y=x4+x-2 图象上的点到直线y=x-4的距离的最小值及相应点的坐标.分析:首先由得x4+2=0 知,两曲线无交点.y'=4x3+1,切线要与已知直线平行,须4x3+1=1,x=0.故切点:(0 , -2)一般地,当直线l与y=f(x)的图像无交点时,与l平行的切线与l间距离应为图像上点到l的距离的最值,以最小值为例(如图)与l平行的直线若与曲y=f(x)相交,(A为一交点),则l'与l间必存在y=f(x)上的点C,显然,C点到l的距离小于l与l'间的距离,亦即A到l的距离.当然,我的也可用参数直接考虑:设(x0,x4+x0-2)为y=f(x)图象上任意一点,它到l的距离d==≥=,故距离最小距离为上述等号当且仅当x=0时取得,故相应点坐标为(0,-2)。
202新数学复习第二章函数导数及其应用2.2函数的单调性与最值学案含解析
第二节函数的单调性与最值课标要求考情分析1。
理解函数的单调性、最大值、最小值及其几何意义.2.会运用基本初等函数的图象分析函数的性质。
1。
主要考查函数单调性的判定、求单调区间、比较大小、解不等式、求最值及不等式恒成立问题.2.题型以选择题、填空题为主,若与导数交汇命题则以解答题的形式出现,属中高档题.知识点一函数的单调性1.增函数、减函数的定义定义: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x1,x2:(1)增函数:当x1〈x2时,都有f(x1)<f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是增函数;(2)减函数:当x1〈x2时,都有f(x1)〉f(x2),那么就说函数f(x)在区间D上是减函数.2.单调性、单调区间的定义若函数y=f(x)在区间D上是增函数或减函数,则称函数y =f(x)在这一区间上具有(严格的)单调性,区间D叫做y=f(x)的单调区间.注意以下结论1.对∀x1,x2∈D(x1≠x2),错误!>0⇔f(x)在D上是增函数,错误!<0⇔f(x)在D上是减函数.2.对勾函数y=x+错误!(a〉0)的增区间为(-∞,-错误!]和[错误!,+∞),减区间为[-错误!,0)和(0,错误!].3.在区间D上,两个增函数的和仍是增函数,两个减函数的和仍是减函数.4.函数f(g(x))的单调性与函数y=f(u)和u=g(x)的单调性的关系是“同增异减”.知识点二函数的最值1.思考辨析判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”)(1)对于函数f(x),x∈D,若对任意x1,x2∈D,且x1≠x2有(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]〉0,则函数f(x)在区间D上是增函数.(√)(2)函数y=1x的单调递减区间是(-∞,0)∪(0,+∞).(×)(3)对于函数y=f(x),若f(1)<f(3),则f(x)为增函数.(×)(4)函数y=f(x)在[1,+∞)上是增函数,则函数的单调递增区间是[1,+∞).(×)解析:(2)此单调区间不能用并集符号连接,取x1=-1,x2=1,则f(-1)〈f(1),故应说成单调递减区间为(-∞,0)和(0,+∞).(3)应对任意的x1<x2,f(x1)〈f(x2)成立才可以.(4)若f(x)=x,f(x)在[1,+∞)上为增函数,但y=f(x)的单调递增区间是R.2.小题热身(1)下列函数中,在区间(0,+∞)内单调递减的是(A)A.y=错误!-x B.y=x2-xC.y=ln x-x D.y=e x(2)函数f(x)=-x+错误!在区间错误!上的最大值是(A)A.错误!B.-错误!C.-2 D.2(3)设定义在[-1,7]上的函数y=f(x)的图象如图所示,则函数y=f(x)的增区间为[-1,1]和[5,7].(4)函数f(x)=错误!的值域为(-∞,2).(5)函数f(x)=错误!在[2,6]上的最大值和最小值分别是4,错误!.解析:(1)对于A,y1=错误!在(0,+∞)内是减函数,y2=x在(0,+∞)内是增函数,则y=1x-x在(0,+∞)内是减函数;B,C选项中的函数在(0,+∞)上均不单调;选项D中,y=e x 在(0,+∞)上是增函数.(2)∵函数y=-x与y=错误!在x∈错误!上都是减函数,∴函数f(x)=-x+错误!在错误!上是减函数,故f(x)的最大值为f(-2)=2-错误!=错误!.(3)由图可知函数的增区间为[-1,1]和[5,7].(4)当x≥1时,f(x)=log错误!x是单调递减的,此时,函数的值域为(-∞,0];x<1时,f(x)=2x是单调递增的,此时,函数的值域为(0,2).综上,f(x)的值域是(-∞,2).(5)函数f(x)=错误!=错误!=2+错误!在[2,6]上单调递减,所以f(x)min=f(6)=错误!=错误!。
高考数学 专题2.4 导数的应用(二)同步单元双基双测(B卷)文-人教版高三全册数学试题
专题2.4 导数的应用(二)(测试时间:120分钟满分:150分)一、选择题(共12小题,每题5分,共60分)1. 曲线x y ln =上一点P 和坐标原点O 的连线恰好是该曲线的切线,则点P 的横坐标为( ) A .eB.e C .e 2D .2 【答案】A考点:导数的几何意义2. 已知函数y =2x 3+ax 2+36x -24在x =2处有极值,则该函数的一个递增区间是 A.(2,3)B.(3,+∞)C.(2,+∞)D.(-∞,3)【答案】B【解析】本题考查常见函数的导数,可导函数f ′(x )=0与极值点的关系,以及用导数求函数的单调区间.y ′=6x 2+2ax +36.∵函数在x =2处有极值,∴y ′|x =2=24+4a +36=0,即-4a =60.∴a =-15. ∴y ′=6x 2-30x +36=6(x 2-5x +6)=6(x -2)(x -3). 由y ′=6(x -2)(x -3)>0,得x <2或x >3. 考点:导数与函数的单调性。
3.如图是函数()32f x x bx cx d =+++的大致图象,则2212x x +=( )A .23 B .43 C .83 D .123【来源】【百强校】2015-2016学年某某某某高级中学高二下期期末理数学试卷(带解析) 【答案】C 【解析】考点:利用导数研究函数的极值;导数的几何意义.【方法点晴】本题主要考查了导数研究函数的单调性与极值、导数的几何意义的应用,充分体现导数在函数问题解答中的应用,本题的解答中根据函数的图象()0f x =的根为0,1,2,求出函数的解析式,再利用12,x x 是方程23620x x -+=的两根,结合一元二次方程的根与系数的关系是解答的关键,着重考查了学生分析问题和解答问题的能力,以及转化与化归思想的应用.4.已知关于x 的不等式ln mx x <有唯一整数解,则实数m 的最小值为( ) A.1ln22 B. 1ln33 C. 1ln23 D. 1ln32【来源】【全国校级联考】某某省百校联盟2018届高三九月联考数学(文)试题 【答案】A【解析】由ln mx x <,得:ln m x x <,令()ln g x x x =,∴()21ln g?xx x -=,()g?0,x <得到减区间为()e ∞+,;()g?0,x >得到增区间为()0e ,,∴()max 1g x e =,()1g 2ln22=,()1g 3ln33=,且()()g 2g 3<,∴要使不等式ln mx x <有唯一整数解,实数m 应满足11ln2m ln323≤<,∴实数m 的最小值为1ln22.故选:A点睛:不等式ln mx x <有唯一整数解问题可以转化为两个图像的位置关系问题,观察y m =与()ln g xx x=的图象的高低关系,只要保证y m =上方只有一个整数满足ln m xx<即可. 5.若函数()ln f x x x a =-有两个零点,则实数a 的取值X 围为( ) A. 1,1e ⎛⎫- ⎪⎝⎭ B. 1,1e ⎛⎫ ⎪⎝⎭ C. 1,0e ⎛⎫- ⎪⎝⎭ D. 1,e ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭【来源】【全国市级联考】2018黔东南州高考第一次模拟考试文科数学试题 【答案】C【解析】函数的定义域为0+∞(,),由()ln 0f x x x a =-=,得ln x x a =, 故选C.点睛:本题主要考查函数零点的应用,构造函数求函数的导数,利用函数极值和导数之间的关系是解决本题的关键;根据函数零点的定义,()ln 0f x x x a =-=,得ln x x a =,设函数()ln g x x x =,利用导数研究函数的极值即可得到结论.6.对任意x ∈R,函数f (x )的导数存在,若f′(x )>f(x)且 a >0,则以下正确的是( ▲) A .)0()(f e a f a⋅> B .)0()(f e a f a⋅< C .)0()(f a f > D .)0()(f a f < 【答案】A 【解析】试题分析:设()()x e x f x g =,那么()()()()02>-'='x xx ee xf e x f xg ,所以()x g 是单调递增函数,那么当0>a 时,()()0g a g >,即()()0f ea f a>,即)0()(f e a f a⋅< 考点:根据函数的单调性比较大小7. 设f(x)是定义在R 上的奇函数,且f(2)=0,当x>0时,有2()()0xf x f x x '-<恒成立,则不等式2()0x f x >的解集是A. (-2,0) ∪(2,+∞) B . (-2,0) ∪(0,2) C . (-∞,-2)∪(2,+∞) D . (-∞,-2)∪(0,2) 【答案】D 【解析】故选D考点:利用导数求不等式的解集。
高考数学一轮总复习课件:导数的应用(二) ——极值与最值
(2)(2020·河北冀州中学摸底)已知函数f(x)的导数f′(x)=a(x +1)(x-a),若f(x)在x=a处取得极大值,则a的取值范围是 __(_-_1_,__0)_.
【解析】 若a=0,则f′(x)=0,函数f(x)不存在极值;若a= -1,则f′(x)=-(x+1)2≤0,函数f(x)不存在极值;若a>0,当 x∈(-1,a)时,f′(x)<0,当x∈(a,+∞)时,f′(x)>0,所以函数 f(x)在x=a处取得极小值;若-1<a<0,当x∈(-1,a)时,f′ (x)>0,当x∈(a,+∞)时,f′(x)<0,所以函数f(x)在x=a处取得极 大值;若a<-1,当x∈(-∞,a)时,f′(x)<0,当x∈(a,-1)时,f ′(x)>0,所以函数f(x)在x=a处取得极小值.综上所述,a∈(-1, 0).
第3课时 导数的应用(二) ——极值与最值
[复习要求] 1.了解函数在某点处取得极值的必要条件和 充分条件.2.会用导数求函数的极大值、极小值(其中多项式函数 不超过三次).3.会求闭区间上的最大值、最小值(其中多项式函 数不超过三次).
课前自助餐
函数的极值 (1)设函数 f(x)在点 x0附近有定义,如果对 x0附近的所有的点, 都有 f(x)___<___f(x0),那么 f(x0)是函数 f(x)的一个极大值,记作 y 极大值=f(x0);如果对 x0 附近的所有的点,都有 f(x)__>____f(x0), 那么 f(x0)是函数 f(x)的一个极小值,记作 y 极小值=f(x0).极大值与 极小值统称为极值.
§3.3-导数的应用(二)
●利用导数解决实际问题中的最值问题的注意事项 (1)在求 实际问题的最大(小)值时,一定要注意考虑实际问题的意义, 不符合实际问题的值应舍去. (2)在实际问题中,有时会遇 到函数在区间内只有一个点使 f′(x)=0的情形,那么不 与端点值比较,也可以知道这就是最大(小)值. (3)在解决实 际优化问题时,不仅要注意将问题中涉及的自变量的函数关 系式给予表示,还应确定函数关系式中自变量的取值范围.
A.-2
B.0
C.2
D.4
解析:f′(x)=3x2-6x,令f′(x)=0,得x=0,x=2(舍去).
比较f(-1),f(0),f(1)的大小知f(x)max=f(0)=2. 答案:C
第9页
3.已知函数f(x)= 1 x4-2x3+3m,x∈R,若f(x)+9≥0恒成立,则实数 2
m的取值范围是()
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创新预测3某地政府为科技兴市,欲在如图所示的矩形ABCD 的非农业用地中规划出一个高科技工业园区(如图中阴影部 分),形状为直角梯形QPRE(线段EQ和RP为两个底边),已知 AB=2km,BC=6km,AE=BF=4km,其中AF是以A为顶点、AD为 对称轴的抛物线段.试求该高科技工业园区的最大面积. 解析:以A为原点,AB所在直线为x轴,AD 所在直线为y轴建立直角坐标系,如图,则 A(0,0),F(2,4),
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规律方法:不等式f(x)≥m(或≤m)恒成立的问题可以转化为求函 数f(x)的最小(大)值问题,f(x)≥m恒成立,即m≤f(x)min,f(x)≤m恒 成立即f(x)max≤m.
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创新预测2设函数f(x)= 1 x2+ex-xex. 2
(1)求f(x)的单调区间; (2)若当x∈【 -2,2】时,不等式f(x)>m恒成立,求实数m. 解析:(1)函数f(x)的定义域为(-∞,+∞), 因为f′(x)=x+ex-(ex+xex)=x(1-ex), 由f′(x)=x(1-ex)>0得x<0,由f′(x)<0得x>0, 则f(x)的单调递增区间为(-∞,0),单调递减区间为(0,+∞).
导数的应用(二)
-hx,且 f(x)∈Ω1,f(x)∉Ω2,则实数 h 的取值范围是( )
A.(0,+∞)
B.[0,+∞)
C.(-∞,0) 答案 C
D.(-∞,0]
解析 因为 f(x)∈Ω1 且 f(x)∉Ω2,即 g(x)=fxx=x2-2hx-h 在(0,+∞) 上是增函数,所以 h≤0,而 h(x)=fxx2=x-hx-2h 在(0,+∞)上不是增函 数,因为 h′(x)=1+xh2,所以当 h(x)在(0,+∞)上是增函数时,有 h≥0, 当 h(x)在(0,+∞)上不是增函数时,有 h<0.综上所述,实数 h 的取值范围 是(-∞,0),故选 C.
A.f(0)>f(log32)>f(-log23) B.f(log32)>f(0)>f(-log23) C.f(-log23)>f(log32)>f(0) D.f(-log23)>f(0)>f(log32) 答案 C
解析 因为 f′(x)是奇函数,所以 f(x)是偶函数.所以 f(-log23)= f(log23),而 log23>log22=1,0<log32<1,所以 0<log32<log23.又当 x>0 时, f′(x)>0,所以 f(x)在(0,+∞)上是增函数,所以 f(0)<f(log32)<f(log23),所 以 f(0)<f(log32)<f(-log23).
∴当 a≥1 时,f(x)min=f(1)=1>0 恒成立, 当 a<1 时,f(x)min=f(a)=2a-a2≥0,∴0≤a<1. 综上,a≥0. 当 x>1 时,f(x)=x-aln x≥0 恒成立, 即 a≤lnxx恒成立.
(完整版)导数中的二次求导问题
2019高考数学热点难点突破技巧第03讲:导数中的二次求导问题【知识要点】1、高中数学课程标准对导数的应用提出了明确的要求,导数在研究函数中的应用,既是高考考查的重点,也是难点和必考点. 利用导数求解函数的单调性、极值和最值等问题是高考考查导数问题的主要内容和形式,并多以压轴题的形式出现. 常常考查运算求解能力、概括抽象能力、推理论证能力和函数与方程、化归与转化思想、分类与整合思想、特殊与一般思想的渗透和综合运用,难度较大.2、在解决有关导数应用的试题时,有些题目利用“一次求导”就可以解决,但是有些问题“一次求导”,不能求出原函数的单调性,还不能解决问题,需要利用“二次求导”才能找到导数的正负,找到原函数的单调性,才能解决问题. “再构造,再求导”是破解函数综合问题的有效工具,为高中数学教学提供了数学建模的新思路和“用数学”的新意识和新途径.【方法讲评】【例1】(理·2010全国卷Ⅰ第20题)已知函数. (Ⅰ)若,求的取值范围;(Ⅱ)证明:化简得,所以两边同乘可得,所以有,在对求导有,即当<<时,>0,在区间上为增函数;当时,;当<时,<0,在区间上为减函数.所以在时有最大值,即.又因为,所以.当时,同理,当时,>,即在区间上为增函数,则,此时,为增函数,所以,易得也成立.综上,得证.方法二:(Ⅰ),则题设等价于. 令,则.当<<时,>;当时,,是的最大值点,所以.综上,的取值范围是.(Ⅱ)由(Ⅰ)知,,即.当<<时,因为<0,所以此时.当时,. 所以【点评】(1)比较上述两种解法,可以发现用二次求导的方法解题过程简便易懂,思路来得自然流畅,难度降低,否则,另外一种解法在解第二问时用到第一问的结论,而且运用了一些代数变形的技巧,解法显得偏而怪,同学们不易想出.(2)大家一定要理解二次求导的使用情景,是一次求导得到之后,解答难度较大甚至解不出来. (3)二次求导之后,设,再求,求出的解,即得到函数的单调性,得到函数的最值,即可得到的正负情况,即可得到函数的单调性.【例2】设函数(Ⅰ)若在点处的切线为,求的值;(Ⅱ)求的单调区间;(Ⅲ)若,求证:在时,>.【解析】(Ⅰ)∵∴,∵在点处的切线为,即在点的切线的斜率为,∴,∴,∴切点为,将切点代入切线方程,得,所以,;(Ⅲ)∵,,∴要证:当时,>,即证:,令,则只需证:,由于,(由于不等式是超越不等式,所以此处解不等式解答不出,所以要构造函数二次求导.)设所以函数在单调递增,又因为.所以在内存在唯一的零点,即在内存在唯一的零点,设这个零点为.【点评】(1)由于不等式是超越不等式,所以不等式解答不出,所以要构造函数二次求导.这是要二次求导的起因. (2)仅得到函数在单调递增是不够的,因为此时,所以,所以。
202新数学复习第二章函数导数及其应用2.2.2利用导数证明不等式学案含解析
第2课时利用导数证明不等式构造函数证明不等式:构造法证明不等式是指在证明与函数有关的不等式时,根据所要证明的不等式,构造与之相关的函数,利用函数单调性、极值、最值加以证明.常见的构造方法有:(1)直接构造法:证明不等式f(x)〉g(x)(f(x)<g(x))转化为证明f(x)-g(x)>0(f(x)-g(x)〈0),进而构造辅助函数h(x)=f(x)-g(x);(2)适当放缩构造法:一是根据已知条件适当放缩,二是利用常见的放缩结论,如ln x≤x-1,e x≥x+1,ln x〈x<e x(x〉0),错误!≤ln(x+1)≤x(x>-1);(3)特征分析构造法:稍作变形再构造,对原不等式同解变形,如移项、通分、取对数,把不等式转化为左、右两边是相同结构的式子的形式,根据“相同结构"构造辅助函数;(4)构造双函数:若直接构造函数求导难以判断符号,导函数零点也不易求得,因此函数单调性与极值点都不易获得,则可构造函数f(x)和g(x),利用其最值求解.方法1直接构造差函数法【例1】已知函数f(x)=1-错误!,g(x)=错误!+错误!-bx(e为自然对数的底数),若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)的一个公共点是A(1,1),且在点A处的切线互相垂直.(1)求a,b的值;(2)求证:当x≥1时,f(x)+g(x)≥错误!.【解】(1)因为f(x)=1-ln x x,所以f′(x)=错误!,f′(1)=-1。
因为g(x)=错误!+错误!-bx,所以g′(x)=-错误!-错误!-b。
因为曲线y=f(x)与曲线y=g(x)的一个公共点是A(1,1),且在点A处的切线互相垂直,所以g(1)=1,且f′(1)·g′(1)=-1,即g(1)=1+a-b=1,g′(1)=-a-1-b=1,解得a=-1,b=-1。
(2)证明:由(1)知,g(x)=-错误!+错误!+x,则f(x)+g(x)≥2x⇔1-错误!-错误!-错误!+x≥0.令h(x)=1-错误!-错误!-错误!+x(x≥1),则h′(x)=-错误!+错误!+错误!+1=错误!+错误!+1.因为x≥1,所以h′(x)=ln xx2+错误!+1>0,所以h(x)在[1,+∞)上单调递增,所以h(x)≥h(1)=0,即1-错误!-错误!-错误!+x≥0,所以当x≥1时,f(x)+g(x)≥错误!。
二阶导数的应用
二阶导数的应用
在数学中,二阶导数可以用来确定函数的凸凹性和拐点。
当函数的二阶导数大于零时,函数呈现凸形,即在该点处的斜率逐渐增大;当二阶导数小于零时,函数呈现凹形,即在该点处的斜率逐渐减小。
而当二阶导数等于零时,函数存在拐点,即曲线的弯曲方向发生变化。
在物理学中,二阶导数也有着广泛的应用。
例如,当我们研究物体的加速度时,其加速度的变化率就是物体的二阶导数。
另外,在波动学中,二阶导数也可以用来描述波函数的弯曲程度。
总之,二阶导数在数学和物理学中都有着广泛的应用,是一种非常重要的概念。
- 1 -。
第一讲 导数偏导数及其应用(2)
第一讲 导数、偏导数及其应用(第二次作业)二、求多元函数的偏导数1.具体函数的偏导数 30.(1)设z =,则 z zxyx y∂∂+∂∂= . (2)设1(,)sin ln 1xy xf x y e x y -+=++,则(1,0)x f '= . (3)设(,)arctan1x xyf x y xy+=-,则(1,2)x f '= . (4)设u =,则222222u u ux y z ∂∂∂++∂∂∂= . (5)设223d x y t xz e t --=⎰,则2zx y∂∂∂= . 31.设222,(,)(0,0),(,)0,(,)(0,0).x y x y f x y x y x y ⎧+≠⎪=+⎨⎪=⎩则(0,0)y f '= ( ).(A)4 (B) 2 (C)1 (D) 0 【答】B2.抽象函数的偏导数 32.设 x z xy f y ⎛⎫=+⎪⎝⎭,其中()f u 为可导函数,求 z zx y x y ∂∂+∂∂. 33.设 22(23,)z f x y x y =-+,其中(,)f u v 具有二阶连续偏导数,求 2zx y∂∂∂.34.设 (,)y z f x xy x g x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,其中f 具有二阶连续偏导数,g 具有二阶导数,求 2z x y ∂∂∂.35.设函数()f u 具有二阶连续导数,(sin )xz f e y =满足方程 22222x z ze z x y∂∂+=∂∂,求()f u . 36.设变换2u x y v x ay=-⎧⎨=+⎩可将方程2222260z z zx x y y ∂∂∂+-=∂∂∂∂简化为20z u v ∂=∂∂,求常数a . 3.一个方程确定的隐函数的(偏)导数 37.设x y z z ϕ⎛⎫= ⎪⎝⎭,其中()u ϕ为可导函数,求 z z xy x y ∂∂+∂∂. 38.设(),0f cx az cy bz --=,求 z zab x y∂∂+∂∂. 39.设()y y x =由方程1yy xe -=确定,求202d d x yx =的值.[92-3]【答】22e .40.证明由方程,0z z F x y y x ⎛⎫++= ⎪⎝⎭所确定的函数(,)z z x y =满足z z x y z xy x y ∂∂+=-∂∂.41.设(,)z z x y =是由zz e xy +=确定的二元函数,求2(1,1)zx y∂∂∂.4.由方程组确定的隐函数的(偏)导数42.设(,),(,)z f x y x y z ϕ==,其中,f ϕ都是可微函数,求d d y x. 43.设(,),(,)u u x y v v x y ==是由方程组sin ,cos uux e u v y e u v⎧=+⎪⎨=-⎪⎩确定的函数,求,u v x x ∂∂∂∂. 【答】sin cos ,(sin cos )1[(sin cos )1]uu uu v v v e x e v v x u e v v ∂∂-==∂-+∂-+. 5.函数的全微分44.当2,1x y ==时,函数22ln(1)z x y =++的全微分d z = . 【答】21d d 33x y + 45.由方程xyz +=所确定的函数(,)z z x y =在点(1,0,1)-处的全微分d z = .【答】d x y46.设函数(,)f x y 在点00(,)x y 处的两个偏导数都存在,则( ).(A )函数(,)f x y 在点00(,)x y 处连续 (B )函数(,)f x y 在点00(,)x y 处可微 (C )一元函数0(,)f x y 在点0x 处可导 (D )以上答案都不对 【答】C47.函数(,)f x y 在点00(,)x y 处的两个偏导数都存在是函数(,)f x y 在点00(,)x y 处连续的( ). (A )充分条件 (B )必要条件(C )充分必要条件 (D )既非充分也非必要的条件 【答】D48.函数(,)f x y 在点00(,)x y 处的两个偏导数都存在是函数(,)f x y 在点00(,)x y 处可微的( ). (A )充分条件 (B )必要条件(C )充分必要条件 (D )既非充分也非必要的条件 【答】B49.设函数22220(,)0,0x y f x y x y +≠=+=⎩,则(,)f x y 在点(0,0)处( ).(A)偏导数不存在 (B)偏导数存在但不可微 (C)可微但偏导数不连续 (D)偏导数连续 【答】B50.设函数222222()0,(,)0,0x y x y f x y x y ⎧++≠⎪=⎨⎪+=⎩,则(,)f x y 在点(0,0)处( ).(A ),f f x y ∂∂∂∂不存在 (B ),f fx y∂∂∂∂连续 (C )可微 (D )不连续 【答】C6、方向导数与梯度51.已知u 是曲线2226,0x y z x y z ⎧++=⎨-+=⎩在点(1,2,1)处的切线向量,且它与与oz 轴正向夹角为锐角,求函数(,,)f x y z =在点(1,1,0)-处沿方向向量u 的方向导数fu∂∂. 【答】01(1,1,0)(1,1,0)2D f f -=∇-=-u u. 52.设u 为抛物线24y x =在点(1,2)处与x 轴正方向夹角为锐角的单位切向量,则函数ln()z x y =+在点(1,2)处沿u 方向的方向导数为 .【答】353.已知u 是空间曲线Γ:22,,4x t y t z t t ===- 在点(1,1,3)P -处的切线向量,且它与Oz 轴正向夹角为锐角,求函数2(,,)f x y z x y z =+在点P 处沿方向向量u 的方向导数f u∂∂. 【答】{}012,3,1,233322f f u ∂⎧⎫==---=⎨⎬∂⎩⎭grad u ,. 54.求函数22(,)f x y x y =-在点P 处沿曲线22221x y a b +=在该点的外法线方向的方向导数. 【答】00fgrad f n∂==∂n . 55.函数()222ln u x y z =++在点(1,1,1)处的最大方向导数是 .三、一元函数导数的应用 1. 求曲线的切线与法线56.(1)求曲线3y x =在点(1,1)处的切线与法线的方程.(2)过点(2,0)作曲线3y x =的切线,求此切线方程.57.已知曲线2y ax =(a 为常数)与ln y x =在点x b =处有公共切线,求,a b 的值.58.求极坐标方程(1cos )a ρθ=+的图形对应3πθ=处的切线方程.59.若曲线2y x ax b =++和321y xy =-+在点(1,1)-处相切,其中,a b 是常数,则( ). (A ) 0,2a b ==- (B )1,3a b ==- (C ) 3,1a b =-= (D )1,1a b =-=- 60.设)(x f 为可导函数,它在0=x 的某邻域内满足)(3)1(2)1(x o x x f x f +=--+,其中)(x o 是当0→x 时比x 高阶的无穷小量,则曲线)(x f y =在点())1(,1f 处的切线方程为( ).(A)2+=x y (B)1+=x y (C)1-=x y (D)2-=x y61.设函数n x x f )(ln )(=的图形在点)1,(e 处的切线与x 轴的交点坐标为)0,(n a ,试求)(lim n n a f ∞→.2. 一元函数的单调性与极值62.讨论函数1233()(1)(2)f x x x =--的单调区间与极值.63.设2()()lim1()x a f x f a x a →-=--,则在点x a =处( ). (A ) ()f x 的导数存在,且()0f a '≠ (B )()f x 取得极大值(C ) ()f x 取得极小值 (D )()f x 的导数不存在64.已知常数0a >,问方程xe ax =有几个实数根?3. 一元函数图形的凹凸性65.求曲线x y xe -=的凹凸区间与拐点. 66.用导数知识画出函数1(6)xy x e =+的图形.67.如果()()f x f x -=,且在(0,)+∞内,()0,()0f x f x '''>>,则在(,0)-∞内,( ). (A )()0,()0f x f x '''>> (B ) ()0,()0f x f x '''>< (C )()0,()0f x f x '''<> (D )()0,()0f x f x '''<<68.设函数()f x 在(,)a b 内连续,其导函数的图形如右,记p 为函数()f x 的极值点个数,q 为()f x 图形的拐点个数,则( ).(A )4,1p q == (B )4,2p q == (C ) 3,2p q == (D )2,3p q == 69.设()t ϕ是正值连续函数,()||()d a af x x t t t ϕ-=-⎰,(0)a x a a -≤≤>,证明函数()f x 在区间[,]a a -上的图形是向上凹的.70.先将函数)1ln()(2x x x f +=展开成带佩亚诺余项的7阶麦克劳林公式,再求)0()7(f ,并问点(0,0)是否为该函数图形的拐点?4. 函数的最大值与最小值71.用输油管把离岸12公里的一座油井和沿岸往下20公里处的炼油厂连接起来(如图5.1.8),如果水下输油管的铺设成本为每公里50万元,陆地输油管的铺设成本为每公里30万元.问应如何铺设水下和陆地输油管,使总的连接费用最小?【答】最小的连接成本为1080万元,最优的连接方案为:从炼油厂沿岸在陆地上铺设11公里到D 点,然后在水下铺设15公里的管道AD . 72.某种疾病的传播模型为()1tPf t ce -=+,其中P 是总人口数,c 是固定常数,)(t f 是到t 时刻感染该病的总人数,求(1)该种疾病的传播速率;(2)当传播速率最大时,感染该病的总人数.第68题图73.三角形由0,230,3=-==y x y x y 围成,在三角形内作矩形ABCD ,其一边AD 与x 轴重合,另两顶点B 、C 分别在x y x y 230,3-==上,求此长方形面积的最大值.5. 用洛必达法则及泰勒公式求不定型极限74.设()f x 在0x 处二阶可导,求极限00020()2()()lim h f x h f x f x h h →+-+-.75.计算下列极限 (1)30sin limx x x x →- (2)0x → (3)2011lim tan x x x x →⎛⎫- ⎪⎝⎭(4)()21lim 1tan 2x xx π→- (5)0lim xx x+→ (6)()12lim 2xxx x →∞+(7)2112lim sin cos x x x x x →∞⎛⎫+ ⎪⎝⎭ (8)sin lim sin x x x x x →∞-+ (9)x x dt e x xt x sin lim 002-⎰--→76.计算极限 2230cos limln(1)x x x ex x -→-+.77.设()f x 在点0x =的某邻域内可导,且320sin 3()lim 0x x f x xx →⎛⎫+= ⎪⎝⎭,求(1)(0),(0),(0)f f f ''';(2)2203()lim 0x f x x x →⎛⎫+=⎪⎝⎭.78.设 20ln(1)()lim 2x x ax b x →+-+=,则( ).(A ) 51,2a b ==- (B )0,2a b ==-(C ) 50,2a b ==- (D )0,2a b ==-【答】(A )6. 变化率与相关变化率79.一容器的侧面和底面分别由曲线段)21(12≤≤-=x x y 和直线段)10(0≤≤=x y 绕y 轴旋转而成(坐标单位长度为1米),若以每分钟1立方米的速度向容器内注水,求当水面高度达到容器深度一半时,水平面上升的速度. 【答】π52(米/分) 80.现有甲乙两条正在航行的船只,甲船向正南航行,乙船向正东直线航行.开始时甲船恰在乙船正北 40 km 处,后来在某一时刻测得甲船向南航行了 20 km ,此时速度为 15 km/h ;乙船向东航行了15 km ,此时速度为 25 km/h .问这时两船是在分离还是在接近 ,速度是多少 ? 【答】 它们正以3 km/h 的速度彼此远离 .四、多元函数偏导数的应用1. 空间曲线的切线和法平面81.空间曲线23,2,1x t y t t z t ==-=-在对应于1t =的点处的切线方程是 .【答】11103x y z-+== 82.设函数(,)f x y 在点00(,)x y 处的两个偏导数都存在,则下列结论正确的是( ).(A )函数(,)f x y 在点00(,)x y 处可微 (B )函数(,)f x y 在点00(,)x y 处连续 (C )曲线0(,),z f x y x x =⎧⎨=⎩在点0000(,,(,))x y f x y 的切线方向向量为00{0,1,(,)}x f x y '(D )曲线0(,),z f x y y y =⎧⎨=⎩在点0000(,,(,))x y f x y 的切线方向向量为00{1,0,(,)}x f x y '【答】D83.证明:圆柱螺旋线Γ:cos ,sin ,x a t y a t z bt ===在任意一点处的切线都与某定直线交成相等的夹角.【证明】曲线Γ上任意一点的切向量为:{(),(),()}{sin ,cos ,}x t y t z t a t a t b '''==-T .因为cos γ=为常数,所以T 与k 交成相等的夹角,即圆柱螺旋线上任意一点处的切线都与z 轴交成相等的夹角.84.曲线23,,x t y t z t ===的所有切线中,与平面24x y z ++=平行的切线( ). (A)只有1条 (B)只有2条 (C)至少有3条 (D)不存在 【答】B2. 曲面的切平面和法线85.求曲面22823z x y =--在点(1,1,3)-处的切平面方程与法线方程. 【答】46130x y z -+-=.113461x y z -+-==--. 86.已知曲面222z x y z =++上点P 处的切平面与平面220x y z -+=平行,求点P 的坐标以及曲面在该点的切平面方程. 【答】 12202x y z -++= 以及 52202x y z -+-=. 87.曲面 222x y z +=在点(1,1,1)-处的法线方程为 . 【答】111111x y z -+-==-- 88.曲面2221z x y =++在点(1,1,4)M -处的切平面方程为 . 【答】4220x y z ---= 3. 多元函数的极值与条件极值89.求函数3322(,)33f x y x y x y =+--的极值.【答】(0,0)0f =为函数的极大值;(2,2)8f =-为函数的极小值.90.设4422(,)2,(1,1)f x y x y x xy y A =+---和(1,1)B --是函数的驻点,则( ). (A)A 是极大点,B 是极小点 (B)A 及B 都是极大点 (C)A 是极小点,B 是极大点 (D)A 及B 都是极小点 【答】D91.某工厂生产甲、乙两种产品,其销售价格分别为每台12万元与每台18万元,总成本C 是两种产品产量x 和y (单位:台)的函数22(,)224C x y x xy y =+++(单位:万元),问:当两种产品的产量各为多少台时,可获最大利润?最大利润是多少?【答】生产甲产品2台,乙产品4台时,利润最大,对应的最大利润为44万元.92.在已给的椭球面2222221x y z a b c++=内的所有内接长方体(各边平行于坐标轴)中,求其体积之最大者.【答】(,,)x y z =时,V . 93.平面0x y z ++=交圆柱面221x y +=成一个椭圆,求这个椭圆上离原点最近和最远的点.【答】1。
导数的应用
2
3
3
因此,f(x)的递增区间是: (2k 2 ,2k 2 )(k Z );
3
3
递减区间是:
(2k
2
3
,2k
4
3
)(k
Z
).
(2)f(x)=x/2-ln(1+x)+1
解:函数的定义域是(-1,+∞), f (x) 1
1
x1 .
由xf
(x) 0 1 0
域,在求出使导数的值为正或负的x的范围时,要与
定义域求两者的交集.
(3) f (x) x ax x2 (a 0);
解:函数的定义域是[0,a],且当x≠0,a时,有:
f ( x) ax x2 x(a 2x) x(3a 4x) . 2 ax x2 2 ax x2
为增函数. 依题意应有 当 x (1,4)时, f (x) 0,当x (6,)时, f (x) 0.
所以 4 a 1 6. 解得 5 a 7.
所以 a 的取值范围是[5,7].
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沿途分布着季节性洲滩湖泊 散居在洪泽湖沿岸 南北长约10000m 河流转向西流横贯库尔勒市区 4%; 松门山海拔90.流域特征 经莎车、泽普、麦盖提、巴楚县 均处于振荡式的负向运动中 喀什地区首府喀什市 濉河 湖面周围形成了223平方千米的湿地 旱情减轻 被称为“白鹤王国” 白虾剥虾仁出肉率高 绕城与石梁河汇合入天井湖 十一圩港南起江阴北 迫使下荆江洪水从“华容隆起”的垭口(原小溪向北的流路)向南漫流 成朱联圩位于南昌市新建区境内 6% 另有淮沭新河和苏北灌溉总渠 向东偏南流 ?环庐山山南公路在鄱阳湖西北岸庐山市和濂溪区
应用高等数学 第二章 导数
3.函数 f (x) 在点 x0 连续的条件
(1) f (x) 在点 x0 有定义;
(2) lim f (x) 存在; x x0
(3)
lim
xx0
f (x)
f (x0 ) .
例
1
讨论函数
f
(
x)
sin x
x
,
x
0
在点
x
0
是否连续.
1, x 0
解 f (x) 在点 x 0 有定义,且 f (0) 1,
则称函数 f (x) 在区间 (a,b) 内连续.
设函数 f (x) 在区间 (a,b) 内连续,且在左端点 x a 处右连续,右端点 x b 处左连续,则称函数 f (x) 在[a,b] 上连续.
f (x) 在左端点 x a 处右连续是指 lim f (x) f (a) ; xa
在右端点 x b 处左连续是指 lim f (x) f (b) . xb
例3: 求 函 数y x3 ln x cosx的 导 数
例4 : 求 函 数y x 1的 导 数 x 1
简单函数求导结论:
所有的简单函数在求导时可直接利用求 导公式和求导法则进行计算得到结果,因此 可称这种求导方式为直接求导法。
2.3 导数的意义:
1)、导数的物理意义:导数可以描述一个事 物变化速度的快慢。
x0 x x0
x
存在,我们称该极限为函数f (x)的导数。 同时,若x x0,在满足函数f (x)在点x0附近有定义的
情况下,函数在x0处的导数可表示为:
f
(
x0
)
lim
x0
y x
lim
x0
f
( x0
二阶导数的应用
4
2 n n
2 n 1
2 ! 4 ! ∴f(0)=0,f'(0)=1,f"(0)=-1!,f"'(x)=2!
的速度都比lnx趋于+∞的速度快。
e1111
2!
n!
例4.20 求函数f(x)=sinx在x=0点的泰勒展开式 解:∵f'(x)=cosx,f"(x)=-sinx,f"'(x)=-cosx
f(4)(x)=sinx,… ∴f(0)=0,f'(0)=1,f"(0)=0,f"'(x)=-1
f(4)(0)=0,… f(2n-1)(0)=(-1)n-1,f(2n)(0)=0 于是,sinx在x=0点的泰勒展开式为:
一个比较复杂的函数,这样将会带来很大的方便。 一般地说,多项式函数是最简单的函数。
那么 我们怎样把一个函数近似地化为多项式函数呢?
[定理4.8] 设f(x)在x=0点及其附近有直到n+1阶的连续导
数,那么
f(x ) f( 0 ) f'( 0 )x f" 2 ( ! 0 )x 2 f(n n ) ! ( 0 )x n R n (x )
例4.23 求极限 lim1cosx
x x0
2
解:当x→0时原式是0 型的不定式,用罗必塔法那么
0
有lx i0m 1x c2ox slx i0m s2ixxn1 2
例4.24
求极限
x3 3x2 lxim1 x3 x2 x1
解:当x→1时原式是0 型的不定式,用罗必塔法那么
2019教育第一章12123基本初等函数的导数及导数的运算法则(二)数学
类型 1 导数运算法则的应用(自主研析)
[典例 1] 求下列函数的导数: (1)y=15x5+23x3; (2)y=lg x-ex; (3)y= 1x·cos x; (4)y=x-sinx2·cosx2.
解:(1)y′=15x5+23x3′=15x5′+23x3′=x4+2x2. (2)y′=(lg x-ex)′=(lg x)′-(ex)′=xln110-ex.
温馨提示 求导过程中,分步计算的每一步必须明 确是对哪个变量求导,而其中特别要注意的是中间变量 的导数.
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”). (1)已知 f(x)=xcos x,则 f′(x)=cos x+xsin x.( ) (2)已知 f(x)=exx,则 f′(x)=e1x.( ) (3)若函数 y=f(x)的导数 f′(x)=2x,则 f(x)=x2.( ) (4)y=e2x 的导数是 y′=2·e2x.( )
(3)法一
y′=
1x·cos
x′=
1x′cos
x+
1 x(cos
x)′=(x
-12)′cos x- 1xsin x=-12x-32cos x- 1xsin x=-c2osxx3-
1 xsin
x=-2coxs
xx-
1 xsin
x.
法二
y′
=
1x·cos
x
(2)由题意可得 f′(x)=3ax2+1, 所以 f′(1)=3a+1, 又 f(1)=a+2,所以 f(x)=ax3+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), 所以 7-(a+2)=(3a+1)(2-1),解得 a=1. 答案:(1)4x-y-3=0 (2)1
导数的应用二---函数的极值_知识讲解
导数的应用二——函数的极值【要点梳理】 要点一:函数的极值 函数的极值的定义:一般地,设函数)(x f 在点0x x =及其附近有定义,(1)若对0x 附近的所有点,都有)()(0x f x f <,则称函数)(x f 在0x 处取极大值,记作0()y f x =极大;并把0x 称为函数)(x f 的一个极大值点.(2)若对0x 附近的所有点,都有)()(0x f x f >,,则称函数)(x f 在0x 处取极小值,记作0()y f x =极小;并把0x 称为函数)(x f 的一个极小值点.极大值与极小值统称极值.在定义中,极值点是自变量的值,极值指的是函数值. 要点诠释:由函数的极值定义可知:①在函数的极值定义中,一定要明确函数y=f(x)在x=x 0及其附近有定义,否则无从比较.②函数的极值是就函数在某一点附近的小区间而言的,是一个局部概念;在函数的整个定义域内可能有多个极值,也可能无极值.由定义,极值只是某个点的函数值与它附近点的函数值比较是最大或最小,并不意味着它在函数的整个的定义域内最大或最小.③极大值与极小值之间无确定的大小关系.即一个函数的极大值未必大于极小值.极小值不一定是整个定义区间上的最小值.④函数的极值点一定出现在区间的内部,区间的端点不能成为极值点.而使函数取得最大值、最小值的点可能在区间的内部,也可能在区间的端点.用导数求函数极值的的基本步骤: (1)确定函数的定义域; (2)求导数)(x f '; (3)求方程0)(='x f 的根;(4)检查'()f x 在方程根左右的值的符号,如果左正右负,则f(x)在这个根处取得极大值;如果左负右正,则f(x)在这个根处取得极小值.(最好通过列表法)要点诠释:①可导函数的极值点一定是导函数为0的点,但导数为0的点不一定是极值点. 即0()0f x '=是可导函数)(x f 在点0x 取得极值的必要非充分条件. 例如函数y=x 3,在x=0处,'(0)0f =,但x=0不是函数的极值点.②可导函数)(x f 在点0x 取得极值的充要条件是0()0f x '=,且在0x 两侧)(x f '的符号相异。
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一、选择题1.已知定义域为R的奇函数y=f(x)的导函数为y=f′(x),当x≠0时,,若a=f(),,c=(ln)f(ln),则a,b,c的大小关系正确的是()A.a<c<b B.b<c<a C.a <b<c D.c<a<b2.若函数f(x)=x3+ax2+bx+c有极值点x1,x2,且f(x1)=x1<x2,则关于x的方程3(f (x))2+2af(x)+b=0的不同实根个数是( )A.3 B.4 C.5D.63.已知定义在R上的函数f(x)的图象如图,则x•f′(x)>0的解集为( )A.(﹣∞,0)∪(1,2) B.(1,2) C.(﹣∞,1) D.(﹣∞,1)∪(2,+∞)二、填空题4.定义方程f(x)=f'(x)的实数根x0叫做函数f(x)的“新驻点”,如果函数g(x)=x,h(x)=ln(x+1),φ(x)=cosx()的“新驻点”分别为α,β,γ,那么α,β,γ的大小关系是.5.已知函数f(x)=mx2+lnx﹣2x在定义域内是增函数,则实数m范围为.三、解答题6.(12分)(2015秋•沧州月考)设函数h(x)=x2﹣mx,g(x)=lnx.(Ⅰ)设f(t)=m(sinx+cosx)dx且f(2016π)=2,若函数h(x)与g(x)在x=x0处的切线平行,求这两切线间的距离;(Ⅱ)任意x>0,不等式h(x)≥g(x)恒成立,求实数m的取值范围.7.已知函数f(x)=lnx﹣a(x﹣1)(a∈R).(Ⅰ)若a=﹣2,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;(Ⅱ)若不等式f(x)<0对任意x∈(1,+∞)恒成立.(ⅰ)求实数a的取值范围;(ⅱ)试比较e a﹣2与a e﹣2的大小,并给出证明(e为自然对数的底数,e=2.71828).8.已知函数f(x)=sinx+cosx,f′(x)是f(x)的导函数.(1)求函数g(x)=f(x)•f'(x)的最小值及相应的x值的集合;(2)若f(x)=2f′(x),求的值.9.已知函数f(x)=ax2+x﹣xlnx(a>0).(1)若函数满足f(1)=2,且在定义域内f(x)≥bx2+2x恒成立,求实数b的取值范围;(2)若函数f(x)在定义域上是单调函数,求实数a的取值范围.10.已知函数f(x)=ax3+x2(a∈R)在x=处取得极值.(Ⅰ)确定a的值;(Ⅱ)若g(x)=f(x)e x,讨论g(x)的单调性.11.(13分)已知函数f(x)=e x﹣ax﹣1(a>0,e为自然对数的底数).(1)求函数f(x)的最小值;(2)若f(x)≥0对任意的x∈R恒成立,求实数a的值.12.(本小题满分13分)(2015北京卷改编)设函数.(I)求的单调区间;(II)若在存在零点,求的取值范围.13.已知函数f(x)=lnx﹣ax(a∈R).(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)当a>0时,求函数f(x)在[1,2]上最小值.14.已知函数f(x)=x﹣alnx,g(x)=﹣,(a∈R)(1)若a=1,求函数f(x)的极值;(2)设函数h(x)=f(x)﹣g(x),求函数h(x)的单调区间.15.设函数y=f(x)在(a,b)上的导函数为f′(x),f′(x)在(a,b)上的导函数为f″(x),若在(a,b)上,f″(x)<0恒成立,则称函数f(x)在(a,b)上为“凸函数”.已知.(Ⅰ)若f(x)为区间(﹣1,3)上的“凸函数”,试确定实数m的值;(Ⅱ)若当实数m满足|m|≤2时,函数f(x)在(a,b)上总为“凸函数”,求b﹣a的最大值.16.已知函数f(x)=x3﹣ax2﹣3a2x+b(a,b∈R).(Ⅰ)若曲线f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y=1,求a,b的值;(Ⅱ)求f(x)的单调区间及极值.17.(12分)(2015•南宁二模)设函数f(x)=(1+x)2﹣2ln(1+x)(1)若关于x的不等式f(x)﹣m≥0在[0,e﹣1]有实数解,求实数m的取值范围.(2)设g(x)=f(x)﹣x2﹣1,若关于x的方程g(x)=p至少有一个解,求p的最小值.(3)证明不等式:(n∈N*).试卷答案1.B【考点】函数的单调性与导数的关系.【专题】函数思想;构造法;导数的概念及应用.【分析】构造函数g(x)=xf(x),判断g(x)的单调性与奇偶性即可得出结论.【解答】解:令g(x)=xf(x),则g(﹣x)=﹣xf(﹣x)=xf(x)∴g(x)是偶函数.g′(x)=f(x)+xf′(x)∵∴当x>0时,xf′(x)+f(x)<0,当x<0时,xf′(x)+f(x)>0.∴g(x)在(0,+∞)上是减函数.∵<ln2<1<∴g()<g(ln2)<g()∵g(x)是偶函数.∴g(﹣)=g(),g(ln)=g(ln2)∴g(﹣)<g(ln)<g()故选:B.【点评】本题考查了导数与函数单调性的关系,函数单调性的应用,属于中档题.2.A【考点】函数在某点取得极值的条件;根的存在性及根的个数判断.【专题】综合题;压轴题;导数的综合应用.【分析】求导数f′(x),由题意知x1,x2是方程3x2+2ax+b=0的两根,从而关于f(x)的方程3(f(x))2+2af(x)+b=0有两个根,作出草图,由图象可得答案.【解答】解:f′(x)=3x2+2ax+b,x1,x2是方程3x2+2ax+b=0的两根,由3(f(x))2+2af(x)+b=0,则有两个f(x)使等式成立,x1=f(x1),x2>x1=f(x1),如下示意图象:如图有三个交点,故选A.【点评】考查函数零点的概念、以及对嵌套型函数的理解,考查数形结合思想.3.A【考点】函数的单调性与导数的关系;导数的运算.【专题】数形结合;转化思想;导数的综合应用;不等式的解法及应用.【分析】根据函数单调性和导数之间的关系进行求解即可.【解答】解:不等式x•f′(x)>0等价为当x>0时,f′(x)>0,即x>0时,函数递增,此时1<x<2,或者当x<0时,f′(x)<0,即x<0时,函数递减,此时x<0,综上1<x<2或x<0,即不等式的解集为(﹣∞,0)∪(1,2),故选:A【点评】本题主要考查不等式的求解,根据函数单调性和导数之间的关系是解决本题的关键.4.γ>α>β【考点】函数的零点与方程根的关系.【专题】新定义.【分析】分别对g(x),h(x),φ(x)求导,令g′(x)=g(x),h′(x)=h (x),φ′(x)=φ(x),则它们的根分别为α,β,γ,即α=1,ln(β+1)=,γ3﹣1=3γ2,然后分别讨论β、γ的取值范围即可.【解答】解:∵g′(x)=1,h′(x)=,φ′(x)=﹣sinx,由题意得:α=1,ln(β+1)=,cosγ=﹣sinγ,①∵ln(β+1)=,∴(β+1)β+1=e,当β≥1时,β+1≥2,∴β+1≤<2,∴β<1,这与β≥1矛盾,∴0<β<1;②∵cosγ=﹣sinγ,∴γ>1.∴γ>α>β.故答案为:γ>α>β.【点评】函数、导数、不等式密不可分,此题就是一个典型的代表,其中对对数方程和三次方程根的范围的讨论是一个难点.5.【考点】函数单调性的性质.【专题】计算题.【分析】求出f′(x)=2mx+﹣2,因为函数在定义域内是增函数,即要说明f′(x)大于等于0,分离参数求最值,即可得到m的范围.【解答】解:求导函数,可得f′(x)=2mx+﹣2,x>0,函数f(x)=mx2+lnx﹣2x在定义域内是增函数,所以f′(x)≥0成立,所以2mx+﹣2≥0,x>0时恒成立,所以,所以﹣2m≤﹣1所以m≥时,函数f(x)在定义域内是增函数.故答案为.【点评】考查学生利用导数研究函数单调性的能力,会找函数单调时自变量的取值范围,属于基础题6.【考点】利用导数研究曲线上某点切线方程;函数恒成立问题;定积分.【专题】转化思想;分析法;函数的性质及应用;导数的综合应用.【分析】(Ⅰ)运用定积分的运算法则和三角函数的特殊值,可得m=﹣1,分别求出g (x),h(x)的导数,求得切线的斜率,切点,再由点斜式方程可得切线的方程,再由两直线平行间的距离,计算即可得到所求;(Ⅱ)任意x>0,不等式h(x)≥g(x)恒成立,即为x2﹣mx﹣lnx≥0,由x>0,可得m≤x﹣,设F(x)=x﹣,求出导数,讨论x>1,0<x<1导数的符号,判断单调性,可得最小值,即可得到m的范围.【解答】解:(Ⅰ)f(t)=m(sinx+cosx)dx=m(sinx﹣cosx)|=m[(sint﹣cost)﹣(1﹣0)]=m(sint﹣cost﹣1),f(2016π)=2,可得m(﹣1﹣1)=2,解得m=﹣1,则h(x)=x2+x的导数为h′(x)=2x+1,g(x)=lnx的导数为g′(x)=,由题意可得2x0+1=,解得x0=(﹣1舍去),即有h(x)在x=处的切线的方程为y﹣=2(x﹣),即为2x﹣y﹣=0;g(x)在x=处的切线的方程为y﹣ln=2(x﹣),即为2x﹣y﹣1﹣ln2=0.则两切线间的距离为d==;(Ⅱ)任意x>0,不等式h(x)≥g(x)恒成立,即为x2﹣mx﹣lnx≥0,由x>0,可得m≤x﹣,设F(x)=x﹣,F′(x)=1﹣=,当x>1时,F′(x)>0,F(x)递增;当0<x<1时,F′(x)<0,F(x)递减.即有x=1处取得极小值,且为最小值1,则有m≤1,即m的取值范围是(﹣∞,1].【点评】本题考查导数的运用:求切线的方程和单调区间、极值和最值,考查不等式恒成立问题的解法,注意运用参数分离和构造函数运用单调性求最值,考查运算能力,属于中档题.7.【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用;利用导数研究曲线上某点切线方程.【专题】导数的概念及应用;导数的综合应用.【分析】(1)一求切点,二求切点处的导数,即切线的斜率;(2)只需求出函数f(x)在区间所以切点为(1,0),k=f′(1)=2.所以a=﹣2时,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y=2x﹣2.( II)( i)由f(x)=lnx﹣a(x﹣1),所以,①当a≤0时,x∈(1,+∞),f′(x)>0,∴f(x)在(1,+∞)上单调递增,f(x)>f(1)=0,∴a≤0不合题意.②当a≥2即时,在(1,+∞)上恒成立,∴f(x)在(1,+∞)上单调递减,有f(x)<f(1)=0,∴a≥2满足题意.③若0<a<2即时,由f′(x)>0,可得,由f′(x)<0,可得x,∴f(x)在上单调递增,在上单调递减,∴,∴0<a<2不合题意.综上所述,实数a的取值范围是[2,+∞).( ii)a≥2时,“比较e a﹣2与a e﹣2的大小”等价于“比较a﹣2与(e﹣2lna)的大小”设g(x)=x﹣2﹣(e﹣2)lnx,(x≥2).则.∴g(x)在[2,+∞)上单调递增,因为g(e)=0.当x∈[2,e)时,g(x)<0,即x﹣2<(e﹣2)lnx,所以e x﹣2<x e﹣2.当x∈(e,+∞)时g(x)>0,即x﹣2>(e﹣2)lnx,∴e x﹣2>x e﹣2.综上所述,当a∈[2,e)时,e a﹣2<a e﹣2;当a=e时,e a﹣2=a e﹣2;当a∈(e,+∞)时,e a﹣2>a e﹣2.【点评】本题主要考查函数、导数、不等式等基本知识;考查运算求解能力、推理论证能力;考查化归与转化思想、函数与方程的思想、分类整合思想、数形结合思想.8.【考点】利用导数研究函数的极值;两角和与差的正切函数.【专题】综合题;导数的综合应用.【分析】(1)求出导数f′(x),表示出g(x)并化简,由余弦函数的性质可求其最小值及相应x的值的集合;(2)由f(x)=2f′(x)可求得tanx值,利用和角正切公式可求得的值;【解答】解:(1)∵f(x)=sinx+cosx,故f'(x)=cosx﹣sinx,∴g(x)=f(x)•f'(x)=(sinx+cosx)(cosx﹣sinx)=cos2x﹣sin2x=cos2x,∴当2x=﹣π+2kπ(k∈Z),即时,g(x)取得最小值﹣1,相应的x值的集合为.(2)由f(x)=2f′(x),得sinx+cosx=2cosx﹣2sinx,∴cosx=3sinx,故,∴.【点评】本题考查导数的运算法则及两角和差的正切函数,考查学生的运算求解能力.9.【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用;利用导数研究函数的单调性.【专题】导数的综合应用.【分析】(1)由已知,求得f(x)=x2+x﹣xlnx.将不等式f(x)≥bx2+2x转化为≥b.构造函数g(x)=,只需b≤g(x)min即可.因此又需求g(x)min.(2)函数f(x)在定义域上是单调函数,需f′(x)在定义域上恒非负或恒非正.考查f′(x)的取值情况,进行解答.【解答】解:(1)∵f(1)=2,∴a=1,f(x)=x2+x﹣xlnx.由f(x)≥bx2+2x⇔≥b.令g(x)=,可得g(x)在(0,1]上单调递减,在[1,+∞)上单调递增,所以g(x)min=g(1)=0,即b≤0.(2)f′(x)=2ax﹣lnx(x>0).令f′(x)>0,得2a≥,令h(x)=,当x=e时,h(x)max=∴当时,f′(x)>0(x>0)恒成立,此时.函数f(x)在定义域上单调递增.若,g(x)=2ax﹣lnx,(x>0),g′(x)=2a﹣由g′(x)=0,得出x=,,g′(x)<0,,g′(x)>0,∴x=时,g(x)取得极小值也是最小值.而当时,g()=1﹣ln<0,f′(x)=0必有根.f(x)必有极值,在定义域上不单调.综上所述,.【点评】此题考查函数单调性与导数的关系的应用,考查学生会利用导函数的正负确定函数的单调区间,掌握函数恒成立时所取的条件,是一道综合题.10.【考点】函数在某点取得极值的条件.【专题】综合题;导数的综合应用.【分析】(Ⅰ)求导数,利用f(x)=ax3+x2(a∈R)在x=处取得极值,可得f′(﹣)=0,即可确定a的值;(Ⅱ)由(Ⅰ)得g(x)=(x3+x2)e x,利用导数的正负可得g(x)的单调性.【解答】解:(Ⅰ)对f(x)求导得f′(x)=3ax2+2x.∵f(x)=ax3+x2(a∈R)在x=处取得极值,∴f′(﹣)=0,∴3a•+2•(﹣)=0,∴a=;(Ⅱ)由(Ⅰ)得g(x)=(x3+x2)e x,∴g′(x)=(x2+2x)e x+(x3+x2)e x=x(x+1)(x+4)e x,令g′(x)=0,解得x=0,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)和(﹣1,0)内为减函数,在(﹣4,﹣1)和(0,+∞)内为增函数.【点评】本题考查导数的运用:求单调区间和极值,考查分类讨论的思想方法,以及函数和方程的转化思想,属于中档题.11.【考点】函数恒成立问题.【专题】函数的性质及应用.【分析】(1)求函数的导数,利用函数的单调性和导数之间的关系,即可求函数f(x)的最小值;(2)要使f(x)≥0对任意的x∈R恒成立,则只需求出f(x)的最小值即可得到结论.【解答】解:(1)∵f(x)=e x﹣ax﹣1(a>0),∴f'(x)=e x﹣a,由f'(x)=e x﹣a=0得x=lna,由f'(x)>0得,x>lna,此时函数单调递增,由f'(x)<0得,x<lna,此时函数单调递减,即f(x)在x=lna处取得极小值且为最小值,最小值为f(lna)=e lna﹣alna﹣1=a﹣alna﹣1.(2)若f(x)≥0对任意的x∈R恒成立,等价为f(x)min≥0,由(1)知,f(x)min=a﹣alna﹣1,设g(a)=a﹣alna﹣1,则g'(a)=1﹣lna﹣1=﹣lna,由g'(a)=0得a=1,由g'(x)>0得,0<x<1,此时函数单调递增,由g'(x)<0得,x>1,此时函数单调递减,∴g(a)在a=1处取得最大值,即g(1)=0,因此g(a)≥0的解为a=1,∴a=1.【点评】本题主要考查函数的单调性和导数的之间关系,以及不等式恒成立问题,将不等式恒成立转化为求函数的最值是解决本题的关键.12.(I)时,,在上单调递增;时,的单调递减区间是,单调递增区间是(II).(I)的定义域为--------------------------------------1分.---------------------------------------------------------2分(1)时,,在上单调递增-----------------3分(2)时,由解得.与在区间上的情况如下:所以,的单调递减区间是,单调递增区间是;------------5分综上所述,时,,在上单调递增时,的单调递减区间是,单调递增区间是------------------6分(Ⅱ)(1)时,在上单调递增且,在没有零点----------------------------------------7分(2)时,由(Ⅰ)知,在区间上的最小值为.因为存在零点,所以,从而.-----------------------9分当时,在区间上单调递减,且,在存在零点;---10分当时,在区间上单调递减,且,,所以在区间存在零点.----------------12分综上所述,.-----------------------------------------13分【考点】导数的综合应用13.【考点】利用导数研究函数的单调性;利用导数求闭区间上函数的最值.【专题】综合题.【分析】(Ⅰ)求出函数f(x)=lnx﹣ax(a∈R)的导数,令导数大于0求出函数的增区间,令导数小于0,求出函数的减区间(Ⅱ)a>0时,用导数研究函数f(x)在[1,2]上的单调性确定出最小值,借助(Ⅰ)的结论,由于参数的范围对函数的单调性有影响,故对其分类讨论,【解答】解:(Ⅰ)函数的定义域是(0,+∞)∵f(x)=lnx﹣ax∴f′(x)=﹣a当a≤0时,f′(x)>0,函数在定义域上是增函数;当a>0时,令导数为0解得x=,当x>时,导数为负,函数在(,+∞)上是减函数,当x<时,导数为正,函数在(0,)上是增函数(Ⅱ)由(Ⅰ)的结论知当[1,2]⊆[,+∞)时,即a≥1时,函数函数f(x)在[1,2]上是减函数,故最小值为f(2)=ln2﹣2a当[1,2]⊆(0,]时,即0<a<时,函数函数f(x)在[1,2]上是增函数,故最小值为f(1)=﹣a当∈[1,2]时,函数f(x)在[1,]上是增函数,在[,2]上是减函数,故最小值为min{f(1),f(2)}【点评】本题考查用导数研究函数的单调性,解题的键是理解并掌握函数的导数的符号与函数的单调性的关系,此类题一般有两类题型,一类是利用导数符号得出单调性,一类是由单调性得出导数的符号,本题属于第一种类型.本题的第二小问是根据函数在闭区间上的最值,本题中由于参数的存在,导致导数的符号不定,故需要对参数的取值范围进行讨论,以确定函数在这个区间上的最值.14.考点:利用导数研究函数的极值.专题:导数的综合应用.分析:(Ⅰ)先求出函数f(x)的导数,得到函数的单调区间,从而求出函数的极小值;(Ⅱ)先求出函数h(x)的导数,通过讨论a的范围,从而得到函数的单调性.解答:解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域是(0,+∞),当a=1时,f(x)=x﹣lnx,f′(x)=1﹣=,(Ⅱ)h(x)=x+﹣alnx,h′(x)=1﹣﹣=,①当a+1>0时,即a>﹣1时,在(0,1+a)上,h′(x)<0,在(1+a,+∞)上,h′(x)>0,∴h(x)在(0,1+a)递减,在(1+a,+∞)递增;②当1+a≤0,即a≤﹣1时,在(0,+∞)上h′(x)>0,∴h(x)在(0,+∞)上递增.点评:本题考查了函数的单调性、极值问题,考查导数的应用,分类讨论思想,是一道中档题15.【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用.【专题】综合题;新定义.【分析】(Ⅰ)函数在区间(﹣1,3)上为“凸函数”,所以f″(x)<0,即对函数y=f (x)二次求导,转化为不等式问题解决即可;(Ⅱ)利用函数总为“凸函数”,即f″(x)<0恒成立,转化为不等式恒成立问题,讨论解不等式即可.【解答】解:由函数得,f″(x)=x2﹣mx﹣3(Ⅰ)若f(x)为区间(﹣1,3)上的“凸函数”,则有f″(x)=x2﹣mx﹣3<0在区间(﹣1,3)上恒成立,由二次函数的图象,当且仅当,即⇔m=2.(Ⅱ)当|m|≤2时,f″(x)=x2﹣mx﹣3<0恒成立⇔当|m|≤2时,mx>x2﹣3恒成立.当x=0时,f″(x)=﹣3<0显然成立.当x>0,∵m的最小值是﹣2.∴.从而解得0<x<1当x<0,∵m的最大值是2,∴,从而解得﹣1<x<0.(13分)综上可得﹣1<x<1,从而(b﹣a)max=1﹣(﹣1)=2(14分)【点评】本题考查函数的导数与不等式恒成立问题的解法,关键是要理解题目所给信息(新定义),考查知识迁移与转化能力,属于中档题.16.【考点】利用导数研究曲线上某点切线方程;利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值.【专题】分类讨论;分类法;导数的概念及应用;导数的综合应用.【分析】(Ⅰ)求出函数的导数,求得切线的斜率和切点,由切线的方程,可得a,b的方程,解方程可得a,b的值;(Ⅱ)求得导数,讨论a=0,a>0,a<0,由导数大于0,可得增区间,导数小于0,可得减区间,进而得到极值.【解答】解:(Ⅰ)函数f(x)=x3﹣ax2﹣3a2x+b的导数为f′(x)=x2﹣2ax﹣3a2,f(x)在点(1,f(1))处的切线斜率为1﹣2a﹣3a2,由切线方程为y=1,可得f(1)=1,f′(1)=0,即为﹣a﹣3a2+b=1,1﹣2a﹣3a2=0,解得a=﹣1,b=或a=,b=;(Ⅱ)f′(x)=x2﹣2ax﹣3a2=(x﹣3a)(x+a),当a=0时,f′(x)≥0,f(x)在R上递增;当a>0时,﹣a<3a,当x>3a或x<﹣a时,f′(x)>0,f(x)递增;当﹣a<x<3a时,f′(x)<0,f(x)递减.即有x=﹣a处取得极大值,且为b+a3;x=3a处取得极小值,且为b﹣9a3.当a<0时,﹣a>3a,当x>﹣a或x<3a时,f′(x)>0,f(x)递增;当3a<x<﹣a时,f′(x)<0,f(x)递减.即有x=﹣a处取得极小值,且为b+a3;x=3a处取得极大值,且为b﹣9a3.综上可得,a=0时,f(x)的增区间为(﹣∞,+∞),无极值;a>0时,f(x)的增区间为(﹣∞,﹣a),(3a,+∞),减区间为(﹣a,3a),极小值为b﹣9a3,极大值为b+a3;a<0时,f(x)的减区间为(﹣∞,3a),(﹣a,+∞),增区间为(3a,﹣a),极大值为b﹣9a3,极小值为b+a3.【点评】本题考查导数的运用:求切线的斜率和单调区间、极值,考查分类讨论的思想方法,以及运算求解能力,属于中档题.17.考点:利用导数研究函数的单调性;函数恒成立问题.专题:综合题;压轴题;导数的概念及应用.分析:(1)依题意得f(x)max≥m,x∈[0,e﹣1],求导数,求得函数的单调性,从而可得函数的最大值;(2)求导函数,求得函数的单调性与最值,从而可得p的最小值;(3)先证明ln(1+x)≤x,令,则x∈(0,1)代入上面不等式得:,从而可得.利用叠加法可得结论.解答:(1)解:依题意得f(x)max≥m,x∈[0,e﹣1]∵,而函数f(x)的定义域为(﹣1,+∞)∴f(x)在(﹣1,0)上为减函数,在(0,+∞)上为增函数,∴f(x)在[0,e﹣1]上为增函数,∴∴实数m的取值范围为m≤e2﹣2(2)解:g(x)=f(x)﹣x2﹣1=2x﹣2ln(1+x)=2[x﹣ln(1+x)],∴显然,函数g(x)在(﹣1,0)上为减函数,在(0,+∞)上为增函数∴函数g(x)的最小值为g(0)=0∴要使方程g(x)=p至少有一个解,则p≥0,即p的最小值为0(3)证明:由(2)可知:g(x)=2[x﹣ln(1+x)]≥0在(﹣1,+∞)上恒成立所以ln(1+x)≤x,当且仅当x=0时等号成立令,则x∈(0,1)代入上面不等式得:即,即所以ln2﹣ln1<1,,,…,将以上n个等式相加即可得到:点评:本题考查导数知识的运用,考查函数的单调性与最值,考查不等式的证明,考查恒成立问题,属于中档题.。