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导数的综合应用个性化辅导讲义
(1)若a =0,求f (x )的单调区间;
(2)若当x ≥0时,f (x )≥0,求a 的取值范围.
巩固作业
一、选择题
1.f (x )=5x 2-2x 的单调增区间是( )
A .(15
,+∞) B .(-∞,15) C .(-15
,+∞) D .(-∞,-15) 2.函数f (x )=x 3+3x 2+4x -a 的极值点的个数是( )
A .2
B .1
C .0
D .由a 确定 3.已知函数f (x )的导数为f ′(x )=4x 3-4x ,且f (x )的图象过点(0,-5),当函数f (x )取得
极大值-5时,x 的值应为( )
A .-1
B .0
C .1
D .±1 4.若函数g (x )=x 3-ax 2+1在区间[1,2]上单调递减,则实数a 的取值范围是( )
A .a ≥3
B .a >3 C.32
<a <3 D.32≤a ≤3 5.设函数f (x )=ax 3+bx 2+cx +d ,f ′(x )为其导函数,如右图是函数y =x ·f ′(x )的图象的
一部分,则f (x )的极大值与极小值分别为( )
A .f (1)与f (-1)
B .f (-1)与f (1)
C .f (2)与f (-2)
D .f (-2)与f (2)
6.(2011·郑州第一次调研)设f (x )是定义在R 上的奇函数,g (x )是定义在R 上恒大于零的函数,且当
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导数的概念及运算【题集】-讲义(教师版)
导数的概念及运算【题集】1. 函数的平均变化率A. B. C. D.1.如图,函数在,两点间的平均变化率是( ).【答案】B 【解析】由图可知,,所以,所以函数在,两点间的平均变化率是.故选B .【标注】【知识点】求平均变化率(1)(2)2.求下列函数在区间和上的平均变化率...【答案】(1)(2)在区间和上的平均变化率均为.在区间上的平均变化率,在区间上的平均变化率.【解析】(1)(2)在区间上的平均变化率为,在区间上的平均变化率为.在区间上的平均变化率为,在区间上的平均变化率为.【标注】【知识点】函数的平均变化率、瞬时速度与瞬时变化率【素养】数学运算A.B.C.D.3.在函数的图象上取一点及邻近一点,则等于().【答案】C【解析】,.【标注】【知识点】求平均变化率A. B. C. D.4.函数的图象如图,则函数在下列区间上平均变化率最大的是().【答案】C【解析】函数在区间上的平均变化率为,由函数图象可得,在区间上,,即函数在区间上的平均变化率小于;在区间、、上时,且相同,由图象可知函数在区间上的最大,所以函数在区间上的平均变化率最大.故选:.【标注】【知识点】求平均变化率2. 瞬时变化率与导数(1)(2)5.利用导数的定义求下列函数的导数...【答案】(1)(2)..【解析】(1)(2).从而,当时,,∴.∵∴,∴当时,,∴.【标注】【知识点】导数的定义A.B.C.D.6.若,则( ).【答案】D 【解析】.故选:.【标注】【知识点】导数的定义A. B. C. D.7.设是可导函数,且,则().【答案】C【解析】,故选 C.【标注】【知识点】导数的定义;导数的几何意义的实际应用;函数的极限A. B.C. D.8.若函数在区间内可导,且,则的值为().【答案】C【解析】因为在可导,所以,.【标注】【知识点】导数的定义;函数的平均变化率、瞬时速度与瞬时变化率3. 基本初等函数的导数A.B.C.D.9.下列求导数运算正确的是().【答案】C【解析】根据导数的四则运算以及基本初等函数运算法则,故有选项,故错误.选项,故错误.选项,故正确.选项,故错误.故选.【标注】【素养】数学运算【知识点】利用公式和四则运算法则求导A.B.C.D.10.下列导数运算错误的是( ).【答案】C 【解析】选项:.故选.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导11.如果函数,那么 .【答案】【解析】由题意可知,∴,,∴.故答案为:.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导;计算任意角的三角函数值A. B.C.D.12.已知,则的值为( ).【答案】A 【解析】,【标注】【知识点】复合函数的求导法则4.导数的四则运算13.函数的导数是 .【答案】【解析】,.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导A.B.C.D.14.函数在处的导数等于( ).【答案】A 【解析】∵,∴.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导15.的导数 .【答案】【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导(1)16.求下列函数的导数:.(2)(3)(4)(5)(6)(7)......【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)......【解析】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)....先使用三角公式进行化简.∴.【标注】【素养】数学运算A. B. C. D.17.已知函数的导数为,且满足,则().【答案】C【解析】由函数,∴,∴当时,则有,解得.故选:.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导A. B. C. D.18.已知,则().【答案】B【解析】∵,∴,∴,∴,∴.故选.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导A. B.C. D.19.已知函数的导函数为且满足,则().【答案】B【解析】,.故选.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导A. B. C. D.20.已知函数的导函数为,且满足,则().【答案】B 【解析】,令,即,解得.【标注】【知识点】利用公式和四则运算法则求导5. 复合函数求导法则(1)(2)(3)(4)(5)(6)21.求下列函数的导数.......【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)......【标注】【知识点】复合函数的求导法则;利用公式和四则运算法则求导(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)22.求下列函数的导数.........(9)(10)..【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)..........【解析】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)略.略.略.略.略.略.略.略.略.略.【标注】【知识点】复合函数的求导法则;利用公式和四则运算法则求导23.已知函数,且,则的值为.【答案】【解析】,.【标注】【知识点】复合函数的求导法则A.B.C. D.24.已知函数,是函数的导函数,则函数的部分图象是( ).【答案】D 【解析】因为,所以,可知为奇函数,故排除,;又因为,,排除选,故选.【标注】【知识点】函数图象的识别问题;根据奇偶性确定图象;利用公式和四则运算法则求导6. 导数的几何意义A. B.C.D.25.曲线在点处的切线的斜率为( ).【答案】B【解析】∵,∴,∴.故选.【标注】【知识点】导数的几何意义A.B.C.D.26.设曲线在点处的切线斜率为,则点的坐标为( ).【答案】B【标注】【知识点】导数的几何意义;导数的几何意义的实际应用(1)(2)(3)27.导数等于切线斜率.如图,直线是曲线在处的切线,则.如图,曲线在点处的切线方程是, .设是偶函数.若曲线在点处的切线的斜率为,则该曲线在点处的切线的斜率为 .【答案】(1)(2)(3)【解析】(1)(2)(3)直线的斜率为,所以.时,,∵的斜率为,故,∴.由偶函数的图象关于轴对称知,在对称点处的切线也关于轴对称,故所求切线的斜率为.也可由特殊函数得到此题答案.【标注】【知识点】导数的几何意义的实际应用;已知切线方程求参数;导数的几何意义;斜率计算28.若曲线上点处的切线平行于直线,则点的坐标是.【答案】【解析】函数的定义域为,函数的导数为,直线的斜率,∵曲线上点处的切线平行与直线,∴,即,解得,此时,故点的坐标是,故答案为:.【标注】【知识点】求在某点处的切线方程;导数的几何意义29.曲线在点处的切线方程为.【答案】【解析】因为,所以,所以该切线方程为,即.故答案为:.【标注】【知识点】导数的几何意义A.B. C. D.30.曲线在点处的切线方程是().【答案】A【解析】,故,所以曲线在处的切线斜率为,切线方程为,化简整理得,故选.【标注】【知识点】求在某点处的切线方程31.已知函数,求过点的切线方程.【答案】和.【解析】,因为点在曲线上.①若点为切点,则此时切线斜率为,则切线方程为,即;②若点不是切点,则设切点为,有,切线方程满足,(*)整理得,因为点满足方程(*),则是方程的一个根,即,即,所以或(舍,因为切点不为),即,,则此时切线的方程为,即,综上所述,过点的切线方程为和.【标注】【知识点】求过某点的切线方程;求在某点处的切线方程;导数的几何意义A. B.C.或D.或32.过点的切线方程是( ).【答案】C【解析】设切点坐标为,,切线斜率,则,解得或,∴所求切线方程为或.【标注】【知识点】求过某点的切线方程;导数的几何意义(1)(2)33.已知曲线.求曲线在点处的切线方程.求曲线过点的切线方程.【答案】(1)(2)或【解析】方法一:方法二:(1)(2)∵,∴在点处的切线的斜率,∴曲线在点处的切线方程为,即.∵点在曲线上,且,∴在点处的切线的斜率为,∴曲线在点处的切线方程为,即.设曲线与过点的切线相切于点,则切线的斜率为,∴切线方程为,即,∵点在切线上,∴,即,∴,即,∴,解得或,故所求的切线方程为或.【标注】【知识点】求在某点处的切线方程;导数的几何意义;求过某点的切线方程34.若直线是曲线的切线,也是曲线的切线,则.【答案】【解析】方法一:方法二:设直线与曲线和曲线的切点分别为和.由导数的几何意义可得,即,由切点也在各自的曲线上,可得,解得,从而,则.由,得,由,得.设直线与曲线相切于点,则①,②,设直线与曲线相切于点,则③,④,由①得,代入②得,即⑤,由③得,代入④得,即⑥,⑤⑥得,,代入⑤得,故答案为.【标注】【知识点】求过某点的切线方程;导数的几何意义的实际应用;导数的几何意义35.若直线是曲线的切线,也是曲线的切线,则.【答案】【解析】设与曲线的切线,曲线的切点分别为,,∵,曲线,∴,,∴,①切线方程分别为,即为,或,即为,解得,②由①②解得,,可得:,则有,.故答案为:.【标注】【知识点】求过某点的切线方程;导数的几何意义。
2019-2020数学人教A版选修2-2讲义:第一章导数及其应用1.3 1.3.3
【跟踪训练 3】 设函数 f(x)=1+(1+a)x-x2-x3,其中 a>0.
(1)讨论 f(x)在其定义域上的单调性;
(2)当 x∈[0,1]时,求 f(x)取得最大值和最小值时的 x 的值.
解 (1)f(x)的定义域为 R,f′(x)=1+a-2x-3x2.
-1- 4+3a
-1+ 4+3a
令 f′(x)=0,得 x1=
当 3 ≥2,即 a≥3 时,f(x)在[0,2]上单调递减,从而 f(x)max=f(0)=0.
[ ] [ ] 2a
2a
2a
0,
,2
当 0< 3 <2,即 0<a<3 时,f(x)在 3 上单调递减,在 3 上单调递增,
从而 f(x)max=Error! 综上所述,f(x)max=Error!
[条件探究] 将本例(2)中区间[0,2]改为[-1,0],结果如何?
【跟踪训练 2】 已知函数 f(x)=-x3+3x2+9x+A. (1)求 f(x)的单调递减区间; (2)若 f(x)在区间[-2,2]上的最大值为 20,求它在该区间上的最小值. 解 (1)f′(x)=-3x2+6x+9. 令 f′(x)<0,解得 x<-1,或 x>3, ∴函数 f(x)的单调递减区间为(-∞,-1),(3,+∞). (2)∵f(-2)=2+a,f(2)=22+a,∴f(2)>f(-2).
1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)函数的最大值一定是函数的极大值.( ) (2)开区间上的单调连续函数无最值.( ) (3)函数 f(x)在区间[a,b]上的最大值和最小值一定在两个端点处取得.( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× 2.做一做 (1)设函数 f(x)=e2x+3x(x∈R),则 f(x)________(填“有”或“无”)最值. (2)已知函数 y=x3-x2-x,该函数在区间[0,3]上的最大值是________. (3)已知函数 f(x)=-x3+3x2+m(x∈[-2,2]),f(x)的最小值为 1,则 m=________. 答案 (1)无 (2)15 (3)1
天津专用2020届高考数学一轮复习第三章导数3.1导数的概念及运算教师用书PDF含解析20190813221
一、求函数的导数的方法
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1.总原则:先化简解析式ꎬ再求导.
2.具体方法:
(1) 连乘形式:先展开化为多项式形式ꎬ再求导.
考点二 导数的运算
高频考点
1.基本初等函数的导数公式 原函数
f(x)= C(C 为常数) f( x)= xn( n∈Q∗ )
f( x) = sin x
导函数 f ′( x)= 0 f ′( x) = nxn-1 f ′( x) = cos x
原函数 f( x) = cos x f( x) = ax( a>0ꎬ且 a≠1)
第四步:将 x1 的值代入方程 y-f( x1 ) = f ′( x1 ) ( x-x1 ) 可得过
点 P( x0 ꎬy0 ) 的切线方程.
二、利用导函数求曲线的切线方程
若已知曲线过点 P( x0 ꎬy0 ) ꎬ求曲线 y = f( x) 过点 P 的切线方
程ꎬ则需分点 P( x0 ꎬy0 ) 是切点和不是切点两种情况求解.
1.当点 P ( x0 ꎬ y0 ) 是切点时ꎬ 切线方程为 y - y0 = f ′ ( x0 ) ������
014ln
xꎬ则
f
′(2
014) =
( )
A.2 015
B.-2 015
C.2 014
D.-2 014
解析 (1)y = (x+1)(x+2)(x+3)= (x2 +3x+2)(x+3) = x3 +6x2 +11x+6ꎬ∴ y′ = 3x2 +12x+11.
高中数学《导数》讲义(全)
高中数学导数讲义完整版第一部分 导数的背景一、导入新课 1. 瞬时速度问题1:一个小球自由下落,它在下落3秒时的速度是多少? (221gt s =,其中g 是重力加速度).2. 切线的斜率问题2:P (1,1)是曲线2x y =上的一点,Q 是曲线上点P 附近的一个点,当点Q 沿曲线逐渐向点P 趋近时割线PQ 的斜率的变化情况.3. 边际成本问题3:设成本为C ,产量为q ,成本与产量的函数关系式为103)(2+=q q C ,我们来研究当q =50时,产量变化q ∆对成本的影响. 二、小结:瞬时速度是平均速度ts∆∆当t ∆趋近于0时的极限;切线是割线的极限位置,切线的斜率是割线斜率xy∆∆当x ∆趋近于0时的极限;边际成本是平均成本q C ∆∆当q ∆趋近于0时的极限.三、练习与作业:1. 某物体的运动方程为25)(t t s =(位移单位:m ,时间单位:s )求它在t =2s 时的速度. 2. 判断曲线22x y =在点P (1,2)处是否有切线,如果有,求出切线的方程. 3. 已知成本C 与产量q 的函数关系式为522+=q C ,求当产量q =80时的边际成本. 4. 一球沿某一斜面自由滚下,测得滚下的垂直距离h (单位:m )与时间t (单位:s )之间的函数关系为2t h =,求t =4s 时此球在垂直方向的瞬时速度. 5. 判断曲线221x y =在(1,21)处是否有切线,如果有,求出切线的方程.6. 已知成本C 与产量q 的函数关系为742+=q C ,求当产量q =30时的边际成本.第二部分 导数的概念一、新课:1.设函数)(x f y =在0x x =处附近有定义,当自变量在0x x =处有增量x ∆时,则函数()y f x =相应地有增量)()(00x f x x f y -∆+=∆,如果0→∆x 时,y ∆与x ∆的比xy∆∆(也叫函数的平均变化率)有极限(即xy∆∆无限趋近于某个常数),我们把这个极限值叫做函数)(x f y =在0x x →处的导数,记作0/x x y =,即xx f x x f x f x ∆-∆+=→∆)()(lim)(0000/。
数学选修2-2人教A讲义:第一章导数及其应用1.5.3
2?21x3 dx=3×
7- 2×15=-
3
4
1 2.
反思与感悟 若函数 f(x)的奇偶性已经明确,且 f( x)在[- a ,a ]上连续,则
a
(1)若函数 f(x)为奇函数,则 ?-af( x)dx= 0. (2)若函数 f(x)为偶函数,则 ?a-af( x)dx= 2?a0f(x)dx.
2x- 1,- 1≤ x<0,
示由直线 x=a, x= b,y= 0 和曲线 y=f(x)所围成的曲边梯形的面积.这就是定积分
?baf (x)dx
的几何意义.
注意: f (x)<0( 图象在 x 轴的下方 )时, ?baf( x)dx<0,- ?baf(x)dx 等于曲边梯形的面积.
知识点三 定积分的性质
思考 你能根据定积分的几何意义解释
Sn
=
lim
n→∞
13- 3 2 2n
=
13 2.
反思与感悟 利用定义求定积分的步骤
跟踪训练 1 利用定积分的定义计算 ?32(x+ 2)dx.
考点 定积分的概念
题点 定积分的概念
解 令 f(x)= x+ 2.
将区间 [2,3] 平均分为 n 个小区间,每个小区间的长度为
Δxi
=
1 n
,
i- 1
i
[xi-1, xi]= 2+ n , 2+ n , i= 1,2,… , n.
1.5.3 定积分的概念
学习目标 1.了解定积分的概念, 会用定义求定积分 .2.理解定积分的几何意义 .3.掌握定积分 的基本性质.
知识点一 定积分的概念 思考 分析求曲边梯形的面积和变速直线运动的路程,找一下它们的共同点.
导数的综合应PPT课件
又 f12=1-ln2,f(2)=-12+ln2, f(12)-f(2)=32-2ln2=lne3-2 ln16, ∵e3>16,∴f12-f(2)>0,即 f12>f(2). ∴f(x)在区间12,2上的最大值 f(x)max=f12=1-ln2.
综上可知,函数 f(x)在12,2上的最大值是 1-ln2,最小值是 0.
(2)因为当x<1时,f′(x)>0; 当1<x<2时,f′(x)<0;当x>2时,f′(x)>0, 所以当x=1时,f(x)取极大值f(1)=52-a; 当x=2时,f(x)取极小值f(2)=2-a. 故当f(2)>0或f(1)<0时,方程f(x)=0仅有一个实根. 解得a<2或a>52.
考点2 利用导数证明不等式问题
例 2:已知函数 f(x)=1- axx+lnx. (1)若函数 f(x)在[1,+∞)上为增函数,求正实数 a 的取值范 围; (2)当 a=1 时,求 f(x)在12,2上的最大值和最小值; (3)当 a=1 时,求证:对大于 1 的任意正整数 n,都有 lnn>12+ 13+14+…+1n.
解析:(1)∵f(x)=1- ax x+lnx,∴f′(x)=axa-x2 1(a>0). ∵函数 f(x)在[1,+∞)上为增函数, ∴f′(x)=axa-x21≥0 对 x∈[1,+∞)恒成立. ∴ax-1≥0 对 x∈[1,+∞)恒成立. 即 a≥1x对 x∈[1,+∞)恒成立. ∴a≥1.
图4-3-3
关于导数的应用,课标要求 (1)了解函数的单调性与导数的关系,能利用导数研究函数的 单调性,会求不超过三次的多项式函数的单调区间. (2)了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导 数求不超过三次的多项式函数的极大值、极小值,以及闭区间上 不超过三次的多项式函数的最大值、最小值.
数学选修2-2人教A讲义:第一章导数及其应用1.3.2(一)
(0 ,e) + ↗
e 0 极大值
(e,+ ∞ ) - ↘
因此, x= e 是函数的极大值点,极大值为
f(e) =1,没有极小值. e
反思与感悟 函数极值和极值点的求解步骤
(1)确定函数的定义域.
(2)求方程 f′ (x)= 0 的根. (3)用方程 f′ (x)= 0 的根顺次将函数的定义域分成若干个小开区间,并列成表格. (4)由 f′ (x) 在方程 f′ (x)= 0 的根左右的符号,来判断 f(x)在这个根处取极值的情况. 特别提醒:当实数根较多时,要充分利用表格,使极值点的确定一目了然. 跟踪训练 1 求下列函数的极值点和极值.
1. 3.2 函数的极值与导数 (一 )
学习目标 1.了解函数极值的概念, 会从几何方面直观理解函数的极值与导数的关系 函数极值的判定及求法 .3.掌握函数在某一点取得极值的条件.
.2. 掌握
知识点一 函数的极值点和极值 思考 观察函数 y= f( x)的图象,指出其极大值点和极小值点及极值.
答案 极大值点为 e, g, i,极大值为 f (e), f( g), f(i );极小值点为 d, f,
(- 1,3)
3
(3 ,+ ∞ )
f′ (x)
+
0
-
0
+
f(x)
↗
极大值
↘
极小值
↗
由上表可以看出,当 x=- 1 时,函数有极大值,且极大值
极小值,且极小值 f(3) =- 6.
(2)函数 f(x) 的定义域为 R.
f′
(
x)
=
-
2xe
x-
x2e-
x=
x(2
-
x)e-
x
导数 李永乐(讲义)
题目表
题目 1: (全国高考试题) lim(
x →1
1 2 )= − 2 x − 3x + 2 x − 4 x + 3
2
A -1/2
B1/2
C -1/6
D1/6
题目 2: (北京高考试题) lim
x 2 + 3x + 2 x →−1 x2 −1 2 + 4 + 6 + ... + 2n = n →∞ n2
x → x0 + 0
若函数左连续且右连续,则函数在该点连续。 定义: 若某函数在该点连续, 且左导数 f '( x0 − 0) = lim f '( x ) 和右导数 f '( x0 ) = lim f '( x ) 存
x → x0 −0 x → x0 + 0
在且相等,那么函数在该点可导。
⎫ ⎫ ⎫ ⎪ ⎬ ⇔ 左连续 ⎪ 左极限等于该点值 ⎭ ⎪ ⎪ ⎬ ⇔ 函数在该点连续 ⎪ 存在右极限 ⎫ ⎬ ⇔ 函数在该点可导 ⎪ ⎬ ⇔ 右连续 ⎪ ⎪ 右极限等于该点值 ⎭ ⎭ ⎪ 函数在该点存在左右导数并且相等 ⎪ ⎭ 存在左极限
x →0
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题目 9:求 lim( + 1)
x →∞
1 x
x
题目 10:已知 f '( x0 ) = a , 则 lim A.
1 a 2
f ( x0 + Δx ) − f ( x0 − Δx ) = Δx 1 B. − a C. 2a 2
Δx → 0
D. −2a
题目 11: (2008 年全国 I 试题)汽车经过启动、加速行驶、匀速行驶、减速行驶之后停车,若把这一 过程中汽车的行驶路程 s 看作时间 t 的函数,其图象可能是( )
高考数学讲义导数的综合与微积分.参考教案.教师版
要求层次重难点导数的应用与微积分 导数在研究函数中的应用利用导数研究函数的单调性(其中多项式函数不超过三次) C 了解函数单调性和导数的关系;能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间(其中多项式函数一般不超过三次). 了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导数求函数的极大值、极小值(其中多项式函数一般不超过三次);会求闭区间上函数的最大值、最小值(其中多项式函数一般不超过三次). 会利用导数解决某些实际问题.函数的极值、最值(其中多项式函数不超过三次)C利用导数解决某些实际问题 B定积分与微积分基本定理定积分的概念 A 了解定积分的实际背景,了解定积分的基本思想,了解定积分的概念. 了解微积分基本定理的含义.微积分基本定理A板块四:导数与其它知识综合知识内容1.导数与函数的性质、基本初等函数的结合,这是导数的最主要的考查内容; 常常涉及到函数与方程的知识,有时需要结合函数图象求解; 2.导数与数列的结合,要注意数列作为函数的特殊性;3.导数与三角函数的结合;4.导数在不等式的证明中的运用,经常需要构造函数,利用导数去求单调性,证明不等式.典例分析: 导数与函数综合【题1】 若方程3320x ax -+=有三个不同实根,则实数a 的取值范围为( )A .0a >B .1a >C .13a <<D .01a <<【考点】导数与函数综合 【难度】3星 【题型】选择【关键词】【解析】 令3()32f x x ax =-+,22()333()f x x a x a '=-=-,要方程有三个不同实根,必须0a >(否则()0f x '≥,()f x 单调增长,最多只有一根). 例题精讲高考要求导数的综合与微积分此时()f x在(,-∞上单调增加,在(,上单调减少,在,)+∞上单调增加. 要()0f x =有三个零点,当且仅法(0f >,且0f <. 解得1a >.【答案】B【题2】 设函数()32()f x x bx cx x =++∈R ,已知()()()g x f x f x '=-是奇函数.⑴求b 、c 的值.⑵求()g x 的单调区间与极值.⑶若()g x m =有三个不同的实根,求m 的取值范围.【考点】导数与函数综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】2006,安徽,高考【解析】 ⑴∵()32f x x bx cx =++,∴()232f x x bx c '=++.从而322()()()(32)g x f x f x x bx cx x bx c '=-=++-++32(3)(2)x b x c b x c =+-+--是一个奇函数,故30300b b c c -==⎧⎧⇒⎨⎨-==⎩⎩;⑵由⑴知3()6g x x x =-,从而2()36g x x '=-,由此可知,(-∞,和)+∞是函数()g x的单调递增区间;(是函数()g x 的单调递减区间;()g x在x =极大值为()g x在x =时取得极小值,极小值为- ⑶当x →-∞时,()g x →-∞;当x →+∞时,()g x →+∞,故当(m ∈-时,()g x m =有三个不同的实根. 【答案】⑴3,0b c ==;⑵(-∞-,和)+∞是函数()g x的单调递增区间;(是函数()g x 的单调递减区间;()g x在x =()g x在x =-⑶(m ∈-.【题3】 已知函数32()4f x ax bx x =++的极小值为8-,其导函数()y f x '=的图象经过点(20)-,,如图所示.⑴ 求()f x 的解析式;⑵ 若函数()y f x k =-在区间[32]-,上有两个不同的零点,求实数k 的取值范围.【难度】3星 【题型】解答【关键词】2009-2010,海淀,高三,第一学期,期中测试【解析】 ⑴ 2()324f x ax bx '=++,且()y f x '=的图象过点(20)-,,所以2-为23240ax bx ++=的根,代入得:310a b -+= ……① 由图象可知,()f x 在2x =-时取得极小值, 即(2)8f -=-,得2b a =……………………②由①②解得12a b =-=-,. ∴32()24f x x x x =--+.⑵ 由题意,方程()f x k =在区间[32]-,上有两个不等实根, 即方程3224x x x k --+=在区间[32]-,上有两个不等实根.2()344f x x x '=--+,令()0f x '=,解得2x =-或23x =.可列表:由表可知,当8k =-或327k -<<时,方程3224x x x k --+=在区间[32]-,上有两个不等实根,即函数()y f x k =-在区间[32]-,上有两个不同的零点. 【答案】⑴32()24f x x x x =--+;⑵8k =-或40327k -<<.【题4】 已知函数()f x 3213x ax b =-+在2x =-处有极值.⑴ 求函数()f x 的单调区间;⑵ 若函数()f x 在区间[]3,3-上有且仅有一个零点,求b 的取值范围.【考点】导数与函数综合【难度】3星 【题型】解答【关键词】2010,丰台,二模,题19【解析】 ⑴ ()22f x x ax '=-由题意知: (2)440f a '-=+=,得1a =-,∴()22f x x x '=+, 令()0f x '>,得2x <-或0x >;令()0f x '<,得20x -<<,∴()f x 的单调递增区间是(),2-∞-和()0,+∞,单调递减区间是()2,0-.⑵ 由⑴ 知,()3213f x x x b =++,()423f b -=+为函数()f x 极大值,()0f b =为极小值.∵函数()f x 在区间[]3,3-上有且仅有一个零点,∴()()3000f f ⎧-⎪⎨>⎪⎩≤或()()3020f f ⎧⎪⎨-<⎪⎩≥或()()3030f f ⎧->⎪⎨<⎪⎩或()()2030f f ⎧-=⎪⎨<⎪⎩或()()3000f f ⎧->⎪⎨=⎪⎩,即180403b b +⎧⎪⎨+<⎪⎩≥,∴4183b -<-≤,即b 的取值范围是418,3⎡⎫--⎪⎢⎣⎭.【答案】⑴()f x 的单调递增区间是(),2-∞-和()0,+∞,单调递减区间是()2,0-.⑵418,3⎡⎫--⎪⎢⎣⎭.【题5】 已知函数()()32f x x ax b a b =-++∈R ,.⑴若1a =,函数()f x 的图象能否总在直线y b =的下方?说明理由? ⑵若函数()f x 在()02,上是增函数,求a 的取值范围.⑶设123x x x ,,为方程()0f x =的三个根,且()110x ∈-,,()201x ∈,,()()311x ∈-∞-+∞U ,,,求证:1a >.【考点】导数与函数综合 【难度】4星 【题型】解答【关键词】2009,西城,一模,题20【解析】 ⑴当1a =时,()32f x x x b =-++,因为()12f b b -=+>,所以,函数()f x 的图象不能总在直线y b =的下方. ⑵由题意,得()232f x x ax '=-+,令()0f x '=,解得0x =或23x a =,当0a <时,由()0f x '>,解得203a x <<,所以()f x 只在203a ⎛⎫ ⎪⎝⎭,上是增函数,与题意不符,舍去; 当0a =时,由()230f x x '=-≤,与题意不符,舍去;当0a >时,由()0f x '>,解得203x a <<,所以()f x 在203a ⎛⎫ ⎪⎝⎭,上是增函数,又()f x 在()02,上是增函数,所以223a ≥,解得3a ≥,综上,a 的取值范围为[)3+∞,.⑶因为方程()320f x x ax b =-++=最多只有3个根, 由题意,得在区间()10-,内仅有一根, 所以()()()1010f f b a b -⋅=++<, ① 同理()()()0110f f b a b ⋅=-++<, ② 当0b >时,由①得10a b ++<,即1a b <--, 由②得10a b -++<,即1a b <-+,因为11b b --<-+,所以11a b <--<-,即1a <-; 当0b <时,由①得10a b ++>,即1a b >--, 由②得10a b -++>,即1a b >-+,因为11b b --<-+,所以11a b >-+>,即1a >.当0b =时,因为()00f =,所以()0f x =有一根0,这与题意不符. 综上,1a >.注:在第⑶问中,得到①、②后,可以在坐标平面aOb 内,用线性规划方法解.【答案】⑴略;⑵[)3a ∈+∞,;⑶略.【题6】 已知函数32()f x x x ax b =+++.⑴ 当1a =-时,求函数()f x 的单调区间;⑵ 若函数()f x 的图象与直线y ax =只有一个公共点,求实数b 的取值范围.【考点】导数与函数综合【难度】3星【题型】解答【关键词】2009-2010,海淀,高三,第一学期,期中测试【解析】 ⑴ 2()321(31)(1)f x x x x x '=+-=-+令()0f x '>,解得13x >或1x <-;令()0f x '<,解得113x -<<.所以()f x 的单调递增区间为1(1)()3-∞-+∞,,,,()f x 的单调递减区间为1(1)3-,.⑵ 因为函数()f x 的图象与直线y ax =只有一个公共点,所以方程320x x ax b ax +++-=只有一个解,即320x x b ++=只有一个解. 令32()g x x x b =++,则其图象和x 轴只有一个交点,2()32g x x x '=+,令2()320g x x x '=+=,所以12203x x ==-,,所以,()g x 在10x =处取得极小值b ,在23x =-取得极大值27b +,要使32()g x x x b =++的其图象和x 轴只有一个交点,只要04027b b >⎧⎪⎨+>⎪⎩或04027b b <⎧⎪⎨+<⎪⎩,解得0b >或427b <-.【答案】⑴()f x 的单调递增区间为1(1)()3-∞-+∞,,,,单调递减区间为1(1)3-,.⑵0b >或427b <-.【题7】 32()3(1)3(2)1f x mx m x m x =-++++,其中m ∈R .⑴若0m <,求()f x 的单调区间;⑵在⑴的条件下,当[]11x ∈-,时,函数()y f x =的图象上任意一点的切线斜率恒大于3m ,求m 的取值范围;⑶设32()(32)34ln 1g x mx m x mx x m =-+++++,问是否存在实数m ,使得()y f x =的图象与()y g x =的图象有且只有两个不同的交点?若存在,求出m 的值;若不存在,说明理由.【考点】导数与函数综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】【解析】 ⑴2()36(1)36f x mx m x m '=-+++23(1)1m x x m ⎡⎤⎛⎫=--+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦,当0m <时,有211m>+,当x 变化时,()f x 与()f x '的变化如下表:故有上表知,当0m <时,()f x 在1m ⎛⎫-∞+ ⎪⎝⎭,单调递减,在11m ⎛⎫+ ⎪⎝⎭,单调递增,在(1)+∞,上单调递减.⑵由已知得()3f x m '>,即22(1)20mx m x -++>,又0m <,所以222(1)0x m x m m -++<([]11x ∈-,) ① 设212()21h x x x m m⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭,其函数开口向上,由题意知①式恒成立, ∴22(1)0120(1)010h m mh ⎧-<+++<⎧⎪⇒⎨⎨<⎩⎪-<⎩, 解之得43m >-,又0m <,所以m 的取值范围为403⎛⎫- ⎪⎝⎭,;⑶令()()()x g x f x ϕ=-,则2()64ln x x x x m ϕ=-++因为0x >,要使函数()f x 与函数()g x 有且仅有2个不同的交点,则函数2()64ln x x x x m ϕ=-++的图象与x 轴的正半轴有且只有两个不同的交点∴242642(1)(2)()26(0)x x x x x x x x x xϕ-+--'=-+==>当(0,1)x ∈时,()0x ϕ'>,()x ϕ是增函数; 当(1,2)x ∈时,()0x ϕ'<,()x ϕ是减函数; 当(2,)x ∈+∞时,()0x ϕ'>,()x ϕ是增函数;∴()x ϕ有极大值(1)5m ϕ=-;()x ϕ有极小值(2)4ln 28m ϕ=+-. 又因为当x 充分接近0时,()0x ϕ<;当x 充分大时,()0x ϕ>所以要使()0x ϕ=有且仅有两个不同的正根,必须且只须(1)0ϕ=或(2)0ϕ=, 即50m -=或4ln280m +-=,∴5m =或84ln2m =-.∴当5m =或84ln2m =-时,函数()f x 与()g x 的图象有且只有两个不同交点.【答案】⑴()f x 在21m ⎛⎫-∞+ ⎪⎝⎭,单调递减,在211m ⎛⎫+ ⎪⎝⎭,单调递增,在(1)+∞,上单调递减. ⑵403⎛⎫- ⎪⎝⎭,; ⑶存在,5m =或84ln2m =-.【题8】 已知函数2()8()6ln f x x x g x x m =-+=+,. ⑴求()f x 在区间[]1t t +,上的最大值()h t ; ⑵是否存在实数m ,使得()y f x =的图象与()y g x =的图象有且只有三个不同的交点?若存在,求出m 的取值范围;若不存在,说明理由.【考点】导数与函数综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】2006,福建,高考【解析】 ⑴22()8(4)16f x x x x =-+=--+.当14t +<,即3t <时,()f x 在[]1t t +,上单调递增, 22()(1)(1)8(1)67h t f t t t t t =+=-+++=-++;当41t t +≤≤,即34t ≤≤时,()(4)16h t f ==;当4t >时,()f x 在[]1t t +,上单调递减,2()()8h t f t t t ==-+. 综上,22673()163484t t t h t t t t t ⎧-++<⎪=⎨⎪-+>⎩ ≤≤ ; ⑵函数()y f x =的图象与()y g x =的图象有且只有三个不同的交点,即函数()()()x g x f x φ=- 的图象与x 轴的正半轴有且只有三个不同的交点.∵2()86ln x x x x m φ=-++,∴262862(1)(3)()28(0)x x x x x x x x x xφ-+--'=-+==>,当(01)x ∈,时,()0x φ'>,()x φ是增函数;当(13)x ∈,时,()0x φ'<,()x φ是减函数; 当(3)x ∈+∞,时,()0x φ'>,()x φ是增函数;当1x =或3x =时,()0x φ'=.∴()(1)7()(3)6ln315x m x m φφφφ==-==+-极大值极小值,. ∵当x 充分接近0时,()0x φ<;当x 充分大时,()0x φ>. ∴要使()x φ的图象与x 轴正半轴有三个不同的交点,必须且只须()70()6ln 3150x m x m φφ=->⎧⎪⎨=+-<⎪⎩最大值最小值,即7156ln3m <<-.所以存在实数m ,使得函数()y f x =与()y g x =的图象有且只有三个不同的交点,m 的取值范围为(7156ln3)-,.【答案】⑴22673()163484t t t h t t t t t ⎧-++<⎪=⎨⎪-+>⎩ ≤≤ ;⑵存在,m 的取值范围为(7156ln3)-,.【题9】 已知二次函数()y g x =的图象经过原点(00)O ,、点1(0)P m ,和点2(11)P m m ++,(0m ≠,且1m ≠-). ⑴求函数()y g x =的解析式;⑵设()()()f x x n g x =-(0m n >>),若()()0f a f b ''==,b a <,求证:b n a m <<<. ⑶在例题⑵的条件下,若m n +=()y f x =相切的两条直线能否互相垂直?若能,请给出证明;若不能,请说明理由.【考点】导数与函数综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】【解析】 ⑴设2()(0)g x px qx r p =++≠,依题意得2200(1)(1)1r pm qm r p m q m r m =⎧⎪++=⎨⎪++++=+⎩,解得10p q m r =⎧⎪=-⎨⎪=⎩.∴2()g x x mx =-.⑵()()()f x x x n x m =--32()x m n x mnx =-++,∴2()32()f x x m n x mn '=-++, 依题意得a b ,是方程()0f x '=的两个实数根,又(0)0f mn '=>,()()0f n n m n '=-<,()()0f m m m n '=->,故两根a b ,分布在区间(0)n ,、()n m ,内,又b a <,∴b n a m <<<成立; ⑶设()f x 的过原点的切线对应切点的横坐标为0x ,则切线方程为20000()[32()]()y f x x m n x mn x x -=-++-, 若此切线过原点,则有2000000()()[32()]()x x m x n x m n x mn x ---=-++-, 解得00x =或02m nx +=.故()f x 有两条过原点的切线,设对应的切点的横坐标分别为12x x ,,且12x x <,则1202m nx x +==,, 从而两切线的斜率分别为2121()4k mn k m n mn ==-++,,若两切线互相垂直,则121k k =-,∴1m n mn ⎧+=⎪⎨=⎪⎩11m n ⎧=⎪⎨⎪⎩,∴存在过原点且与曲线相切的两条互相垂直的直线.【答案】⑴2()g x x mx =-;⑵略;⑶能,证明略.导数与不等式综合【题10】 当0x ≠时,有不等式( )A .e 1x x <+B .当0x >时,e 1x x <+;当0x <时,e 1x x >+C .e 1x x >+D .当0x <时,e 1x x <+;当0x >时,e 1x x >+【考点】函数与不等式综合 【难度】2星 【题型】选择【关键词】【解析】 令()e 1x f x x =--,则(0)0f =,()e 1x f x '=-,在0x >时,()0f x '>,故()f x 在(0)+∞,上单调递增,从而()(0)0f x f >=,即e 1x x >+;在0x <时,()0f x '<,故()f x 在(0)-∞,上单调递减,从而()(0)0f x f >=,即e 1x x >+.本题也可用特殊值法得出答案.【答案】C【题11】 已知函数(1)()ln 1a x f x x x -=-+. ⑴若函数()f x 在(0,)+∞上为单调增函数,求a 的取值范围;⑵设,m n +∈R ,且m n ≠,求证:ln ln 2m n m nm n -+<-. 【考点】函数与不等式综合 【难度】4星 【题型】解答【关键词】2010,东城,二模,题20【解析】 ⑴222221(1)(1)(1)2(22)1()(1)(1)(1)a x a x x ax x a x f x x x x x x x +--+-+-+'=-==+++.因为()f x 在(0,)+∞上为单调增函数,所以()0f x '≥在(0,)+∞上恒成立. 即2(22)10x a x +-+≥在(0,)+∞上恒成立,当(0,)x ∈+∞时,由2(22)10x a x +-+≥,得122a x x-+≤,设1(),(0,)g x x x x=+∈+∞,1()2g x x x =+=≥所以当且仅当1x x=即1x =时,()g x 有最小值2.故222a -≤,2a ≤. 所以a 的取值范围是(,2]-∞.⑵不妨设0m n >>,则1mn>.要证ln ln 2m n m n m n -+<-,只需证112ln m m n n m n-+<, 即证2(1)ln 1m m n m n n ->+,只需证2(1)ln 01m mn m n n -->+.设2(1)()ln 1x h x x x -=-+,由⑴知()h x 在(1,)+∞上是单调增函数,又1m n >,所以(1)0m h h n ⎛⎫>= ⎪⎝⎭,即2(1)ln 01m m n m n n -->+成立.所以ln ln 2m n m n m n -+<-. 【答案】⑴a 的取值范围是(,2]-∞.⑵略.【题12】 已知函数()(0)bf x ax c a x=++>的图象在点(1(1))f ,处的切线方程为1y x =-. ⑴用a 表示出b ,c ;⑵若()ln f x x >在[]1∞,上恒成立,求a 的取值范围; ⑶证明:11111ln(1)()232(1)n n n n n ++++>+++L ≥. 【考点】函数与不等式综合 【难度】4星 【题型】解答【关键词】2010,湖北,高考21【解析】 ⑴2()bf x a x '=-,则有(1)0(1)1f a b c f a b =++=⎧⎨'=-=⎩,,解得112b a c a =-⎧⎨=-⎩; ⑵由⑴知,1()12a f x ax a x -=++-,令1()()ln 12ln a g x f x x ax a x x-=-=++--,[)1x ∈+∞,,则(1)0g =,22221(1)11(1)()a a x x a ax x a a g x a x x x x -⎛⎫-- ⎪----⎝⎭'=--==, ①当102a <<时,11aa ->.若11ax a-<<,则()0g x '<,()g x 是减函数,所以()(1)0g x g <=,即()ln f x x <,故ln ()x f x ≥在[)1+∞,上不恒成立.②当12a ≥时,11aa-≤,若1x >,则()0g x '>,()g x 是增函数,所以()(1)0g x g >=, 即()ln f x x >,故当1x ≥时,ln ()x f x ≥,综上所述,所求a 的取值范围为12⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭,. ⑶解法一:取12a =,有()111122a f x ax a x x x -⎛⎫=++-=- ⎪⎝⎭,由⑵有当1x ≥时,()ln f x x ≥,即11ln 2x x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭≥,也即12ln x x x->, 取11x k =+,则1111112ln11k k x x k k k k k+-=+-=+>++, 当1n =时,取1k =有112ln 22+>,也即11ln 24>+,命题成立;当2n ≥时,分别取1,2,,k n =L ,累加有()111122ln 121n n n ⎛⎫++++>+ ⎪+⎝⎭L整理即得1111ln(1)232(1)nn n n ++++>+++L综上,原命题成立. 解法二:当1n =时,左边1=,右边()()11ln 11ln 212114=++=+<+,命题成立;假设当n k =时,命题成立,则当1n k =+时,左边11111231k k =++++++L ()()1ln 1211k k k k >+++++()()2ln 121k k k +=+++ 右边()()1ln 222k k k +=+++现在只需要证明()()212ln21221k k k k k k +++->+++ 取12a =,21k x k +=+,由⑵有1212ln 2121k k k k k k +++⎛⎫-> ⎪+++⎝⎭,命题得证. 【答案】⑴112b a c a=-⎧⎨=-⎩;⑵a 的取值范围为12⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭,.⑶略.【题13】 已知函数1()ln f x a x x=-,a ∈R . ⑴若曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线与直线20x y +=垂直,求a 的值;⑵求函数()f x 的单调区间;⑶当1a =,且2x ≥时,证明:(1)25f x x --≤.【考点】函数与不等式综合【难度】3星【题型】解答【关键词】2010,东城,一模,题18【解析】 ⑴函数()f x 的定义域为{}|0x x >,21()a f x x x '=+. 又曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线与直线20x y +=垂直, 所以(1)12f a '=+=,即1a =.⑵由于21()ax f x x+'=.当0a ≥时,对于(0,)x ∈+∞,有()0f x '>在定义域上恒成立, 即()f x 在(0,)+∞上是增函数.当0a <时,由()0f x '=,得1(0,)x a=-∈+∞.当1(0,)x a ∈-时,()0f x '>,()f x 单调递增;当1(,)x a∈-+∞时,()0f x '<,()f x 单调递减.⑶当1a =时,1(1)ln(1)1f x x x -=---,[)2,x ∈+∞.令1()ln(1)251g x x x x =---+-.2211(21)(2)()21(1)(1)x x g x x x x --'=+-=----. 当2x >时,()0g x '<,()g x 在(2,)+∞单调递减. 又(2)0g =,所以()g x 在(2,)+∞恒为负. 所以当[2,)x ∈+∞时,()0g x ≤.即1ln(1)2501x x x ---+-≤.故当1a =,且2x ≥时,(1)25f x x --≤成立.【答案】⑴1a =;⑵当0a ≥时,()f x 在(0,)+∞上是增函数;当0a <时,()f x 在10,a⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递增,在1,a ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭上单调递减;⑶略.【题14】 设()321252f x x x x =--+,当[]12x ∈-,时,()f x m <恒成立,则实数m 的取值范围为 .【考点】函数与不等式综合 【难度】3星 【题型】填空【关键词】2008-2009,北京,12中,高二,第二学期,期中测试【解析】 要使得()f x m <恒成立,先要求()f x 在[1,2]-上的最大值.2()32(1)(32)f x x x x x '=--=-+,故()f x 在21,3⎛⎫-- ⎪⎝⎭上单调递增,在2,13⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递减,在(1,2)上单调递增.最大值可能在23-或2处取到.(2)7f =,22257327f ⎛⎫-=+< ⎪⎝⎭,故()f x 的最大值为7.故7m >. 【答案】(7,)+∞【题15】 已知函数32()f x x ax bx c =+++在1x =-与2x =处都取得极值.⑴求,a b 的值及函数()f x 的单调区间;⑵若对[2,3]x ∈-,不等式23()2f x c c +<恒成立,求c 的取值范围.【考点】函数与不等式综合 【难度】3星 【题型】解答 【关键词】2010,崇文,二模,题18【解析】 ⑴2()32f x x ax b '=++,由题意:(1)0(2)0f f '-=⎧⎨'=⎩,即3201240a b a b -+=⎧⎨++=⎩,解得326a b ⎧=-⎪⎨⎪=-⎩∴323()62f x x x x c =--+,2()336f x x x '=--.令()0f x '<,解得12x -<<;令()0f x '>,解得1x <-或2x >,∴()f x 的单调减区间为(1,2)-;单调增区间为(,1),(2,)-∞-+∞. ⑵由⑴知,()f x 在(,1)-∞-上单调递增; 在(1,2)-上单调递减;在(2,)+∞上单调递增.∴[2,3]x ∈-时,()f x 的最大值即为(1)f -与(3)f 中的较大者.7(1)2f c -=+,9(3)2f c =-+,∴当1x =-时,()f x 取得最大值.要使23()2f x c c +<,只需23(1)2c f c >-+,即:2275c c >+解得:1c <-或72c >.∴c 的取值范围为7(,1),2⎛⎫-∞-+∞ ⎪⎝⎭U .【答案】⑴326a b ⎧=-⎪⎨⎪=-⎩,()f x 的单调减区间为(1,2)-;单调增区间为(,1),(2,)-∞-+∞.⑵c 的取值范围为7(,1),2⎛⎫-∞-+∞ ⎪⎝⎭U .【题16】 设函数22()21(0)f x tx t x t x t =++-∈>R ,.⑴求()f x 的最小值()h t ; ⑵若()2h t t m <-+对(02)t ∈,恒成立,求实数m 的取值范围. 【考点】函数与不等式综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】2007,福建,高考【解析】 ⑴法一:∵23()()1(0)f x t x t t t x t =+-+-∈>R ,,∴当x t =-时,()f x 取最小值3()1f t t t -=-+-,即3()1h t t t =-+-. 法二:2()222()f x tx t t x t '=+=+,于是()f x 在()t -∞-,上单调递减,在()t -+∞,上单调递增. 故()f x 在x t =-时取到最小值3()1()f t t t h t -=-+-=. ⑵令3()()(2)31g t h t t m t t m =--+=-+--,由2()330g t t '=-+=得1t =,1t =-(不合题意,舍去). 当t 变化时g '∴()g t 在(02),内有最大值(1)1g m =-.()2h t t m <-+在(02),内恒成立等价于()0g t <在(02),内恒成立,即等价于10m -<,所以m 的取值范围为1m >.【答案】⑴3()1h t t t =-+-;⑵(1,)+∞.【题17】 设0a ≥,2()1ln 2ln (0)f x x x a x x =--+>.⑴令()()F x xf x '=,讨论()F x 在(0)+∞,内的单调性并求极值;⑵求证:当1x >时,恒有2ln 2ln 1x x a x >-+.【考点】函数与不等式综合【难度】3星【题型】解答【关键词】2007,安徽,高考,题18【解析】 ⑴根据求导法则有2ln 2()10x af x x x x'=-+>,,故()()2ln 20F x xf x x x a x '==-+>,,于是22()10x F x x x x-'=-=>,, 列表如下:)故知()F x 在(02),(2)+,∞2x =处取得极小值(2)22ln 22F a =-+.⑵证明:由0a ≥知,()F x 的极小值(2)22ln 220F a =-+>. 于是由上表知,对一切(0)x ∈+,∞,恒有()()0F x xf x '=>. 从而当0x >时,恒有()0f x '>,故()f x 在(0)+,∞内单调增加. 所以当1x >时,()(1)0f x f >=,即21ln 2ln 0x x a x --+>. 故当1x >时,恒有2ln 2ln 1x x a x >-+.【答案】⑴()F x 在(02),内是减函数,在(2)+,∞内是增函数,在2x =处取得极小值(2)22ln 22F a =-+.⑵略.【题18】 已知函数()2ln pf x px x x=--. ⑴若2p =,求曲线()f x 在点(1,(1))f 处的切线方程;⑵若函数()f x 在其定义域内为增函数,求正实数p 的取值范围;⑶设函数2()eg x x=,若在[]1,e 上至少存在一点0x ,使得00()()f x g x >成立,求实数p 的取值范围.【考点】函数与不等式综合【难度】4星【题型】解答【关键词】2010,石景山,一模,题20【解析】 ⑴当2p =时,函数2()22ln f x x x x=--,(1)222ln10f =--=.222()2f x x x'=+-,曲线()f x 在点(1,(1))f 处的切线的斜率为(1)2222f '=+-=.从而曲线()f x 在点(1,(1))f 处的切线方程为02(1)y x -=-,即22y x =-.⑵22222()p px x pf x p x x x -+'=+-=.令2()2h x px x p =-+,要使()f x 在定义域(0,)+∞内是增函数, 只需()0h x ≥在(0,)+∞内恒成立.由题意0p >,2()2h x px x p =-+的图象为开口向上的抛物线,对称轴方程为1(0,)x p=∈+∞,∴min 1()h x p p =-,只需10p p-≥,即1p ≥时,()0,()0h x f x '≥≥ ∴()f x 在(0,)+∞内为增函数,正实数p 的取值范围是[1,)+∞.⑶∵2()eg x x=在[]1,e 上是减函数,∴x e =时,min ()2g x =;1x =时,max ()2g x e =,即[]()2,2g x e ∈, ①当0p <时,2()2h x px x p =-+,其图象为开口向下的抛物线,对称轴1x p=在y 轴的左侧,且(0)0h <,所以()f x 在x ∈[]1,e 内是减函数.当0p =时,()2h x x =-,因为x ∈[]1,e ,所以()0h x <,22()0xf x x '=-<, 此时,()f x 在x ∈[]1,e 内是减函数.故当0p ≤时,()f x 在[]1,e 上单调递减max ()(1)02f x f ⇒==<,不合题意;②当01p <<时,由[]11,0x e x x∈⇒-≥,所以11()2ln 2ln f x p x x x x x x ⎛⎫=---- ⎪⎝⎭≤.又由⑵知当1p =时,()f x 在[]1,e 上是增函数,∴1112ln 2ln 22x x e e e x e e----=--<≤,不合题意;③当1p ≥时,由⑵知()f x 在[]1,e 上是增函数,(1)02f =<, 又()g x 在[]1,e 上是减函数,故只需max min ()()f x g x >,[]1,x e ∈, 而max 1()()2ln f x f e p e e e⎛⎫==-- ⎪⎝⎭,min ()2g x =,即12ln 2p e e e⎛⎫--> ⎪⎝⎭,解得241ep e >-, 所以实数p 的取值范围是24,1e e ⎛⎫+∞⎪-⎝⎭. 【答案】⑴22y x =-;⑵p 的取值范围是[1,)+∞;⑶p 的取值范围是24,1e e ⎛⎫+∞⎪-⎝⎭.导数与三角函数综合【题19】 设函数()32sin tan 3f x x θθ=+,其中5π012θ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,, 则导数()1f '的取值范围是( )A .[]22-,B .C .2⎤⎦D .2⎤⎦【考点】导数与三角函数综合 【难度】2星【题型】选择【关键词】2009,安徽,高考,题9【解析】 2()sin f x x x θθ'=+,π(1)sin 2sin 3f θθθ⎛⎫'==+ ⎪⎝⎭.5π012θ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,时,ππ3π334θ⎡⎤+∈⎢⎥⎣⎦,,πsin 13θ⎤⎛⎫+∈⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦.从而(1)2]f '∈. 【答案】D【题20】 设函数223()cos 4sin3()2x f x x t t t x =++-∈R ,其中||1t ≤,将()f x 的最小值记为()g t ,则函数()g t 在下面哪个区间上单调递增( )A .1(,)(1,)3-∞-+∞UB .1[1,]3--C .1(,)3+∞D .1[,1]3【考点】导数与三角函数综合 【难度】3星 【题型】选择【关键词】【解析】 23231cos ()cos 43cos 2cos 2x f x x t t t x t x t t -=+⋅+-=-+-232(cos )x t t t t =-+--, ∵1t ≤,∴当cos x t =时,()f x 有最小值,故32()g t t t t =--,2()321(1)(31)g t t t t t '=--=-+, 令()0g t '>,解得函数()g t 的单调递增区间为1,3⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭与(1,)+∞.但函数()g t 不在这两个区间的并集上单调递增,故选B .【答案】B【题21】 已知函数2cos ()3sin a x f x x -=在π02⎛⎫⎪⎝⎭,内是增函数,求a 的取值范围.【考点】导数与三角函数综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】【解析】 22212sin (2cos )cos 2cos ()3sin 3sin x a x x a xf x x x--⋅-'=⋅=. 因为()f x 在区间π02⎛⎫ ⎪⎝⎭,内是增函数,所以当π02x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,时,22cos ()03sin a xf x x-'=≥, 即2cos 0a x -≥恒成立.π02x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,时,0cos 1x <<,要使2cos 0a x -≥在π02x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,恒成立,只要2cos a x ≤在π02x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,恒成立. 故只要2a ≤即可,故a 的取值范围为(2]-∞,.【答案】(2]-∞,【题22】 已知:在函数3()f x mx x =-的图象上,以(1,)N n 为切点的切线的倾斜角为π4. ⑴求m ,n 的值;⑵是否存在最小的正整数k ,使得不等式()1994f x k -≤对于[1,3]x ∈-恒成立?如果存在,请求出最小的正整数k ;如果不存在,请说明理由.⑶求证:1|(sin )(cos )|22f x f x f t t ⎛⎫++ ⎪⎝⎭≤(x ∈R ,0t >).【考点】导数与三角函数综合 【难度】4星 【题型】解答【关键词】【解析】 ⑴2()31f x mx '=-,依题意,得π(1)tan4f '=,即311m -=,解得23m =. ∵(1)f n =,∴13n =-.⑵32()3f x x x =-,令2()210f x x '=-=,得x =.当12x -<<时,2()210f x x '=->;当22x <<时,2()210f x x '=-<;当3x <<时,2()210f x x '=->.从而()f x 在x =处取到极大值.又1(1)3f -=,f ⎛= ⎝⎭,(3)15f =. 因此,当[1,3]x ∈-时,()f x 的最大值为15.要使得不等式()1994f x k -≤对于[1,3]x ∈-恒成立,则1519942009k +=≥.所以,存在最小的正整数2008k =,使得不等式()1993f x k -≤对于[1,3]x ∈-恒成立. ⑶|(sin )(cos )|f x f x +3322sin sin cos cos 33x x x x ⎛⎫⎛⎫=-+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭332(sin cos )(sin cos )3x x x x =+-+222(sin cos )(sin sin cos cos )13x x x x x x ⎡⎤=+⋅-+-⎢⎥⎣⎦21|sin cos |sin cos 33x x x x =+⋅+31|sin cos |3x x =+3π4x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭.又∵0t >,∴12t t+,()f x 在)+∞上单调递增,f =.∴1222f t f t ⎛⎫+=⎪⎝⎭≥ 综上可得,1|(sin )(cos )|22f x f x f t t ⎛⎫++⎪⎝⎭≤(x ∈R ,0t >). 【答案】⑴23m =,13n =-;⑵存在,2008k =;⑶略.【题23】 设函数()sin ()f x x x x =∈R .⑴证明(2π)()2πsin f x k f x k x +-=,其中为k 为整数;⑵设0x 为()f x 的一个极值点,证明420020[()]1x f x x =+;⑶设()f x 在(0)+∞,内的全部极值点按从小到大的顺序排列12n a a a L L ,,,,, 证明:1ππ (12)2n n a a n +<-<=L ,, 【考点】导数与三角函数综合 【难度】5星 【题型】解答【关键词】2005,天津,高考【解析】 ⑴由函数()f x 的定义,对任意整数k ,有(2π)()(2π)sin(2π)sin (2π)sin sin 2πsin f x k f x x k x k x x x k x x x k x +-=++-=+-=.⑵函数()f x 在定义域R 上可导,()sin cos f x x x x '=+ ①令()0f x '=,得sin cos 0x x x +=.显然,对于满足上述方程的x 有cos 0x ≠,上述方程化简为tan x x =-,结合图象知此方程一定有解(tan y x =-与y x =的图象略).()f x 的极值点0x 一定满足00tan x x =-.由222222sin tan sin sin cos 1tan x x x x x x==++,得220020tan sin 1tan x x x =+. 因此,4222000020[()]sin 1x f x x x x ==+.⑶设00x >是()0f x '=的任意正实数根,即00tan x x =-,则存在一个非负整数k ,使0ππππ2x k k ⎛⎫∈++ ⎪⎝⎭,,即0x 在第二或第四象限内. 由①式,()cos (tan )f x x x x '=+在第二或第四象限中的符号可列表如下:()0f x =0x 都为()f x 的极值点.由题设条件,1a ,2a ,…,n a ,…为方程tan x x =-的全部正实数根且满足12n a a a <<<<L L , 那么对于12n =L ,,,1111(tan tan )(1tan tan )tan()n n n n n n n n a a a a a a a a ++++-=--=-+⋅-. ② 由于π(1)ππ(1)π2n n a n +-<<+-,1ππππ2n n a n ++<<+,则1π3π22n n a a +<-<, 由于1tan tan 0n n a a +⋅>,由②式知1tan()0n n a a +-<.由此可知1n n a a +-必在第二象限, 即1πn n a a +-<. 综上,1ππ2n n a a +<-<. 【答案】略.导数与数列综合【题24】 已知函数()sin f x x x =-,数列{}n a 满足:101a <<,1()n n a f a +=,123n =L ,,,.证明:⑴101n n a a +<<<; ⑵3116n n a a +<.【考点】导数与数列综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】2006,湖南,高考【解析】 ⑴先用数学归纳法证明01n a <<,123n =L ,,,①当1n =时,由已知显然结论成立. ②假设当n k =时结论成立,即01k a <<.∵01x <<时,()1cos 0f x x '=->,∴()f x 在(01),上是增函数. (0)()(1)k f f a f <<(()f x 在[01],上连续),即101sin11k a +<<-<. 故1n k =+时,结论成立.由①、②可知,01n a <<对一切正整数都成立.又因为01n a <<时,1sin sin 0n n n n n n a a a a a a +-=--=-<, 所以1n n a a +<,综上所述101n n a a +<<<.⑵设函数31()sin 6g x x x x =-+,01x <<.由⑴知,当01x <<时,sin x x <,从而22222()cos 12sin 2022222x x x x x g x x ⎛⎫'=-+=-+>-+= ⎪⎝⎭,所以()g x 在(01),上是增函数. 又(0)0g =(()g x 在[01],上连续),所以当01x <<时,()0g x >成立. 于是()0n g a >,即31sin 06n n n a a a -+>.故3116n na a +<. 【答案】略【题25】 已知数列{}n a 满足:3123n n n a a a +=-+,n +∈N ,且1(01)a ∈,,求证:01n a <<. 【考点】导数与数列综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】【解析】 构造辅助函数313()22f x x x =-+,则3()(1)(1)2f x x x '=--+.当(01)x ∈,时,()0f x '>,所以()f x 在(01),上是增函数.①因为1(01)a ∈,,即101a <<,故1n =时原不等式成立. ②设n k =时原不等式成立,即01k a <<,因为()f x 在(01),上是增函数,所以(0)()(1)k f f a f <<.又(0)0(1)1f f ==,,所以0()1k f a <<,即101k a +<<. 即1n k =+时,原不等式成立, 由①②知,n +∈N 时,01n a <<.【答案】略【题26】 已知a 是给定的实常数,设函数2()()()x f x x a x b e =-+,b ∈R ,x a =是()f x 的一个极大值点.⑴求b 的取值范围;⑵设1x ,2x ,3x 是()f x 的3个极值点,问是否存在实数b ,可找到4x ∈R ,使得1x ,2x ,3x ,4x 的某种排列1i x ,2i x ,3i x ,4i x (其中1234{}{1234}i i i i =,,,,,,)依次成等差数列?若存在,求所有的b 及相应的4x ;若不存在,说明理由.【考点】导数与函数综合 【难度】5星 【题型】解答【关键词】2010,浙江,高考22⑴2()()[(3)2]x f x e x a x a b x b ab a '=-+-++--, 令2()(3)2g x x a b x b ab a =+-++--,则22(3)4(2)(1)80.a b b ab a a b =-+---=+-+>△于是可设1x ,2x 是()0g x =的两实根,且1x <2x ,①当1x 或2x a =时,则x a =不是()f x 的极值点,此时不合题意;②当1x a ≠且2x a ≠时,由于x a =是()f x 的极大值点,故12x a x <<,即()0g a <. 即2(3)20a a b a b ab a +-++--<,所以b a <-,所以b 的取值范围是()a -∞-,; ⑵由⑴可知,假设存在b 及b x 满足题意,则: ①当21x a a x -=-时,则422x x a =-或412x x a =-, 于是1223a x x a b =+=--,即3b a =--.此时4223x x a a b a a =-=--=+或4123x x a a b a a =-=--=- ②当21x a a x -≠-时,则212()x a a x -=-或122()a x x a -=-,ⅰ)若212()x a a x -=-,则24a x x +=,于是1232a x x =+=3(3)a b -++于是1a b +-=,此时242(3)3(3)324a x a a b a b x b a ++---++===--=+. ⅱ)若122()a x x a -=-,则14a x x +=,于是2132a x x =+=3(3)a b =++.于是1a b +-此时142(3)3(3)324a x a a b a b x b a ++---++===--=. 综上所述,存在b 满足题意: 当3b a =--时,4x a =±;当b a =-时,4x a =b a =-时,4x a =. 【答案】⑴b 的取值范围是()a -∞-,;⑵存在b ,当3b a =--时,4x a =±;当b a =-时,4x a =b a =-时,4x a =.导数与其它知识综合【题27】 设函数321()(2)232af x x x b x =-+--有两个极值点,其中一个在区间(0,1)内,另一个在区间(1,2)内,则54b a --的取值范围是 . 【考点】导数与其它知识综合 【难度】3星 【题型】填空【关键词】【解析】 2()(2)f x x ax b '=-+-,由题意知()0f x '=的两根分别在区间(0,1)与(1,2)上,又()f x '的图象是开口向上的抛物线,故有(0)0(1)0(2)0f f f '>⎧⎪'<⎨⎪'>⎩,即2030620b a b a b ->⎧⎪--<⎨⎪-->⎩,从而有2326b a b a b <⎧⎪+>⎨⎪+<⎩,它们表示的平面区域为下图的阴影部分所示(不包括边界):4a -(,)ab 与点(4,5)的连线的斜率,如图所求,当(,)a b 为(3,0)时,斜率取到最大值5,这个最大值取不到;当(,)a b 为(1,2)时,斜率取到最小值1,这个最小值也取不到,但中间的值都能取到,从而54b a --的取值范围为(1,5).【答案】(1,5)【题28】 已知a ≥0,函数2()f x x ax =+.设1,2a x ⎛⎫∈-∞- ⎪⎝⎭,记曲线()y f x =在点()11,()M x f x 处的切线为l ,l 与x 轴的交点是()2,0N x ,O 为坐标原点.⑴ 证明:21212x x x a=+;⑵ 若对于任意的1,2a x ⎛⎫∈-∞- ⎪⎝⎭,都有916a OM ON ⋅>u u u u r u u u r 成立,求a 的取值范围.【考点】导数与其它知识综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】2010,西城,二模,题18【解析】 ⑴ 对()f x 求导数,得()2f x x a '=+,故切线l 的斜率为12x a +,由此得切线l 的方程为21111()(2)()y x ax x a x x -+=+-.令0y =,得22111211122x ax x x x x a x a+=-+=++.⑵ 由()2111,M x x ax +,211,02x N x a ⎛⎫ ⎪+⎝⎭,得3112x OM ON x a ⋅=+u u u u r u u u r . 所以0a =符合题意,当0a >时,记3111()2x g x x a =+,1,2a x ⎛⎫∈-∞- ⎪⎝⎭.对1()g x 求导数,得()()()211121432x x a g x x a +'=+, 令1()0g x '=,得13,42a a x ⎛⎫=-∈-∞- ⎪⎝⎭. 当1,2a x ⎛⎫∈-∞- ⎪⎝⎭时,1()g x '的变化情况如下表:所以,函数1()g x 在3,4a ⎛⎫-∞-⎪⎝⎭上单调递减,在3,42aa ⎛⎫-- ⎪⎝⎭上单调递增, 从而函数1()g x 的最小值为2327432a g a ⎛⎫-= ⎪⎝⎭.依题意22793216a a >,解得23a >,即a 的取值范围是2,3⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭. 综上,a 的取值范围是2{0},3⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭U .【答案】⑴略;⑵a 的取值范围是2{0},3⎛⎫+∞⎪⎝⎭U .【题29】 已知函数322()(1)52f x x k k x x =--++-,22()1g x k x kx =++,其中k ∈R .⑴设函数()()()p x f x g x =+.若()p x 在区间(03),上不单调...,求k 的取值范围; ⑵设函数(),0()(),0g x x q x f x x ⎧=⎨<⎩≥,是否存在k ,对任意给定的非零实数1x ,存在惟一的非零实数221()x x x ≠,使得21()()q x q x ''=成立?若存在,求k 的值;若不存在,请说明理由.【考点】导数与其它知识综合 【难度】5星 【题型】解答【关键词】2009,浙江,高考,题22【解析】 ⑴32()()()(1)(5)1p x f x g x x k x k x =+=+-++-,()232(1)(5)p x x k x k '=+-++.因为()p x 在区间(03),上不单调,所以()0p x '=在(03),上有实数解,且无重根. 由()0p x '=,得2(21)(325)k x x x +=--+,即()2(325)391021214213x x k x x x -+⎡⎤=-=-++-⎢⎥++⎣⎦, 令21t x =+,有()17t ∈,,记9()h t t t=+,则()h t 在(]13,上单调递减,在[)37,上单调递增.所以,()[)610h t ∈,. 于是()[)92161021x x ++∈+,,得(]52k ∈--,. 而当2k =-时,有()0p x '=在()03,上有两个相等的实根1x =,故舍去. 所以()52k ∈--,; ⑵由题意,得当0x <时,()()2232(1)5q x f x x k k x ''==--++; 当0x >时,()()22q x g x k x k ''==+. 因为当0k =时不合题意,所以0k ≠, 下面讨论0k ≠的情形.记{}()|0A g x x '=>,{}()|0B f x x '=<, 则()A k =+∞,,(5)B =+∞,.(ⅰ)当10x >时,()q x '在(0)+∞,上单调递增, 所以要使21()()q x q x ''=成立,只能20x <,且A B ⊆, 因此5k ≥;(ⅱ)当10x <时,()q x '在(0)-∞,上单调递减,所以要使21()()q x q x ''=成立,只能20x >,且B A ⊆,因此5k ≤. 综合(ⅰ)(ⅱ),得5k =. 当5k =时,有A B =. 则10x ∀<,()q x B A '∈=,即20x ∃>,使得21()()q x q x ''=成立. 因为()q x '在(0)+∞,上单调递增, 所以2x 是惟一的.同理.10x ∀>,存在惟一的非零实数221()x x x ≠,使得22()()q x q x ''=成立. 所以5k =满足题意.【答案】⑴()52k ∈--,;⑵存在,5k =.板块五:微积分与定积分的应用知识内容1.函数定积分:设函数()y f x =定义在区间[,]a b 上.用分点0121n n a x x x x x b -=<<<<<=L ,把区间[,]a b 分为n 个小区间,其长度依次为10121i i i x x x i n +∆=-=-L ,,,,,.记λ为这些小区间长度的最大值,当λ趋近于0时,所有的小区间长度都趋近于0.在每个小区间内任取一点i ξ,作和式10()n n i i i I f x ξ-==∆∑.n I 的极限叫做函数()f x 在区间[,]a b 上的定积分,记作()b af x dx ⎰,即10()lim ()n bi i ai f x dx f x λξ-→==∆∑⎰.其中()f x 叫做被积函数,a 叫积分下限,b 叫积分上限.()f x dx 叫做被积式.此时称函数()f x 在。
2.7导数的应用(讲义+典型例题+小练)(原卷版)
2.7导数的应用(讲义+典型例题+小练)1. 基本方法:(1)函数的导数与函数的单调性的关系:设函数y =f (x )在某个区间内有导数,如果在这个区间内/y >0,那么函数y =f (x )为这个区间内的增函数;如果在这个区间内/y <0,那么函数y =f (x )为这个区间内的减函数.(2)用导数求函数单调区间的步骤:①求函数f (x )的导数f ′(x ). ②令f ′(x )>0解不等式,得x 的范围就是递增区间. ③令f ′(x )<0解不等式,得x 的范围,就是递减区间.(3)判别f (x 0)是极大、极小值的方法:若0x 满足0)(0='x f ,且在0x 的两侧)(x f 的导数异号,则0x 是)(x f 的极值点,)(0x f 是极值,并且如果)(x f '在0x 两侧满足“左正右负”,则0x 是)(x f 的极大值点,)(0x f 是极大值;如果)(x f '在0x 两侧满足“左负右正”,则0x 是)(x f 的极小值点,)(0x f 是极小值.(4)求函数f (x )的极值的步骤:①确定函数的定义区间,求导数f ′(x ). ②求方程f '(x )=0的根. ③用函数的导数为0的点,顺次将函数的定义区间分成若干小开区间,并列成表格. 检查f '(x )在方程根左右的值的符号,如果左正右负,那么f (x )在这个根处取得极大值;如果左负右正,那么f (x )在这个根处取得极小值;如果左右不改变符号,即都为正或都为负,则f (x )在这个根处无极值.2、基本思想:学习的目的,就是要会实际应用,本讲主要是培养学生运用导数知识解决实际问题的意识,思想方法以及能力.解决实际应用问题关键在于建立数学模型和目标函数. 把“问题情景”译为数学语言,找出问题的主要关系,并把问题的主要关系近似化,形式化,抽象成数学问题,再化为常规问题,选择合适的数学方法求解.根据题设条件作出图形,分析各已知条件之间的关系,借助图形的特征,合理选择这些条件间的联系方式,适当选定变化区间,构造相应的函数关系,是这部分的主要技巧.知识当回归于生活,在现实生活中,有很多时候我们需要用到最大、最小。
2.4导数的四则运算法则(讲义+典型例题+小练)(解析版)
2.4导数的四则运算法则(讲义+典型例题+小练)一.和与差的导数法则1:[()()]''()'()f x g x f x g x ±=±;(口诀:和与差的导数等于导数的和与差). 例1:1.若函数()12ln f x x x=-,()03f x '=,则0x =( )A .1B .2C .13-或1D .4【答案】A 【解析】 【分析】先求导,令导函数值为3,解方程即可. 【详解】函数定义域为()0+∞,,()221f x x x'=+,则()0200213f x x x '=+=,解得01x =或13-(舍去).故选:A.2.曲线31y x =+在点(1,)a -处的切线方程为( ) A .33y x =+ B .31yx C .31y x =-- D .33y x =--【答案】A 【解析】 【分析】求出导函数,进而利用导数的几何意义得到切线的斜率,再求出a 的值,利用点斜式求出切线方程. 【详解】()23f x x '=,所以()13f '-=,又当1x =-时,31110a x =+=-+=,所以31y x =+在点(1,)a -处的切线方程为:()31y x =+,即33y x =+ 故选:A3.已知函数()()3sin 4,f x a x bx a R b R =++∈∈,()f x '为()f x 的导函数,则()()()()2014201420152015f f f f ''+-+--的值为__________.【解析】 【分析】求出()f x ',分析函数()f x '的奇偶性,计算出()()20142014f f +-的值,即可得解. 【详解】因为()3sin 4a x f x bx +=+,则()2cos 3f x a x bx '=+,所以,()()()()22cos 3cos 3f x a x b x a x bx f x ''-=-+-=+=,故函数()f x '为偶函数,()()()()()33sin 4sin 4f x f x a x bx a x b x ⎡⎤+-=+++-+-+⎣⎦()()33sin 4sin 48a x bx a x bx =+++--+=,所以,()()()()20142014201520158f f f f ''+-+--=. 故答案为:8.4.已知点M 是曲线3212313y x x x =-++上任意一点,求曲线在点M 处的斜率最小的切线方程.【答案】33110x y +-=. 【解析】 【分析】求导函数,结合导数的几何意义、导数的四则运算法则以及直线方程知识即可求解. 【详解】∵()224321y x x x '=-+=--, ∵当2x =时,min1y '=-,此时53y =, ∵斜率最小的切线过点2,3⎛⎫⎪⎝⎭5,且斜率1k =-,∵所求切线方程为33110x y +-=. 举一反三1.已知函数()sin cos 3f x x π=+,则6f π⎛⎫'= ⎪⎝⎭( ) A 3B 3C 31+ D 31- 【答案】B【分析】求出()f x ',代值计算可得6f π⎛⎫' ⎪⎝⎭的值.【详解】因为()sin cos 3f x x π=+,则()cos f x x '=,故3cos 662f ππ⎛⎫'==⎪⎝⎭. 故选:B.2.已知函数()()22323ln f x f x x x '=-+(()f x '是()f x 的导函数),则()1f =( )A .21B .20C .16D .11【答案】B 【解析】 【分析】根据已知求出(3)11f '=,即得解. 【详解】解:由题得()()3()234,(3)23121,(3)11f x f x f f f x'''''=-+∴=-+∴=,所以()22223ln (1)22220f x x x x f =-+∴=-=,. 故选:B3.已知函数()314,031ln ,01x x x f x x x x⎧-<⎪⎪=⎨⎪--<<⎪⎩,若()12f a '=,则实数a 的值为___________.【答案】14或4-【解析】 【分析】根据解析式,求得导数,根据自变量范围及()12f a '=,列出方程,即可得答案. 【详解】由题意得:()224,011,01x x f x x x x ⎧-<⎪=⎨-<<'⎪⎩. 因为()12f a '=,所以2011112a a a <<⎧⎪⎨-=⎪⎩或20412a a <⎧⎨-=⎩,解得14a =或4-.故答案为:14或4-4.求下列函数的导数.(1)33cos 243ln xy x x x =+-+ (2)n 1l y x x=+; 【详解】(1)233sin 6(2ln 2)4xy x x x'=-+-⋅+; (2)211y x x '=-;二.乘法的导数法则2:[()()]''()()()'()f x g x f x g x f x g x ⋅=⋅+⋅(口诀:前导后不导相乘,后导前不导相乘,中间是正号)例2:1.已知()f x '是函数()sin f x x x =的导函数,则2f π⎛⎫'= ⎪⎝⎭( )A .0B .1C .2π D .π【答案】B 【解析】 【分析】求出()f x ',代值计算可得2f π⎛⎫' ⎪⎝⎭的值.【详解】因为()sin f x x x =,则()sin cos f x x x x '=+,因此,12f π⎛⎫'= ⎪⎝⎭.故选:B.2.函数()ln f x x x =的导函数是___________. 【答案】()ln 1f x x '=+ 【解析】 【分析】根据乘积的导数公式直接求导可得. 【详解】()ln (ln )ln 1f x x x x x x '''=+=+故答案为:()ln 1f x x '=+ 3.求下列函数的导数: (1)()3sin 6100S t t t =-+;(2)()532xf x x =+-; (3)()4cos g x x x =.【答案】(1)()3cos 6S t t '=-(2)()l 2n 23xf x '=- (3)()344cos sin g x x x x x '=-【解析】 【分析】(1)利用导数的四则运算规则可求导数. (2)利用导数的四则运算规则可求导数. (3)利用导数的四则运算规则可求导数. (1)()3cos 6S t t '=-(2)()l 2n 23xf x '=- (3)()344cos sin g x x x x x '=-举一反三1.下列图象中,有一个是函数()()3221113f x x ax a x =++-+(a ∈R ,且0a ≠)的导函数的图象,则()1f -=( )A .13B .13-C .73D .13-或53【答案】B 【解析】 【分析】求出导函数,据导函数的二次项系数为正得到图象开口向上;利用函数解析式中有2ax ,故函数不是偶函数,得到函数的图象. 【详解】()()2221f x x ax a '=++-,∴导函数()f x '的图象开口向上.又0a ≠,()f x '∴不是偶函数,其图象不关于y 轴对称,其图象必为∵, 由图象特征知()00f '=, 且对称轴0x a =->,1a ∴=-.故()1111133f -=--+=-.故选:B .2.已知函数()(21)e x f x x =+,()'f x 为()f x 的导函数,则(0)f '的值为( ) A .1 B .3- C .1- D .3【答案】D 【解析】 【分析】先求得()'f x ,再去求(0)f '即可解决. 【详解】()()(21)e (21)e 2e (21)e (23)e x x x x x f x x x x x '''=+++=++=+则()0(0)203e 3f '=⨯+=故选:D3.求下列函数的导数: (1)2sin y x x =;(2)3ln x y x =; (3)2e x x y =.【答案】(1)22sin cos x x x x + (2)ln 313ln x x x +⎛⎫⋅ ⎪⎝⎭(3)()2e ln 2e x⋅ 【解析】 【分析】根据导数乘法的运算法则结合初等函数的导数公式即可得到答案. (1)解:22sin cos y x x x x '=+.(2)解:313ln 3ln 3ln 3ln x xx y x x x x ⎛⎫⋅⋅⋅ ⎪⎝=+=+⎭'.(3)解:()2ln 2e 2e 2e ln 2e xx x x x y =⋅⋅+⋅=⋅'.三.除法的导数 法则3:2()'()()()'()[]'(()0)()[()]f x f x g x f x g x g x g x g x ⋅-⋅=≠ (口诀:分母平方要记牢,上导下不导相乘,下导上不导相乘,中间是负号) 例3:1.已知函数ln ()xf x x=,则()f x '=( ) A .21ln xx - B .21ln xx + C .ln 1x x+D .ln 1x x-【解析】 【分析】根据导数的运算法则,即可求出结果. 【详解】因为ln ()x f x x=,所以2211ln 1ln ()=x xx x f x x x ⋅-⋅-'=,即21ln ()=x f x x -'. 故选:A. 2.曲线211x y x -=+在11,2⎛⎫⎪⎝⎭处的切线斜率为( ) A .14B .34C .1D .54【答案】B 【解析】 【分析】利用导数的几何意义来解决,先求导,把切点的横坐标代入导函数,求出函数值即为函数211x y x -=+在这一点的切线的斜率 【详解】()()()()()223212111x x f x x x +--'==++,则()314f '=,故211x y x -=+在11,2⎛⎫ ⎪⎝⎭处的切线斜率为34 故选:B 3.求1cos xy x=-的导数.【答案】()21cos sin 1cos x x xy x --'=-【解析】 【分析】利用函数商的导数公式可求给定函数的导数. 【详解】 ()()221cos sin 1cos sin 1cos 1cos x x xx x xy x x --⨯--'==--1.已知()sin xf x x=,那么函数在x =π处的瞬时变化率为( ) A .1π-B .0C .21π-D .1π【答案】A 【解析】 【分析】利用导数运算法则求出()2cos sin x x xf x x -'=,根据导数的定义即可得到结论.【详解】 由题设,()2cos sin x x xf x x -'=,所以()2cos sin 1f ππππππ-'==-,函数在x =π处的瞬时变化率为1π-,故选:A .2.已知()xe f x x=,若()()000f x f x '+=,则0x 的值为________.【答案】12 【解析】 【分析】求出()f x ',然后解方程()()000f x f x '+=可求得0x 的值. 【详解】()xe f x x =,则()()21x e x f x x -'=,其中0x ≠, 由()()()0000210x x x e e f x f x x x -'+=+=,可得00110x x -+=,解得012x =. 故答案为:12.2.设()55f =,()53f '=,()54g =,()51g '=,若()()2()f x h xg x +=,则()5h '=________. 【答案】516【解析】根据导数的四则运算对函数()()2()f x h xg x +=进行求导,再代入5x =,即可求出()5h '的值. 【详解】解:由题意知()55f =,()53f '=,()54g =,()51g '=,()()2()f x h xg x +=, ()()()()()()22f x g x f x g x h x g x ''⋅-+⋅⎡⎤⎣⎦'∴=⎡⎤⎣⎦,()()()()()()25552555f g f g h g ''⋅-+⋅⎡⎤⎣⎦'∴=⎡⎤⎣⎦,()()23452155416h ⨯-+⨯'∴==. 故答案为:516.4.求下列函数的导数: (1)()1sin g x x=;(2)()tan xf x x=; (3)()2ln u W u u =.【答案】(1)()2cos sin x xxg '=-(2)()22tan tan tan x x x xf x x --'= (3)()22ln ln u u uW u u -'=【解析】 【分析】(1)根据函数的商的导数公式可求对应的导数. (2)根据函数的商的导数公式可求对应的导数. (3)根据函数的商的导数公式可求对应的导数. (1)()22sin 0cos co s n s i g x x xx x'=--=.(2)()2222222sin sin cos tan tan tan tan cos cos tan tan tan x x x x x x x x x x x x x f x x x x'⎛⎫+--⨯ ⎪--⎝⎭'===. (3)()22212ln 2ln ln ln u u u u u u u W u uu-⨯-'==.巩固提升一、单选题1.下列导数运算正确的是( ) A .()22343x x '+=+B .ππsin cos 66'⎛⎫= ⎪⎝⎭ C .2ln 1ln x x x x '+⎛⎫=⎪⎝⎭D .(2sin 3cos )2cos 3sin x x x x -=+'【答案】D 【解析】 【分析】利用基本初等函数求导公式及导数的四则运算法则进行计算. 【详解】()2234xx '+=,A 错误;π1sin 062''⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,B 错误;2ln 1ln x x x x '-⎛⎫=⎪⎝⎭,C 错误, (2sin 3cos )2cos 3sin x x x x -=+',D 正确.故选:D2.已知函数()f x 的导函数为()f x ',且满足()()2e ln f x xf x +'=,则()e f '=( ) A .1eB .1-C .1e-D .e -【答案】C 【解析】 【分析】求导,代入e x =即可求解. 【详解】∵()()2e ln f x xf x +'=,∵()()12e f x f x ''=+,∵()()1e 2e e f f ''=+,解得:()1e ef '=-. 故选:C.3.已知一质点的运动方程为ln 3s t t =+,其中s 的单位为米,t 的单位为秒,则第1秒末的瞬时速度为( ) A .1m /s B .2m /sC .4m /sD .7m /s 2【答案】C 【解析】 【分析】求出13s t'=+即得解.【详解】解:由题意得13s t'=+,故质点在第1秒末的瞬时速度为1+3=14m /s .故选:C 4.已知21()sin()42f x x x π=++,()'f x 为f (x )的导函数,则()'f x 的图象是( ) A . B .C .D .【答案】B 【解析】 【分析】求出函数的导函数,令()()g x f x '=,根据导函数的奇偶性可排除AD ,再根据6g π⎛⎫⎪⎝⎭的符号可排除C ,即可得解. 【详解】解:2211()sin()cos 424f x x x x x π=++=+,则()1sin 2f x x x '=-, 令()()1sin 2g x f x x x '==-, ()()1sin 2g x x x g x -=-+=-,所以函数()g x 为奇函数,故排除AD ,又106122g ππ⎛⎫=-< ⎪⎝⎭,故排除C.故选:B.5.曲线ln 1y x =+在(1,1)处的切线也为e x y a =+的切线,则=a ( ) A .0 B .1 C .1- D .2【答案】C 【解析】 【分析】根据给定条件求出切线方程,设出切线与曲线e x y a =+相切的切点坐标,再借助导数几何意义即可得解. 【详解】由ln 1y x =+求导得:1y x'=,则曲线ln 1y x =+在(1,1)处的切线斜率为1,切线方程为:y =x ,设直线y =x 与曲线e x y a =+相切的切点为(,e )t t a +,由e x y a =+求导得e x y '=,于是得e 1e t t a t ⎧=⎨+=⎩,解得01t a =⎧⎨=-⎩,所以1a =-, 故选:C6.函数()()()125y x x x x =⋅-⋅-⋅⋅⋅⋅-在0x =处的导数为( ) A .120 B .120- C .60 D .60-【答案】B 【解析】 【分析】设()()()()()()12345g x x x x x x =-----,可得出()()()y xg x g x xg x '''==+⎡⎤⎣⎦,进而可求得结果.【详解】设()()()()()()12345g x x x x x x =-----,则()()()y xg x g x xg x '''==+⎡⎤⎣⎦), 所以()()()()()()0012345120x y g ===-⨯-⨯-⨯-⨯-=-'. 故选:B. 二、多选题 7.设函数()()1sin cos 2x x f x =-的导函数为()f x ',则( ) A .()()sin f x f x x '+= B .()()cos f x f x x '+= C .()()sin f x f x x '-= D .()()cos f x f x x '-=【答案】AD 【解析】 【分析】求导,可得()'f x 解析式,分析选项,即可得答案. 【详解】 易得()()1cos sin 2x f x x =+', 所以()()sin f x f x x '+=,()()cos f x f x x '-=, 故选:AD.8.[多选]若函数()y f x =的图象上存在两点,使得函数图象在这两点处的切线互相垂直,则称函数()y f x =具有“T 性质”.则下列函数中具有“T 性质”的是( ) A .e x x y = B .cos 1y x =+ C .31y x =D .2ln 2log y x =【答案】AB 【解析】 【分析】由题意可知存在两点使得函数在这两点处的导数值的乘积为-1,然后结合选项求导逐项分析即可. 【详解】由题意,可知若函数()y f x =具有“T 性质”,则存在两点, 使得函数在这两点处的导数值的乘积为-1. 对于A ,1e e x x x x'-⎛⎫= ⎪⎝⎭,满足条件;对于B ,(cos 1)sin x x '+=-,满足条件;对于C ,34130x x '⎛⎫=-< ⎪⎝⎭恒成立,负数乘以负数不可能得到-1,不满足条件; 对于D ,()211ln 2log ln 20ln 2x x x'=⋅=>恒成立,正数乘以正数不可能得到-1,不满足条件. 故选:AB. 三、填空题9.已知函数()tan f x x x =+,则3f π⎛⎫⎪⎝⎭'的值是______.【答案】5 【解析】 【分析】求出()f x ',代值计算可得3f π⎛⎫⎪⎝⎭'的值.【详解】因为()sin tan cos xf x x x x x =+=+,则()()()22sin cos sin cos 111cos cos x x x x f x x x''-⋅'=+=+, 因此,21153cos 3f ππ'⎛⎫=+= ⎪⎝⎭. 故答案为:5. 10.曲线2y x=在点()2,1处的切线与直线1y ax =+垂直,则实数=a __________. 【答案】2 【解析】 【分析】 对函数2y x=求导,再利用导数的几何意义结合垂直的条件求解作答. 【详解】由函数2y x =求导得:22y x '=-,则曲线2y x =在点()2,1处的切线斜率21|2x k y ='==-, 依题意,1()12a ⋅-=-,解得2a =,所以实数2a =. 故答案为:2 四、解答题11.求下列函数的导数: (1)()32f x x =-;(2)()2265H t t t =-+-;(3)()3134g x x x=-; (4)()F u u u =;(5)()3e 2tan xu x x =+;(6)()2log tan f x x x =+;(7)()455e x G x x =+-.【答案】(1)()2f x '=- (2)()46H t t '=-+ (3)()22194g x x x '=+(4)()12F u u'=(5)()223e cos x u x x'=+ (6)()211ln 2cos f x x x'=+ (7)()345ln5xG x x '=+【解析】 【分析】(1)利用导数的运算法则可求得原函数的导数; (2)利用导数的运算法则可求得原函数的导数;(3)利用导数的运算法则可求得原函数的导数; (4)利用导数的运算法则可求得原函数的导数; (5)利用导数的运算法则可求得原函数的导数; (6)利用导数的运算法则可求得原函数的导数; (7)利用导数的运算法则可求得原函数的导数. (1)解:由已知可得()()322f x x ''=-=-. (2)解:由已知可得()()226546H t t t t ''=-+-=-+. (3)解:由已知可得()'312222111399444g x x x x x x x --⎛⎫=-=+='+ ⎪⎝⎭.(4)解:由已知可得()112211122F u u u u u -'⎛⎫'=-=-= ⎪⎝⎭(5)解:由已知可得()22222sin 2cos 2sin 23e 3e 3e cos cos cos x x xx x x u x x x x '+⎛⎫'=+=+=+ ⎪⎝⎭. (6)解:由已知可得()22222sin 1cos sin 11log cos ln 2cos ln 2cos x x x f x x x x x x x '+⎛⎫'=+=+=+ ⎪⎝⎭. (7)解:由已知可得()()4535e 45ln 5x x G x x x ''=+-=+.12.已知函数()f x 的导函数为()'f x ,且满足()2(e)ln f x xf x +'=. (1)求(e)f '及(e)f 的值;(2)求()f x 在点2e x =处的切线方程. 【答案】(1)1(e)ef '=-;(e)1f =-;(2)()222e 1e e 0x y -+-=.【解析】 【分析】(1)由题可得1()2(e)f x f x ''=+,进而可得1(e)e f '=-,然后可得2()ln exf x x =-+,即得;(2)由题可求2(e )f ,2(e )f ',再利用点斜式即得. (1)∵()2(e)ln f x xf x +'=,∵1()2(e)f x f x ''=+,1(e)2(e)e f f ''=+,∵1(e)e f '=-,2()ln exf x x =-+,∵2e(e)ln e=1ef =-+-. (2) ∵2()ln e x f x x =-+,21()e f x x'=-+, ∵2222e (e )ln e 22e ef =-+=-,2221(e )e e f '=-+,∵()f x 在点2e x =处的切线方程为()()222122e e e e y x ⎛⎫--=-+- ⎪⎝⎭,即()222e 1e e 0x y -+-=.。
完整版)导数讲义(学生新版)
完整版)导数讲义(学生新版)导数一、导数的概念函数y=f(x),如果自变量x在x处有增量Δx,那么函数y 相应地有增量Δy=f(x+Δx)−f(x),比值化率,即Δy/Δx叫做函数y=f(x)在x到x+Δx之间的平均变化率。
如果当Δx→0时,有极限,我们就说函数y=f(x)在点x处可导,并把这个极限叫做f(x)在点x处的导数,记作f’(x)或y’|x=x。
例如,若lim(Δy/Δx)=k,则lim(Δy/f(x+2Δx)−f(x)/Δx)=lim(2k)等于()=k,因此f’(x)=lim(Δy/Δx)。
变式训练:设函数f(x)在点x处可导,试求下列各极限的值:1.lim(f(x−Δx)−f(x))/Δx;2.lim(f(x+h)−f(x−h))/2h;3.若f’(x)=2,则lim(f(x−k)−f(x))/k=?二、导数的几何意义函数y=f(x)在点x处的导数的几何意义是曲线y=f(x)在点p(x,f(x))处的切线的斜率。
也就是说,曲线y=f(x)在点p(x,f(x))处的切线的斜率是f’(x)。
切线方程为y−f(x)=(f’(x))(x−x)。
三、导数的运算1.基本函数的导数公式:①C’=0;(C为常数)②x^n’=nx^(n−1);③(sin x)’=cos x;④(cos x)’=−sin x;⑤(e^x)’=e^x;⑥(ax)’=axln a;⑦(ln x)’=1/x;⑧(log_a x)’=log_a e/x。
题:求下列函数的导数:(8分钟独立完成)1)f(x)=π;(2)f(x)=x^4;(3)f(x)=x;(4)f(x)=sin x;(5)f(x)=−cos x;(6)f(x)=3x;(7)f(x)=e^x;(8)f(x)=log_2 x;(9)f(x)=ln x;(10)f(x)=1/(1+x);(11)y=x^4+cos x;(12)y=x/(4+x^2);(13)y=log x−e^x;(14)y=x^3 cos x。
(教师用书)高中数学 第一章 导数及其应用章末归纳提升课件 苏教版选修2-2
4 【思路点拨】 (1)当 a= 时,求 f′(x)=0 的根,然后利 3 用极值与导数的关系判定; (2)转化为判定 f′(x)不变号满足的 不等式,求 a 的范围.
【规范解答】
2 1 + ax -2ax x 对 f(x)求导得 f′(x)=e .① (1+ax2)2
4 (1)当 a= 时,若 f′(x)=0,则 4x2-8x+3=0, 3 3 1 解得 x1= ,x2= .结合①,可知 2 2 1 (-∞, ) 2 + 1 3 ( , ) 2 2 - 3 ( ,+∞) 2 +
【思路点拨】
第(2)问构造函数 g(x)=ex- x2+2ax-
1(x∈R),注意到 g(0)=0,只需证明 g(x)在(0,+∞)上是增 函数,运用导数处理.
【规范解答】 =ex-2,x∈R.
导数的计算与导数的几何意义
导数的运算,要熟练掌握基本初等函数导数公式和运 算法则.由于函数 y=f(x)在点 x0 处的导数 f′(x0),就是曲线 y=f(x)在点 P(x0,f(x0))处的切线的斜率,其切线方程为 y- f(x0)=f′(x0)(x-x0).因此关于曲线的切线问题可尝试用导数 的方法解决.
①当 2≤m≤3 时,g(x)max=g(m)=3m2-9; ②当 m<2 时,g(x)在[2,3]上是减函数, g(x)max=g(2)=12m-21; ③当 m>3 时,g(x)在[2,3]上是增函数, g(x)max=g(3)=18m-36. (m<2), 12m-21 2 因此 g(x)max=3m -9 (2≤m≤3), 18m-36 (m>3).
已知抛物线 C1:y1=x2-2x+2 与抛物线 C2:y2= -x2+ax+b 在它们的一个公共点处的切线互相垂直. (1)求 a,b 之间的关系; (2)若 a>0,b>0,求 ab 的最大值.
(教师用书)高中数学 3.2 导数的计算课件 新人教A版选修1-1
●重点、难点 重点:基本初等函数的导数公式、导数的四则运算法则. 难点:基本初等函数的导数公式和导数的四则运算法则的 应用.
●教学建议 本节内容是应用导数公式和四则运算法则解决求导数问 题,记住公式和法则是应用的前提,通过出示不同类型的例题 与习题,进行反复的训练与强化是突破重点、难点的关键.
●教学流程
【提示】 能.
设两个函数 f(x),g(x)可导,则
和的导数 差的导数 积的导数 [f(x)+g(x)]′= f′(x)+g′(x) [f(x)-g(x)]′= f′(x)-g′(x) [f(x)· g(x)]′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x)
商的导数
f′xgx-fxg′x fx 2 [ g x ] gx′=
求下列函数的导数; (1)y=10;(2)y=x10; (3)y= x ;(4)y= 3
2
1 3 x2
;
(5)y=3x;(6)y=log3x.
【解】 (1)y′=(10)′=0 (2)y′=(x10)′=10x10 1=10x9.
-
用求导公式和导数运算法则求导
求下列函数的导数: (1)f(x)=(x+2)(x-3);(2)f(x)=lg x-3x; 1 1 sin x (3)f(x)= + ;(4)f(x)= . 1+sin x 1- x 1+ x
演示结束
1.了解导数公式的推导过程、理 解导数的四则运算法则.(难点) 课标 2.掌握几种常见函数的导数公 解读 式.(重点) 3.能够运用导数公式和求导法 则进行求导运算.(重点)
基本初等函数的导数公式
【问题导思】 1.用导数的定义求导数的步骤是怎样的?
【提示】 ①求函数值的变化量; ②求平均变化率; ③取极值,得导数.
导数的综合与微积分.参考教案.教师版 普通高中数学复习讲义Word版
要求层次重难点导数的应用与微积分导数在研究函数中的应用利用导数研究函数的单调性(其中多项式函数不超过三次)C了解函数单调性和导数的关系;能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间(其中多项式函数一般不超过三次).了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导数求函数的极大值、极小值(其中多项式函数一般不超过三次);会求闭区间上函数的最大值、最小值(其中多项式函数一般不超过三次).会利用导数解决某些实际问题.函数的极值、最值(其中多项式函数不超过三次)C利用导数解决某些实际问题 B定积分与微积分基本定理定积分的概念 A 了解定积分的实际背景,了解定积分的基本思想,了解定积分的概念.了解微积分基本定理的含义.微积分基本定理 A板块四:导数与其它知识综合知识内容1.导数与函数的性质、基本初等函数的结合,这是导数的最主要的考查内容;常常涉及到函数与方程的知识,有时需要结合函数图象求解;2.导数与数列的结合,要注意数列作为函数的特殊性;3.导数与三角函数的结合;4.导数在不等式的证明中的运用,经常需要构造函数,利用导数去求单调性,证明不等式.典例分析:导数与函数综合【题1】若方程3320x ax-+=有三个不同实根,则实数a的取值范围为()A.0a>B.1a>C.13a<<D.01a<<【考点】导数与函数综合【难度】3星【题型】选择【关键词】【解析】令3()32f x x ax=-+,22()333()f x x a x a'=-=-,要方程有三个不同实根,必须0a>(否则()0f x'≥,()f x单调增长,最多只有一根).高考要求例题精讲导数的综合与微积分此时()f x在(,-∞上单调增加,在(,上单调减少,在,)+∞上单调增加. 要()0f x =有三个零点,当且仅法(0f >,且0f <. 解得1a >.【答案】B【题2】 设函数()32()f x x bx cx x =++∈R ,已知()()()g x f x f x '=-是奇函数.⑴求b 、c 的值.⑵求()g x 的单调区间与极值.⑶若()g x m =有三个不同的实根,求m 的取值范围.【考点】导数与函数综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】2006,安徽,高考【解析】 ⑴∵()32f x x bx cx =++,∴()232f x x bx c '=++.从而322()()()(32)g x f x fx x bx cx x bx c '=-=++-++32(3)(2)x b x c b x c =+-+--是一个奇函数,故30300b b c c -==⎧⎧⇒⎨⎨-==⎩⎩;⑵由⑴知3()6g x x x =-,从而2()36g x x '=-,由此可知,(-∞,和)+∞是函数()g x的单调递增区间;(是函数()g x 的单调递减区间;()g x在x =极大值为()g x在x =时取得极小值,极小值为- ⑶当x →-∞时,()g x →-∞;当x →+∞时,()g x →+∞,故当(m ∈-时,()g x m =有三个不同的实根. 【答案】⑴3,0b c ==;⑵(-∞-,和)+∞是函数()g x的单调递增区间;(是函数()g x 的单调递减区间;()g x在x =()g x在x =-⑶(m ∈-.【题3】 已知函数32()4f x ax bx x =++的极小值为8-,其导函数()y f x '=的图象经过点(20)-,,如图所示.⑴ 求()f x 的解析式;⑵ 若函数()y f x k =-在区间[32]-,上有两个不同的零点,求实数k 的取值范围.【难度】3星【题型】解答【关键词】2009-2010,海淀,高三,第一学期,期中测试【解析】 ⑴ 2()324f x ax bx '=++,且()y f x '=的图象过点(20)-,,所以2-为23240ax bx ++=的根,代入得:310a b -+= ……① 由图象可知,()f x 在2x =-时取得极小值, 即(2)8f -=-,得2b a =……………………②由①②解得12a b =-=-,. ∴32()24f x x x x =--+.⑵ 由题意,方程()f x k =在区间[32]-,上有两个不等实根, 即方程3224x x x k --+=在区间[32]-,上有两个不等实根.2()344f x x x '=--+,令()0f x '=,解得2x =-或23x =.可列表:由表可知,当8k =-或327k -<<时,方程3224x x x k --+=在区间[32]-,上有两个不等实根,即函数()y f x k =-在区间[32]-,上有两个不同的零点.【答案】⑴32()24f x x x x =--+;⑵8k =-或40327k -<<.【题4】 已知函数()f x 3213x ax b =-+在2x =-处有极值.⑴ 求函数()f x 的单调区间;⑵ 若函数()f x 在区间[]3,3-上有且仅有一个零点,求b 的取值范围.【考点】导数与函数综合【难度】3星 【题型】解答【关键词】2010,丰台,二模,题19【解析】 ⑴ ()22f x x ax '=-由题意知: (2)440f a '-=+=,得1a =-,∴()22f x x x '=+, 令()0f x '>,得2x <-或0x >;令()0f x '<,得20x -<<,∴()f x 的单调递增区间是(),2-∞-和()0,+∞,单调递减区间是()2,0-.⑵ 由⑴ 知,()3213f x x x b =++,()423f b -=+为函数()f x 极大值,()0f b =为极小值.∵函数()f x 在区间[]3,3-上有且仅有一个零点,∴()()3000f f ⎧-⎪⎨>⎪⎩≤或()()3020f f ⎧⎪⎨-<⎪⎩≥或()()3030f f ⎧->⎪⎨<⎪⎩或()()2030f f ⎧-=⎪⎨<⎪⎩或()()3000f f ⎧->⎪⎨=⎪⎩, 即180403b b +⎧⎪⎨+<⎪⎩≥,∴4183b -<-≤,即b 的取值范围是418,3⎡⎫--⎪⎢⎣⎭.【答案】⑴()f x 的单调递增区间是(),2-∞-和()0,+∞,单调递减区间是()2,0-.⑵418,3⎡⎫--⎪⎢⎣⎭.【题5】 已知函数()()32f x x ax b a b =-++∈R ,.⑴若1a =,函数()f x 的图象能否总在直线y b =的下方?说明理由? ⑵若函数()f x 在()02,上是增函数,求a 的取值范围.⑶设123x x x ,,为方程()0f x =的三个根,且()110x ∈-,,()201x ∈,,()()311x ∈-∞-+∞,,,求证:1a>.【考点】导数与函数综合 【难度】4星 【题型】解答【关键词】2009,西城,一模,题20【解析】 ⑴当1a =时,()32f x x x b =-++,因为()12f b b -=+>,所以,函数()f x 的图象不能总在直线y b =的下方. ⑵由题意,得()232f x x ax '=-+,令()0f x '=,解得0x =或23x a =,当0a <时,由()0f x '>,解得203a x <<,所以()f x 只在203a ⎛⎫⎪⎝⎭,上是增函数,与题意不符,舍去;当0a =时,由()230f x x '=-≤,与题意不符,舍去;当0a >时,由()0f x '>,解得203x a <<,所以()f x 在203a ⎛⎫ ⎪⎝⎭,上是增函数,又()f x 在()02,上是增函数,所以223a ≥,解得3a ≥,综上,a 的取值范围为[)3+∞,.⑶因为方程()320f x x ax b =-++=最多只有3个根, 由题意,得在区间()10-,内仅有一根, 所以()()()1010f f b a b -⋅=++<, ① 同理()()()0110f f b a b ⋅=-++<, ② 当0b >时,由①得10a b ++<,即1a b <--, 由②得10a b -++<,即1a b <-+,因为11b b --<-+,所以11a b <--<-,即1a <-; 当0b <时,由①得10a b ++>,即1a b >--, 由②得10a b -++>,即1a b >-+,因为11b b --<-+,所以11a b >-+>,即1a >.当0b =时,因为()00f =,所以()0f x =有一根0,这与题意不符. 综上,1a >.注:在第⑶问中,得到①、②后,可以在坐标平面aOb 内,用线性规划方法解.【答案】⑴略;⑵[)3a ∈+∞,;⑶略.【题6】 已知函数32()f x x x ax b =+++.⑴ 当1a =-时,求函数()f x 的单调区间;⑵ 若函数()f x 的图象与直线y ax =只有一个公共点,求实数b 的取值范围.【考点】导数与函数综合【难度】3星【题型】解答【关键词】2009-2010,海淀,高三,第一学期,期中测试【解析】 ⑴ 2()321(31)(1)f x x x x x '=+-=-+令()0f x '>,解得13x >或1x <-;令()0f x '<,解得113x -<<.所以()f x 的单调递增区间为1(1)()3-∞-+∞,,,,()f x 的单调递减区间为1(1)3-,.⑵ 因为函数()f x 的图象与直线y ax =只有一个公共点,所以方程320x x ax b ax +++-=只有一个解,即320x x b ++=只有一个解. 令32()g x x x b =++,则其图象和x 轴只有一个交点,2()32g x x x '=+,令2()320g x x x '=+=,所以12203x x ==-,,可列表:所以,()g x 在10x =处取得极小值b ,在23x =-取得极大值27b +,要使32()g x x x b =++的其图象和x 轴只有一个交点,只要04027b b >⎧⎪⎨+>⎪⎩或04027b b <⎧⎪⎨+<⎪⎩,解得0b >或427b <-.【答案】⑴()f x 的单调递增区间为1(1)()3-∞-+∞,,,,单调递减区间为1(1)3-,.⑵0b >或427b <-.【题7】 32()3(1)3(2)1f x mx m x m x =-++++,其中m ∈R .⑴若0m <,求()f x 的单调区间;⑵在⑴的条件下,当[]11x ∈-,时,函数()y f x =的图象上任意一点的切线斜率恒大于3m ,求m 的取值范围;⑶设32()(32)34ln 1g x mx m x mx x m =-+++++,问是否存在实数m ,使得()y f x =的图象与()y g x =的图象有且只有两个不同的交点?若存在,求出m 的值;若不存在,说明理由.【考点】导数与函数综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】【解析】 ⑴2()36(1)36f x mx m x m '=-+++23(1)1m x x m ⎡⎤⎛⎫=--+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦,当0m <时,有211m>+,当x 变化时,()f x 与()f x '的变化如下表:故有上表知,当0m <时,()f x 在21m ⎛⎫-∞+ ⎪⎝⎭,单调递减,在211m ⎛⎫+ ⎪⎝⎭,单调递增,在(1)+∞,上单调递减.⑵由已知得()3f x m '>,即22(1)20mx m x -++>,又0m <,所以222(1)0x m x m m -++<([]11x ∈-,) ① 设212()21h x x x m m⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭,其函数开口向上,由题意知①式恒成立, ∴22(1)0120(1)010h m mh ⎧-<+++<⎧⎪⇒⎨⎨<⎩⎪-<⎩, 解之得43m >-,又0m <,所以m 的取值范围为403⎛⎫- ⎪⎝⎭,;⑶令()()()x g x f x ϕ=-,则2()64ln x x x x m ϕ=-++因为0x >,要使函数()f x 与函数()g x 有且仅有2个不同的交点,则函数2()64ln x x x x m ϕ=-++的图象与x 轴的正半轴有且只有两个不同的交点∴242642(1)(2)()26(0)x x x x x x x x x xϕ-+--'=-+==>当(0,1)x ∈时,()0x ϕ'>,()x ϕ是增函数;当(1,2)x ∈时,()0x ϕ'<,()x ϕ是减函数; 当(2,)x ∈+∞时,()0x ϕ'>,()x ϕ是增函数;∴()x ϕ有极大值(1)5m ϕ=-;()x ϕ有极小值(2)4ln 28m ϕ=+-. 又因为当x 充分接近0时,()0x ϕ<;当x 充分大时,()0x ϕ>所以要使()0x ϕ=有且仅有两个不同的正根,必须且只须(1)0ϕ=或(2)0ϕ=, 即50m -=或4ln280m +-=,∴5m =或84ln2m =-.∴当5m =或84ln2m =-时,函数()f x 与()g x 的图象有且只有两个不同交点.【答案】⑴()f x 在21m ⎛⎫-∞+ ⎪⎝⎭,单调递减,在211m ⎛⎫+⎪⎝⎭,单调递增,在(1)+∞,上单调递减. ⑵403⎛⎫- ⎪⎝⎭,; ⑶存在,5m =或84ln2m =-.【题8】 已知函数2()8()6ln f x x x g x x m =-+=+,. ⑴求()f x 在区间[]1t t +,上的最大值()h t ; ⑵是否存在实数m ,使得()y f x =的图象与()y g x =的图象有且只有三个不同的交点?若存在,求出m 的取值范围;若不存在,说明理由.【考点】导数与函数综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】2006,福建,高考【解析】 ⑴22()8(4)16f x x x x =-+=--+.当14t +<,即3t <时,()f x 在[]1t t +,上单调递增, 22()(1)(1)8(1)67h t f t t t t t =+=-+++=-++;当41t t +≤≤,即34t ≤≤时,()(4)16h t f ==;当4t >时,()f x 在[]1t t +,上单调递减,2()()8h t f t t t ==-+. 综上,22673()163484t t t h t t t t t ⎧-++<⎪=⎨⎪-+>⎩ ≤≤ ; ⑵函数()y f x =的图象与()y g x =的图象有且只有三个不同的交点,即函数()()()x g x f x φ=- 的图象与x 轴的正半轴有且只有三个不同的交点. ∵2()86ln x x x x m φ=-++,∴262862(1)(3)()28(0)x x x x x x x x x xφ-+--'=-+==>,当(01)x ∈,时,()0x φ'>,()x φ是增函数;当(13)x ∈,时,()0x φ'<,()x φ是减函数;当(3)x ∈+∞,时,()0x φ'>,()x φ是增函数;当1x =或3x =时,()0x φ'=.∴()(1)7()(3)6ln315x m x m φφφφ==-==+-极大值极小值,. ∵当x 充分接近0时,()0x φ<;当x 充分大时,()0x φ>. ∴要使()x φ的图象与x 轴正半轴有三个不同的交点,必须且只须()70()6ln 3150x m x m φφ=->⎧⎪⎨=+-<⎪⎩最大值最小值,即7156ln3m <<-.所以存在实数m ,使得函数()y f x =与()y g x =的图象有且只有三个不同的交点,m 的取值范围为(7156ln3)-,.【答案】⑴22673()163484t t t h t t t t t ⎧-++<⎪=⎨⎪-+>⎩ ≤≤ ;⑵存在,m 的取值范围为(7156ln3)-,.【题9】 已知二次函数()y g x =的图象经过原点(00)O ,、点1(0)P m ,和点2(11)P m m ++,(0m ≠,且1m ≠-). ⑴求函数()y g x =的解析式;⑵设()()()f x x n g x =-(0m n >>),若()()0f a f b ''==,b a <,求证:b n a m <<<. ⑶在例题⑵的条件下,若m n +=()y f x =相切的两条直线能否互相垂直?若能,请给出证明;若不能,请说明理由.【考点】导数与函数综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】【解析】 ⑴设2()(0)g x px qx r p =++≠,依题意得2200(1)(1)1r pm qm r p m q m r m =⎧⎪++=⎨⎪++++=+⎩,解得10p q m r =⎧⎪=-⎨⎪=⎩.∴2()g x x mx =-.⑵()()()f x x x n x m =--32()x m n x mnx =-++,∴2()32()f x x m n x mn '=-++, 依题意得a b ,是方程()0f x '=的两个实数根,又(0)0f mn '=>,()()0f n n m n '=-<,()()0f m m m n '=->,故两根a b ,分布在区间(0)n ,、()n m ,内,又b a <,∴b n a m <<<成立; ⑶设()f x 的过原点的切线对应切点的横坐标为0x ,则切线方程为20000()[32()]()y f x x m n x mn x x -=-++-, 若此切线过原点,则有2000000()()[32()]()x x m x n x m n x mn x ---=-++-, 解得00x =或02m nx +=.故()f x 有两条过原点的切线,设对应的切点的横坐标分别为12x x ,,且12x x <,则1202m nx x +==,, 从而两切线的斜率分别为2121()4k mn k m n mn ==-++,,若两切线互相垂直,则121k k =-,∴1m n mn ⎧+=⎪⎨=⎪⎩11m n ⎧=⎪⎨⎪⎩,∴存在过原点且与曲线相切的两条互相垂直的直线.【答案】⑴2()g x x mx =-;⑵略;⑶能,证明略.导数与不等式综合【题10】 当0x ≠时,有不等式( )A .e 1x x <+B .当0x >时,e 1x x <+;当0x <时,e 1x x >+C .e 1x x >+D .当0x <时,e 1x x <+;当0x >时,e 1x x >+【考点】函数与不等式综合 【难度】2星 【题型】选择【关键词】【解析】 令()e 1x f x x =--,则(0)0f =,()e 1x f x '=-,在0x >时,()0f x '>,故()f x 在(0)+∞,上单调递增,从而()(0)0f x f >=,即e 1x x >+;在0x <时,()0f x '<,故()f x 在(0)-∞,上单调递减,从而()(0)0f x f >=,即e 1x x >+.本题也可用特殊值法得出答案.【答案】C【题11】 已知函数(1)()ln 1a x f x x x -=-+. ⑴若函数()f x 在(0,)+∞上为单调增函数,求a 的取值范围;⑵设,m n +∈R ,且m n ≠,求证:ln ln 2m n m nm n -+<-. 【考点】函数与不等式综合 【难度】4星 【题型】解答【关键词】2010,东城,二模,题20【解析】 ⑴222221(1)(1)(1)2(22)1()(1)(1)(1)a x a x x ax x a x f x x x x x x x +--+-+-+'=-==+++.因为()f x 在(0,)+∞上为单调增函数,所以()0f x '≥在(0,)+∞上恒成立. 即2(22)10x a x +-+≥在(0,)+∞上恒成立,当(0,)x ∈+∞时,由2(22)10x a x +-+≥,得122a x x-+≤,设1(),(0,)g x x x x=+∈+∞,1()2g x x x =+=≥所以当且仅当1x x=即1x =时,()g x 有最小值2.故222a -≤,2a ≤. 所以a 的取值范围是(,2]-∞.⑵不妨设0m n >>,则1mn>.要证ln ln 2m n m n m n -+<-,只需证112ln m m n n m n-+<, 即证2(1)ln 1m m n m n n ->+,只需证2(1)ln 01m mn m n n -->+.设2(1)()ln 1x h x x x -=-+,由⑴知()h x 在(1,)+∞上是单调增函数,又1m n >,所以(1)0m h h n ⎛⎫>= ⎪⎝⎭,即2(1)ln 01m m n m n n -->+成立.所以ln ln 2m n m n m n -+<-. 【答案】⑴a 的取值范围是(,2]-∞.⑵略.【题12】 已知函数()(0)bf x ax c a x=++>的图象在点(1(1))f ,处的切线方程为1y x =-. ⑴用a 表示出b ,c ;⑵若()ln f x x >在[]1∞,上恒成立,求a 的取值范围; ⑶证明:11111ln(1)()232(1)n n n n n ++++>+++≥. 【考点】函数与不等式综合 【难度】4星 【题型】解答【关键词】2010,湖北,高考21【解析】 ⑴2()bf x a x '=-,则有(1)0(1)1f a b c f a b =++=⎧⎨'=-=⎩,,解得112b a c a =-⎧⎨=-⎩; ⑵由⑴知,1()12a f x ax a x -=++-,令1()()ln 12ln a g x f x x ax a x x-=-=++--,[)1x ∈+∞,,则(1)0g =,22221(1)11(1)()a a x x a ax x a a g x a x x x x -⎛⎫-- ⎪----⎝⎭'=--==, ①当102a <<时,11aa ->.若11ax a-<<,则()0g x '<,()g x 是减函数,所以()(1)0g x g <=,即()ln f x x <,故ln ()x f x ≥在[)1+∞,上不恒成立.②当12a ≥时,11aa-≤,若1x >,则()0g x '>,()g x 是增函数,所以()(1)0g x g >=, 即()ln f x x >,故当1x ≥时,ln ()x f x ≥,综上所述,所求a 的取值范围为12⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭,. ⑶解法一:取12a =,有()111122a f x ax a x x x -⎛⎫=++-=- ⎪⎝⎭,由⑵有当1x ≥时,()ln f x x ≥,即11ln 2x x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭≥,也即12ln x x x->, 取11x k =+,则1111112ln11k k x x k k k k k+-=+-=+>++, 当1n =时,取1k =有112ln 22+>,也即11ln 24>+,命题成立;当2n ≥时,分别取1,2,,k n =,累加有()111122ln 121n n n ⎛⎫++++>+ ⎪+⎝⎭整理即得1111ln(1)232(1)nn n n ++++>+++综上,原命题成立. 解法二:当1n =时,左边1=,右边()()11ln 11ln 212114=++=+<+,命题成立;假设当n k =时,命题成立,则当1n k =+时,左边11111231k k =++++++()()1ln 1211k k k k >+++++()()2ln 121k k k +=+++ 右边()()1ln 222k k k +=+++现在只需要证明()()212ln21221k k k k k k +++->+++ 取12a =,21k x k +=+,由⑵有1212ln2121k k k k k k +++⎛⎫-> ⎪+++⎝⎭,命题得证. 【答案】⑴112b a c a=-⎧⎨=-⎩;⑵a 的取值范围为12⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭,.⑶略.【题13】 已知函数1()ln f x a x x=-,a ∈R . ⑴若曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线与直线20x y +=垂直,求a 的值;⑵求函数()f x 的单调区间;⑶当1a =,且2x ≥时,证明:(1)25f x x --≤.【考点】函数与不等式综合【难度】3星【题型】解答【关键词】2010,东城,一模,题18【解析】 ⑴函数()f x 的定义域为{}|0x x >,21()a f x x x '=+. 又曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线与直线20x y +=垂直, 所以(1)12f a '=+=,即1a =.⑵由于21()ax f x x+'=.当0a ≥时,对于(0,)x ∈+∞,有()0f x '>在定义域上恒成立, 即()f x 在(0,)+∞上是增函数.当0a <时,由()0f x '=,得1(0,)x a=-∈+∞.当1(0,)x a ∈-时,()0f x '>,()f x 单调递增;当1(,)x a∈-+∞时,()0f x '<,()f x 单调递减.⑶当1a =时,1(1)ln(1)1f x x x -=---,[)2,x ∈+∞.令1()ln(1)251g x x x x =---+-.2211(21)(2)()21(1)(1)x x g x x x x --'=+-=----. 当2x >时,()0g x '<,()g x 在(2,)+∞单调递减. 又(2)0g =,所以()g x 在(2,)+∞恒为负. 所以当[2,)x ∈+∞时,()0g x ≤.即1ln(1)2501x x x ---+-≤.故当1a =,且2x ≥时,(1)25f x x --≤成立.【答案】⑴1a =;⑵当0a ≥时,()f x 在(0,)+∞上是增函数;当0a <时,()f x 在10,a⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递增,在1,a ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭上单调递减;⑶略.【题14】 设()321252f x x x x =--+,当[]12x ∈-,时,()f x m <恒成立,则实数m 的取值范围为 .【考点】函数与不等式综合 【难度】3星 【题型】填空【关键词】2008-2009,北京,12中,高二,第二学期,期中测试【解析】 要使得()f x m <恒成立,先要求()f x 在[1,2]-上的最大值.2()32(1)(32)f x x x x x '=--=-+,故()f x 在21,3⎛⎫-- ⎪⎝⎭上单调递增,在2,13⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递减,在(1,2)上单调递增.最大值可能在23-或2处取到.(2)7f =,22257327f ⎛⎫-=+< ⎪⎝⎭,故()f x 的最大值为7.故7m >. 【答案】(7,)+∞【题15】 已知函数32()f x x ax bx c =+++在1x =-与2x =处都取得极值.⑴求,a b 的值及函数()f x 的单调区间;⑵若对[2,3]x ∈-,不等式23()2f x c c +<恒成立,求c 的取值范围.【考点】函数与不等式综合 【难度】3星 【题型】解答 【关键词】2010,崇文,二模,题18【解析】 ⑴2()32f x x ax b '=++,由题意:(1)0(2)0f f '-=⎧⎨'=⎩,即3201240a b a b -+=⎧⎨++=⎩,解得326a b ⎧=-⎪⎨⎪=-⎩∴323()62f x x x x c =--+,2()336f x x x '=--.令()0f x '<,解得12x -<<;令()0f x '>,解得1x <-或2x >,∴()f x 的单调减区间为(1,2)-;单调增区间为(,1),(2,)-∞-+∞. ⑵由⑴知,()f x 在(,1)-∞-上单调递增; 在(1,2)-上单调递减;在(2,)+∞上单调递增.∴[2,3]x ∈-时,()f x 的最大值即为(1)f -与(3)f 中的较大者.7(1)2f c -=+,9(3)2f c =-+,∴当1x =-时,()f x 取得最大值.要使23()2f x c c +<,只需23(1)2c f c >-+,即:2275c c >+解得:1c <-或72c >.∴c 的取值范围为7(,1),2⎛⎫-∞-+∞ ⎪⎝⎭.【答案】⑴326a b ⎧=-⎪⎨⎪=-⎩,()f x 的单调减区间为(1,2)-;单调增区间为(,1),(2,)-∞-+∞.⑵c 的取值范围为7(,1),2⎛⎫-∞-+∞ ⎪⎝⎭.【题16】 设函数22()21(0)f x tx t x t x t =++-∈>R ,.⑴求()f x 的最小值()h t ; ⑵若()2h t t m <-+对(02)t ∈,恒成立,求实数m 的取值范围. 【考点】函数与不等式综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】2007,福建,高考【解析】 ⑴法一:∵23()()1(0)f x t x t t t x t =+-+-∈>R ,,∴当x t =-时,()f x 取最小值3()1f t t t -=-+-,即3()1h t t t =-+-. 法二:2()222()f x tx t t x t '=+=+,于是()f x 在()t -∞-,上单调递减,在()t -+∞,上单调递增. 故()f x 在x t =-时取到最小值3()1()f t t t h t -=-+-=. ⑵令3()()(2)31g t h t t m t t m =--+=-+--,由2()330g t t '=-+=得1t =,1t =-(不合题意,舍去). 当t 变化时()g t ',()g t 的变化情况如下表:∴()g t 在(02),内有最大值(1)1g m =-.()2h t t m <-+在(02),内恒成立等价于()0g t <在(02),内恒成立,即等价于10m -<,所以m 的取值范围为1m >.【答案】⑴3()1h t t t =-+-;⑵(1,)+∞.【题17】 设0a ≥,2()1ln 2ln (0)f x x x a x x =--+>.⑴令()()F x xf x '=,讨论()F x 在(0)+∞,内的单调性并求极值;⑵求证:当1x >时,恒有2ln 2ln 1x x a x >-+.【考点】函数与不等式综合【难度】3星【题型】解答【关键词】2007,安徽,高考,题18【解析】 ⑴根据求导法则有2ln 2()10x af x x x x'=-+>,,故()()2ln 20F x xf x x x a x '==-+>,,于是22()10x F x x x x-'=-=>,, 列表如下:故知()F x 在(02),内是减函数,在(2)+,∞内是增函数,所以,在2x =处取得极小值(2)22ln 22F a =-+.⑵证明:由0a ≥知,()F x 的极小值(2)22ln 220F a =-+>. 于是由上表知,对一切(0)x ∈+,∞,恒有()()0F x xf x '=>. 从而当0x >时,恒有()0f x '>,故()f x 在(0)+,∞内单调增加. 所以当1x >时,()(1)0f x f >=,即21ln 2ln 0x x a x --+>. 故当1x >时,恒有2ln 2ln 1x x a x >-+.【答案】⑴()F x 在(02),内是减函数,在(2)+,∞内是增函数,在2x =处取得极小值(2)22ln 22F a =-+.⑵略.【题18】 已知函数()2ln pf x px x x=--. ⑴若2p =,求曲线()f x 在点(1,(1))f 处的切线方程;⑵若函数()f x 在其定义域内为增函数,求正实数p 的取值范围;⑶设函数2()eg x x=,若在[]1,e 上至少存在一点0x ,使得00()()f x g x >成立,求实数p 的取值范围.【考点】函数与不等式综合【难度】4星【题型】解答【关键词】2010,石景山,一模,题20【解析】 ⑴当2p =时,函数2()22ln f x x x x=--,(1)222ln10f =--=.222()2f x x x'=+-,曲线()f x 在点(1,(1))f 处的切线的斜率为(1)2222f '=+-=.从而曲线()f x 在点(1,(1))f 处的切线方程为02(1)y x -=-,即22y x =-.⑵22222()p px x pf x p x x x -+'=+-=.令2()2h x px x p =-+,要使()f x 在定义域(0,)+∞内是增函数, 只需()0h x ≥在(0,)+∞内恒成立.由题意0p >,2()2h x px x p =-+的图象为开口向上的抛物线,对称轴方程为1(0,)x p=∈+∞,∴min 1()h x p p =-,只需10p p-≥,即1p ≥时,()0,()0h x f x '≥≥ ∴()f x 在(0,)+∞内为增函数,正实数p 的取值范围是[1,)+∞.⑶∵2()eg x x=在[]1,e 上是减函数,∴x e =时,min ()2g x =;1x =时,max ()2g x e =,即[]()2,2g x e ∈, ①当0p <时,2()2h x px x p =-+,其图象为开口向下的抛物线,对称轴1x p=在y 轴的左侧,且(0)0h <,所以()f x 在x ∈[]1,e 内是减函数.当0p =时,()2h x x =-,因为x ∈[]1,e ,所以()0h x <,22()0xf x x '=-<, 此时,()f x 在x ∈[]1,e 内是减函数.故当0p ≤时,()f x 在[]1,e 上单调递减max ()(1)02f x f ⇒==<,不合题意;②当01p <<时,由[]11,0x e x x∈⇒-≥,所以11()2ln 2ln f x p x x x x x x ⎛⎫=---- ⎪⎝⎭≤.又由⑵知当1p =时,()f x 在[]1,e 上是增函数,∴1112ln 2ln 22x x e e e x e e----=--<≤,不合题意;③当1p ≥时,由⑵知()f x 在[]1,e 上是增函数,(1)02f =<, 又()g x 在[]1,e 上是减函数,故只需max min ()()f x g x >,[]1,x e ∈, 而max 1()()2ln f x f e p e e e⎛⎫==-- ⎪⎝⎭,min ()2g x =,即12ln 2p e e e⎛⎫--> ⎪⎝⎭,解得241ep e >-, 所以实数p 的取值范围是24,1e e ⎛⎫+∞⎪-⎝⎭. 【答案】⑴22y x =-;⑵p 的取值范围是[1,)+∞;⑶p 的取值范围是24,1e e ⎛⎫+∞⎪-⎝⎭.导数与三角函数综合【题19】 设函数()32sin tan 3f x x θθ=+,其中5π012θ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,, 则导数()1f '的取值范围是( )A .[]22-,B .C .2⎤⎦D .2⎤⎦【考点】导数与三角函数综合 【难度】2星【题型】选择【关键词】2009,安徽,高考,题9【解析】 2()sin f x x x θθ'=+,π(1)sin 2sin 3f θθθ⎛⎫'==+ ⎪⎝⎭.5π012θ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,时,ππ3π334θ⎡⎤+∈⎢⎥⎣⎦,,πsin 13θ⎤⎛⎫+∈⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦.从而(1)2]f '∈. 【答案】D【题20】 设函数223()cos 4sin3()2x f x x t t t x =++-∈R ,其中||1t ≤,将()f x 的最小值记为()g t ,则函数()g t 在下面哪个区间上单调递增( )A .1(,)(1,)3-∞-+∞ B .1[1,]3-- C .1(,)3+∞ D .1[,1]3【考点】导数与三角函数综合 【难度】3星【题型】选择【关键词】【解析】 23231cos ()cos 43cos 2cos 2x f x x t t t x t x t t -=+⋅+-=-+-232(cos )x t t t t =-+--, ∵1t ≤,∴当cos x t =时,()f x 有最小值,故32()g t t t t =--,2()321(1)(31)g t t t t t '=--=-+, 令()0g t '>,解得函数()g t 的单调递增区间为1,3⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭与(1,)+∞.但函数()g t 不在这两个区间的并集上单调递增,故选B .【答案】B【题21】 已知函数2cos ()3sin a x f x x -=在π02⎛⎫⎪⎝⎭,内是增函数,求a 的取值范围.【考点】导数与三角函数综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】【解析】 22212sin (2cos )cos 2cos ()3sin 3sin x a x x a xf x x x--⋅-'=⋅=. 因为()f x 在区间π02⎛⎫ ⎪⎝⎭,内是增函数,所以当π02x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,时,22cos ()03sin a xf x x-'=≥,即2cos 0a x -≥恒成立.π02x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,时,0c o s 1x <<,要使2c o s 0a x -≥在π02x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,恒成立,只要2cos a x ≤在π02x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,恒成立. 故只要2a ≤即可,故a 的取值范围为(2]-∞,.【答案】(2]-∞,【题22】 已知:在函数3()f x mx x =-的图象上,以(1,)N n 为切点的切线的倾斜角为π4. ⑴求m ,n 的值;⑵是否存在最小的正整数k ,使得不等式()1994f x k -≤对于[1,3]x ∈-恒成立?如果存在,请求出最小的正整数k ;如果不存在,请说明理由. ⑶求证:1|(sin )(cos )|22f x f x f t t ⎛⎫++⎪⎝⎭≤(x ∈R ,0t >).【考点】导数与三角函数综合 【难度】4星 【题型】解答【关键词】【解析】 ⑴2()31f x mx '=-,依题意,得π(1)tan4f '=,即311m -=,解得23m =. ∵(1)f n =,∴13n =-.⑵32()3f x x x =-,令2()210f x x '=-=,得x =.当12x -<<时,2()210f x x '=->;当22x <<时,2()210f x x '=-<;当3x <<时,2()210f x x '=->.从而()f x 在x =处取到极大值.又1(1)3f -=,f ⎛= ⎝⎭,(3)15f =. 因此,当[1,3]x ∈-时,()f x 的最大值为15.要使得不等式()1994f x k -≤对于[1,3]x ∈-恒成立,则1519942009k +=≥.所以,存在最小的正整数2008k =,使得不等式()1993f x k -≤对于[1,3]x ∈-恒成立. ⑶|(sin )(cos )|f x f x +3322sin sin cos cos 33x x x x ⎛⎫⎛⎫=-+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭332(sin cos )(sin cos )3x x x x =+-+222(sin cos )(sin sin cos cos )13x x x x x x ⎡⎤=+⋅-+-⎢⎥⎣⎦21|sin cos |sin cos 33x x x x =+⋅+31|sin cos |3x x =+3π4x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭.又∵0t >,∴12t t+,()f x 在)+∞上单调递增,f =.∴1222f t f t ⎛⎫+= ⎪⎝⎭≥ 综上可得,1|(sin )(cos )|22f x f x f t t ⎛⎫++⎪⎝⎭≤(x ∈R ,0t >). 【答案】⑴23m =,13n =-;⑵存在,2008k =;⑶略.【题23】 设函数()sin ()f x x x x =∈R .⑴证明(2π)()2πsin f x k f x k x +-=,其中为k 为整数;⑵设0x 为()f x 的一个极值点,证明420020[()]1x f x x =+;⑶设()f x 在(0)+∞,内的全部极值点按从小到大的顺序排列12n a a a ,,,,, 证明:1ππ (12)2n n a a n +<-<=,, 【考点】导数与三角函数综合 【难度】5星 【题型】解答【关键词】2005,天津,高考【解析】 ⑴由函数()f x 的定义,对任意整数k ,有(2π)()(2π)sin(2π)sin (2π)sin sin 2πsin f x k f x x k x k x x x k x x x k x +-=++-=+-=.⑵函数()f x 在定义域R 上可导,()sin cos f x x x x '=+ ①令()0f x '=,得sin cos 0x x x +=.显然,对于满足上述方程的x 有cos 0x ≠,上述方程化简为tan x x =-,结合图象知此方程一定有解(tan y x =-与y x =的图象略).()f x 的极值点0x 一定满足00tan x x =-.由222222sin tan sin sin cos 1tan x x x x x x==++,得220020tan sin 1tan x x x =+. 因此,4222000020[()]sin 1x f x x x x ==+.⑶设00x >是()0f x '=的任意正实数根,即00tan x x =-,则存在一个非负整数k ,使0ππππ2x k k ⎛⎫∈++ ⎪⎝⎭,,即0x 在第二或第四象限内. 由①式,()cos (tan )f x x x x '=+在第二或第四象限中的符号可列表如下:所以满足()0f x '=的正根0x 都为()f x 的极值点.由题设条件,1a ,2a ,…,n a ,…为方程tan x x =-的全部正实数根且满足12n a a a <<<<,那么对于12n =,,,1111(tan tan )(1tan tan )tan()n n n n n n n n a a a a a a a a ++++-=--=-+⋅-. ② 由于π(1)ππ(1)π2n n a n +-<<+-,1ππππ2n n a n ++<<+,则1π3π22n n a a +<-<, 由于1tan tan 0n n a a +⋅>,由②式知1tan()0n n a a +-<.由此可知1n n a a +-必在第二象限, 即1πn n a a +-<. 综上,1ππ2n n a a +<-<. 【答案】略.导数与数列综合【题24】 已知函数()sin f x x x =-,数列{}n a 满足:101a <<,1()n n a f a +=,123n =,,,.证明:⑴101n n a a +<<<; ⑵3116n n a a +<.【考点】导数与数列综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】2006,湖南,高考【解析】 ⑴先用数学归纳法证明01n a <<,123n =,,,①当1n =时,由已知显然结论成立. ②假设当n k =时结论成立,即01k a <<.∵01x <<时,()1cos 0f x x '=->,∴()f x 在(01),上是增函数. (0)()(1)k f f a f <<(()f x 在[01],上连续),即101sin11k a +<<-<. 故1n k =+时,结论成立.由①、②可知,01n a <<对一切正整数都成立.又因为01n a <<时,1sin sin 0n n n n n n a a a a a a +-=--=-<, 所以1n n a a +<,综上所述101n n a a +<<<.⑵设函数31()sin 6g x x x x =-+,01x <<.由⑴知,当01x <<时,sin x x <,从而22222()cos 12sin 2022222x x x x x g x x ⎛⎫'=-+=-+>-+= ⎪⎝⎭,所以()g x 在(01),上是增函数. 又(0)0g =(()g x 在[01],上连续),所以当01x <<时,()0g x >成立. 于是()0n g a >,即31sin 06n n n a a a -+>.故3116n na a +<. 【答案】略【题25】 已知数列{}n a 满足:3123n n n a a a +=-+,n +∈N ,且1(01)a ∈,,求证:01n a <<. 【考点】导数与数列综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】【解析】 构造辅助函数313()22f x x x =-+,则3()(1)(1)2f x x x '=--+.当(01)x ∈,时,()0f x '>,所以()f x 在(01),上是增函数. ①因为1(01)a ∈,,即101a <<,故1n =时原不等式成立.②设n k =时原不等式成立,即01k a <<,因为()f x 在(01),上是增函数,所以(0)()(1)k f f a f <<.又(0)0(1)1f f ==,,所以0()1k f a <<,即101k a +<<. 即1n k =+时,原不等式成立, 由①②知,n +∈N 时,01n a <<.【答案】略【题26】 已知a 是给定的实常数,设函数2()()()x f x x a x b e =-+,b ∈R ,x a =是()f x 的一个极大值点.⑴求b 的取值范围;⑵设1x ,2x ,3x 是()f x 的3个极值点,问是否存在实数b ,可找到4x ∈R ,使得1x ,2x ,3x ,4x 的某种排列1i x ,2i x ,3i x ,4i x (其中1234{}{1234}i i i i =,,,,,,)依次成等差数列?若存在,求所有的b 及相应的4x ;若不存在,说明理由.【考点】导数与函数综合 【难度】5星【题型】解答【关键词】2010,浙江,高考22⑴2()()[(3)2]x f x e x a x a b x b ab a '=-+-++--, 令2()(3)2g x x a b x b ab a =+-++--,则22(3)4(2)(1)80.a b b ab a a b =-+---=+-+>△于是可设1x ,2x 是()0g x =的两实根,且1x <2x ,①当1x 或2x a =时,则x a =不是()f x 的极值点,此时不合题意;②当1x a ≠且2x a ≠时,由于x a =是()f x 的极大值点,故12x a x <<,即()0g a <. 即2(3)20a a b a b ab a +-++--<,所以b a <-,所以b 的取值范围是()a -∞-,; ⑵由⑴可知,假设存在b 及b x 满足题意,则: ①当21x a a x -=-时,则422x x a =-或412x x a =-, 于是1223a x x a b =+=--,即3b a =--.此时4223x x a a b a a =-=--=+或4123x x a a b a a =-=--=- ②当21x a a x -≠-时,则212()x a a x -=-或122()a x x a -=-,ⅰ)若212()x a a x -=-,则242a x x +=,于是1232a x x =+=3(3)a b -++于是1a b +-=,此时242(3)3(3)324a x a a b a b x b a ++---++===--=+. ⅱ)若122()a x x a -=-,则14a x x +=,于是2132a x x =+=3(3)a b =++.于是1a b +-此时142(3)3(3)324a x a a b a b x b a ++---++===--=. 综上所述,存在b 满足题意:当3b a =--时,4x a =±;当b a =-时,4x a =b a =-时,4x a =.【答案】⑴b 的取值范围是()a -∞-,;⑵存在b ,当3b a =--时,4x a =±;当b a =-时,4x a =b a =-时,4x a =.导数与其它知识综合【题27】 设函数321()(2)232af x x x b x =-+--有两个极值点,其中一个在区间(0,1)内,另一个在区间(1,2)内,则54b a --的取值范围是 . 【考点】导数与其它知识综合 【难度】3星 【题型】填空【关键词】【解析】 2()(2)f x x ax b '=-+-,由题意知()0f x '=的两根分别在区间(0,1)与(1,2)上,又()f x '的图象是开口向上的抛物线,故有(0)0(1)0(2)0f f f '>⎧⎪'<⎨⎪'>⎩,即2030620b a b a b ->⎧⎪--<⎨⎪-->⎩,从而有2326b a b a b <⎧⎪+>⎨⎪+<⎩,它们表示的平面区域为下图的阴影部分所示(不包括边界):4a -(,)ab 与点(4,5)的连线的斜率,如图所求,当(,)a b 为(3,0)时,斜率取到最大值5,这个最大值取不到;当(,)a b 为(1,2)时,斜率取到最小值1,这个最小值也取不到,但中间的值都能取到,从而54b a --的取值范围为(1,5).【答案】(1,5)【题28】 已知a ≥0,函数2()f x x ax =+.设1,2a x ⎛⎫∈-∞- ⎪⎝⎭,记曲线()y f x =在点()11,()M x f x 处的切线为l ,l 与x 轴的交点是()2,0N x ,O 为坐标原点.⑴ 证明:21212x x x a=+;⑵ 若对于任意的1,2a x ⎛⎫∈-∞- ⎪⎝⎭,都有916a OM ON ⋅>成立,求a 的取值范围.【考点】导数与其它知识综合 【难度】3星 【题型】解答【关键词】2010,西城,二模,题18【解析】 ⑴ 对()f x 求导数,得()2f x x a '=+,故切线l 的斜率为12x a +,由此得切线l 的方程为21111()(2)()y x ax x a x x -+=+-.令0y =,得22111211122x ax x x x x a x a+=-+=++.⑵ 由()2111,M x x ax +,211,02x N x a ⎛⎫ ⎪+⎝⎭,得3112x OM ON x a ⋅=+. 所以0a =符合题意,当0a >时,记3111()2x g x x a =+,1,2a x ⎛⎫∈-∞- ⎪⎝⎭.对1()g x 求导数,得()()()211121432x x a g x x a +'=+, 令1()0g x '=,得13,42a a x ⎛⎫=-∈-∞- ⎪⎝⎭. 当1,2a x ⎛⎫∈-∞- ⎪⎝⎭时,1()g x '的变化情况如下表:所以,函数1()g x 在3,4a ⎛⎫-∞-⎪⎝⎭上单调递减,在3,42aa ⎛⎫-- ⎪⎝⎭上单调递增, 从而函数1()g x 的最小值为2327432a g a ⎛⎫-= ⎪⎝⎭.依题意22793216a a >,解得23a >,即a 的取值范围是2,3⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭. 综上,a 的取值范围是2{0},3⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭.【答案】⑴略;⑵a 的取值范围是2{0},3⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭.【题29】 已知函数322()(1)52f x x k k x x =--++-,22()1g x k x kx =++,其中k ∈R .⑴设函数()()()p x f x g x =+.若()p x 在区间(03),上不单调...,求k 的取值范围; ⑵设函数(),0()(),0g x x q x f x x ⎧=⎨<⎩≥,是否存在k ,对任意给定的非零实数1x ,存在惟一的非零实数221()x x x ≠,使得21()()q x q x ''=成立?若存在,求k 的值;若不存在,请说明理由.【考点】导数与其它知识综合 【难度】5星 【题型】解答【关键词】2009,浙江,高考,题22【解析】 ⑴32()()()(1)(5)1p x f x g x x k x k x =+=+-++-,()232(1)(5)p x x k x k '=+-++.因为()p x 在区间(03),上不单调,所以()0p x '=在(03),上有实数解,且无重根. 由()0p x '=,得2(21)(325)k x x x +=--+,即()2(325)391021214213x x k x x x -+⎡⎤=-=-++-⎢⎥++⎣⎦, 令21t x =+,有()17t ∈,,记9()h t t t=+,则()h t 在(]13,上单调递减,在[)37,上单调递增.所以,()[)610h t ∈,. 于是()[)92161021x x ++∈+,,得(]52k ∈--,. 而当2k =-时,有()0p x '=在()03,上有两个相等的实根1x =,故舍去. 所以()52k ∈--,; ⑵由题意,得当0x <时,()()2232(1)5q x f x x k k x ''==--++; 当0x >时,()()22q x g x k x k ''==+. 因为当0k =时不合题意,所以0k ≠, 下面讨论0k ≠的情形.记{}()|0A g x x '=>,{}()|0B f x x '=<, 则()A k =+∞,,(5)B =+∞,.(ⅰ)当10x >时,()q x '在(0)+∞,上单调递增, 所以要使21()()q x q x ''=成立,只能20x <,且A B ⊆, 因此5k ≥;(ⅱ)当10x <时,()q x '在(0)-∞,上单调递减,所以要使21()()q x q x ''=成立,只能20x >,且B A ⊆,因此5k ≤. 综合(ⅰ)(ⅱ),得5k =. 当5k =时,有A B =. 则10x ∀<,()q x B A '∈=,即20x ∃>,使得21()()q x q x ''=成立. 因为()q x '在(0)+∞,上单调递增, 所以2x 是惟一的.同理.10x ∀>,存在惟一的非零实数221()x x x ≠,使得22()()q x q x ''=成立. 所以5k =满足题意.【答案】⑴()52k ∈--,;⑵存在,5k =.板块五:微积分与定积分的应用知识内容1.函数定积分:设函数()y f x =定义在区间[,]a b 上.用分点0121n n a x x x x x b -=<<<<<=,把区间[,]a b 分为n 个小区间,其长度依次为10121i i i x x x i n +∆=-=-,,,,,. 记λ为这些小区间长度的最大值,当λ趋近于0时,所有的小区间长度都趋近于0.在每个小区间内任取一点i ξ,作和式10()n n i i i I f x ξ-==∆∑.n I 的极限叫做函数()f x 在区间[,]a b 上的定积分,记作()b af x dx ⎰,即10()lim ()n bi i ai f x dx f x λξ-→==∆∑⎰.其中()f x 叫做被积函数,a 叫积分下限,b 叫积分上限.()f x dx 叫做被积式.此时称函数()f x 在。
【苏教版】高二数学(选修2-2)讲义:第1章 1.2.1 常见函数的导数(含答案)
_1.2导数的运算1.2.1常见函数的导数几个常见函数的导数已知函数(1)f(x)=c,(2)f(x)=x,(3)f(x)=x2,(4)f(x)=1x,(5)f(x)=x.问题1:函数f(x)=x的导数是什么?提示:∵ΔyΔx=f(x+Δx)-f(x)Δx=x+Δx-xΔx=1,∴当Δx→0时,ΔyΔx→1,即x′=1.问题2:函数f(x)=1x的导数是什么?提示:∵ΔyΔx=f(x+Δx)-f(x)Δx=1x+Δx-1xΔx=x-(x+Δx)x(x+Δx)Δx=-1x2+x·Δx,∴当Δx→0时,ΔyΔx→-1x2,即⎝⎛⎭⎫1x′=-1x2.1.(kx+b)′=k(k,b为常数);2.C′=0(C为常数);3.(x)′=1;4.(x2)′=2x;5.(x3)′=3x2;6.⎝⎛⎭⎫1x′=-1x2;7.(x)′=12x.基本初等函数的导数公式1.(x α)′=αx α-1(α为常数); 2.(a x )′=a x ln_a (a >0,且a ≠1);3.(log a x )′=1x log a e =1x ln a (a >0,且a ≠1);4.(e x )′=e x ; 5.(ln x )′=1x ;6.(sin x )′=cos_x ; 7.(cos x )′=-sin_x .函数f (x )=log a x 的导数公式为f ′(x )=(log a x )′=1x ln a ,当a =e 时,上述公式就变形为(ln x )′=1x ,即f (x )=ln x 是函数f (x )=log a x 当a =e 时的特殊情况.类似地,还有f (x )=a x与f (x )=e x .[对应学生用书P7]求函数的导数[例1] (1)y =x 8; (2)y =1x 3;(3)y =x x ; (4)y =log 2x .[思路点拨] 解答本题可先将解析式化为基本初等函数,再利用公式求导. [精解详析] (1)y ′=(x 8)′=8x 7; (2)y ′=⎝⎛⎭⎫1x 3′=(x -3)′=-3·x -4=-3x 4; (3)y ′=(x x )′=(x 32)′=32·x 12=3x 2;(4)y ′=(log 2x )′=1x ·ln 2.[一点通] 用导数公式求导,可以简化运算过程、降低运算难度.解题时应根据所给函数的特征,恰当地选择求导公式,有时需将题中函数的结构进行调整,如根式、分式转化为指数式,利用幂函数的求导公式求导.1.函数y =sin ⎝⎛⎭⎫π2-x 的导数是________. 解析:y =sin ⎝⎛⎭⎫π2-x =cos x ,所以y ′=-sin x . 答案:-sin x2.下列结论中不正确的是________. ①若y =3,则y ′=0; ②⎝⎛⎭⎫sin π3′=cos π3; ③⎝⎛⎭⎫-1x ′=12x x; ④若y =x ,则y ′=1.解析:①正确;②sin π3=32,而(32)′=0,不正确;对于③,⎝⎛⎭⎫-1x ′=(-x -12)′=12x-32=12x x,正确;④正确. 答案:②3.求下列函数的导函数. (1)y =10x ;(2)y =log 12x ;(3)y =4x 3;(4)y =⎝⎛⎭⎫sin x 2+cos x 22-1. 解:(1)y ′=(10x )′=10x ln 10; (2)y ′=(log 12x )′=1x ln 12=-1x ln 2;(3)∵y =4x 3=x 34,∴y ′=(x 34)′=34x -14=344x ;(4)∵y =(sin x 2+cos x2)2-1=sin 2x 2+2sin x 2cos x 2+cos 2x2-1=sin x ,∴y ′=(sin x )′=cos x .求函数在某一点处的导数[例2] 求函数f (x )=16x 5在x =1处的导数.[思路点拨] 先求导函数,再求导数值. [精解详析] ∵f (x )=16x 5=x -56,∴f ′(x )=⎝⎛⎭⎫x -56′=⎝⎛⎭⎫-56x -116, ∴f ′(1)=-56.[一点通] 求函数在某点处的导数需要先对原函数进行化简,然后求导,最后将变量的值代入导函数便可求解.4.若函数f (x )=3x ,则f ′(1)=________. 解析:∵f ′(x )=(3x )′=(x 13)′=13x -23,∴f ′(1)=13.答案:135.若函数f (x )=sin x ,则f ′(6π)=________. 解析:∵f ′(x )=(sin x )′=cos x . ∴f ′(6π)=cos 6π=1. 答案:1 6.已知f (x )=1nx 且f ′(1)=-12,求n .解:f ′(x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫1n x ′=(x -1n )′=-1n x -1n -1=-1n x -n +1n ,∴f ′(1)=-1n,由f ′(1)=-12得-1n =-12,得n =2.求切线方程[例3](1)曲线在点A(1,1)处的切线方程;(2)过点B(3,5)且与曲线相切的直线方程.[思路点拨](1)点A在曲线上,故直接求导数,再求直线方程;(2)B点不在曲线上,故解答本题需先设出切点坐标,再利用导数的几何意义求出斜率,进而求出切点坐标,得到切线的方程.[精解详析](1)y′=2x,当x=1时,y′=2,故过点A(1,1)的切线方程为y-1=2(x -1),即2x-y-1=0.(2)∵B(3,5)不在曲线y=x2上,∴可设过B(3,5)与曲线y=x2相切的直线与曲线的切点为(x0,y0).∵y′=2x,∴当x=x0时,y′=2x0.故切线方程为y-x20=2x0(x-x0).又∵直线过B(3,5)点,∴5-x20=2x0(3-x0).即x20-6x0+5=0.解得x0=1或x0=5.故切线方程为2x-y-1=0或10x-y-25=0.[一点通](1)求切线方程是导数的应用之一,有两种情况:①求曲线在点P处的切线方程,P为切点,在曲线上;②求过点P与曲线相切的直线方程,P不一定为切点,不一定在曲线上.(2)求曲线上某点(x0,y0)处的切线方程的步骤:①求出f′(x0),即切线斜率;②写出切线的点斜式方程;③化简切线方程.(3)求过点P与曲线相切的直线方程的步骤:①设出切点坐标为(x0,y0);②写出切线方程y-y0=f′(x0)(x-x0);③代入点P的坐标,求出方程.7.已知直线y =x +a 与曲线y =ln x 相切,则a 的值为________.解析:设切点为P (x 0,y 0),∵y ′=1x ,由题意得1x 0=1,∴x 0=1,∴点P 的坐标为(1,0),把点P 的坐标代入直线y =x +a ,得a =-1.答案:-18.求曲线y =2x 2-1的斜率为4的切线的方程.解:设切点为P (x 0,y 0),y ′=4x ,由题意知,当x =x 0时,y ′=4x 0=4, 所以x 0=1.当x 0=1时, y 0=1,∴切点P 的坐标为(1,1). 故所求切线的方程为y -1=4(x -1),即4x -y -3=0.1.对公式y =x n 的理解:(1)y =x n 中,x 为自变量,n 为常数;(2)它的导数等于指数n 与自变量的(n -1)次幂的乘积.公式中n ∈Q ,对n ∈R 也成立. 2.在应用正、余弦函数及指数、对数函数的求导公式时应注意的问题:(1)对于公式(sin x )′=cos x ,(cos x )′=-sin x ,一要注意函数的变化,二要注意符号的变化.(2)对于公式(ln x )′=1x 和(e x )′=e x 很好记,但对于公式(log a x )′=1x log a e 和(a x )′=a x lna 的记忆就较难,特别是两个常数log a e 与ln a 很容易混淆.[对应课时跟踪训练(三)]一、填空题1.已知f (x )=x α,若f ′(-1)=-4,则α的值是________. 解析:∵f (x )=x α,∴f ′(x )=αx α-1, ∴f ′(-1)=α(-1)α-1=-4. ∴α=4. 答案:42.过曲线y =1x上一点P 的切线的斜率为-4,则点P 的坐标为________.解析:设P (x 0,y 0),则f ′(x 0)=-1x 20=-4.所以x 0=±12,所以P ⎝⎛⎭⎫12,2或P ⎝⎛⎭⎫-12,-2. 答案:⎝⎛⎭⎫12,2或⎝⎛⎭⎫-12,-2 3.已知f (x )=x 2,g (x )=x 3,则适合方程f ′(x )+1=g ′(x )的x 值为________. 解析:由导数公式可知f ′(x )=2x ,g ′(x )=3x 2. 所以2x +1=3x 2,即3x 2-2x -1=0. 解之得x =1或x =-13.答案:1或-134.设函数f (x )=log a x ,f ′(1)=-1,则a =________. 解析:∵f ′(x )=1x ln a ,∴f ′(1)=1ln a =-1.∴ln a =-1,即a =1e .答案:1e5.已知直线y =kx 是曲线y =ln x 的切线,则k 的值等于________. 解析:∵y ′=(ln x )′=1x ,设切点坐标为(x 0,y 0),则切线方程为y -y 0=1x 0(x -x 0).即y =1x 0x +ln x 0-1.由ln x 0-1=0,知x 0=e.∴k =1e .答案:1e二、解答题6.求下列函数的导数. (1)y =lg 2; (2)y =2x ; (3)y =x 2x ;(4)y =2cos 2x2-1.解:(1)y ′=(lg 2)′=0; (2)y ′=(2x )′=2x ln 2; (3)y ′=(x 32)′=32x 12;(4)∵y =2cos 2x2-1=cos x ,∴y ′=(cos x )′=-sin x .7.已知点P (-1,1),点Q (2,4)是曲线y =x 2上的两点,求与直线PQ 平行的曲线y =x 2的切线方程.解:∵y ′=(x 2)′=2x ,设切点为M (x 0,y 0),则当x =x 0时,y ′=2x 0. 又∵PQ 的斜率为k =4-12+1=1,而切线平行于PQ ,∴k =2x 0=1, 即x 0=12,所以切点为M ⎝⎛⎭⎫12,14, ∴所求的切线方程为y -14=x -12,即4x -4y -1=0.8.求曲线y =1x 和y =x 2在它们交点处的两条切线与x 轴所围成的三角形的面积.解:由⎩⎪⎨⎪⎧y =1x ,y =x 2解得交点为(1,1).∵y ′=⎝⎛⎭⎫1x ′=-1x 2, ∴曲线y =1x 在(1,1)处的切线方程为y -1=-x +1,即y =-x +2. 又y ′=(x 2)′=2x ,∴曲线y =x 2在(1,1)处的切线方程为 y -1=2(x -1),即y =2x -1.y =-x +2与y =2x -1和x 轴的交点分别为(2,0),⎝⎛⎭⎫12,0.∴所求面积S =12×1×⎝⎛⎭⎫2-12=34.。
导数讲义(教师版)
导数一、导数研究切线1.在某点切线例1.曲线y=x3+lnx+1在点(1,2)处的切线方程为()A.3x﹣y﹣1=0B.4x﹣y﹣2=0C.4x+y﹣6=0D.3x+y﹣5=0【分析】对曲线y=x3+lnx+1求导,得到在(1,2)处切线的斜率,然后求出切线方程即可.【解答】解:由y=x3+lnx+1,得y′=3x2+1 x,∴曲线在(1,2)处的斜率k=y'|x=1=4,∴曲线在点(1,2)处的切线方程为y﹣2=4(x﹣1),即4x﹣y﹣2=0.故选:B.例2.曲线y=ln(ax+1)在点(0,0)处的切线过点(4,8),则a=()A.4B.3C.2D.1【分析】求得函数y=ln(ax+1)的导数,可得切线的斜率,运用直线的两点的斜率公式,可得所求值.【解答】解:y=ln(ax+1)的导数为y′=aax+1,可得曲线在x=0处的切线的斜率为a,由切线经过(4,8)可得a=8−04−0=2,故选:C.例3.已知函数f(x)=lnx+2f'(﹣1)x﹣1,则函数f(x)的图象在点(1,f(1))处的切线方程为()A.3x﹣y﹣2=0B.3x﹣y﹣5=0C.x+y+2=0D.x+y+1=0【分析】现根据条件求出f′(﹣1)=1,进而求出函数在x=1处的函数值以及导数值即可【解答】解:根据题意得f′(x)=1x+2f′(﹣1),则当x=﹣1时,f′(﹣1)=﹣1+2f′(﹣1),解得f′(﹣1)=1,所以f(x)=lnx+2x﹣1,f′(x)=1x+2,当x=1时,f(1)=1,f′(1)=3,所以切线方程为y﹣1=3(x﹣1),整理得3x﹣y﹣2=0,故选:A.2.过某点切线例4.函数f(x)=x3﹣x2+1的图象经过原点的切线方程()A.x﹣y=0B.x+2y=0C.x+y=0D.x﹣2y=0【分析】求出原函数的导函数,得到函数在x=0处的导数,再由直线方程的斜截式得答案.【解答】解:由f(x)=x3﹣x2+1,得f′(x)=3x2﹣2x,设切点为(x0,y0),则f′(x0)=3x02−2x0,则函数f(x)=x3﹣x2+1的图象在切点处的切线方程为y−x03+x02−1=(3x02−2x0)(x−x0).把(0,0)代入,可得(x0−1)(2x02+x0+1)=0,解得:x0=1.∴函数f(x)=x3﹣x2+1的图象过原点的切线方程为y﹣1=x﹣1,即x﹣y=0.故选:A.例5.过原点与曲线y=2e x相切的直线方程为.【分析】设切点为(x0,2e x0),利用导数写出在切点处的切线方程,把原点代入求得x0,则切线方程可求.【解答】解:设切点为(x0,2e x0),由y=2e x,得y′=2e x,=2e x0,则y′|x=x∴在切点处的切线方程为y−2e x0=2e x0(x−x0),把(0,0)代入,可得−2e x0=−2x0⋅e x0,解得x0=1.∴过原点与曲线y=2e x相切的直线方程为y=2ex.故答案为:y=2ex.例6.设函数f(x)=x3﹣3x2,若过点(2,n)可作三条直线与曲线y=f(x)相切,则实数n的取值范围是()A.(﹣5,﹣4)B.(﹣5,0)C.(﹣4,0)D.(﹣5,﹣3]【分析】设出切点坐标(x0,x03−3x02),求出原函数的导函数,写出切线方程,把点(2,n)代入切线方程,整理得到2x03−9x02+12x0+n=0.令g(x)=2x3﹣9x2+12x,利用导数求其极大值为g(1)=5;极小值为g(2)=4.再由4<﹣n<5求得n的范围.【解答】解:f(x)=x3﹣3x2,则f′(x)=3x2﹣6x,设切点为(x0,x03−3x02),则f′(x0)=3x02−6x0.∴过切点处的切线方程为y−x03+3x02=(3x02−6x0)(x−x0),把点(2,n)代入得:n−x03+3x02=(3x02−6x0)(2−x0).整理得:2x03−9x02+12x0+n=0.若过点(2,n)可作三条直线与曲线y=f(x)相切,则方程2x03−9x02+12x0+n=0有三个不同根.令g(x)=2x3﹣9x2+12x,则g′(x)=6x2﹣18x+12=6(x﹣1)(x﹣2),∴当x∈(﹣∞,1)∪(2,+∞)时,g′(x)>0;当x∈(1,2)时,g′(x)<0,∴g(x)的单调增区间为(﹣∞,1),(2,+∞);单调减区间为(1,2).∴当x=1时,g(x)有极大值为g(1)=5;当x=2时,g(x)有极小值为g(2)=4.由4<﹣n<5,得﹣5<n<﹣4.∴实数n的取值范围是(﹣5,﹣4).故选:A.3..公切线例7.若直线l与函数f(x)=e x和g(x)=lnx+2都相切,则其斜率k=()A.2或e B.1或e C.0或1D.e【分析】先对函数求导,然后结合导数的几何意义可求出两曲线的切线,对应系数相等即可求解.【解答】解:f′(x)=e x,g′(x)=1 x,设直线l与f(x)的切点P(a,e a),与g(x)的切点Q(b,lnb+2),则由题意可得,过P的切线方程y﹣e a=e a(x﹣a),过Q的切线方程y﹣(lnb+2)=1b(x−b),故e a=1b即a=﹣lnb,又e a(1﹣a)=lnb+1,联立可得,{a=1b=e−1k=e或{b=1a=0k=1,故k=1或e.故选:B.例8.若函数f(x)=x2﹣1与函数g(x)=alnx﹣1的图象存在公切线,则正实数a的取值范围是()A.(0,e)B.(0,e]C.(0,2e)D.(0,2e]【分析】分别求出导数,设出各自曲线上的切点,得到切线的斜率,再由两点的斜率公式,结合切点满足曲线方程,可得切点坐标的关系式,整理得到关于一个坐标变量的方程,借助于函数的极值和最值,即可得到a的范围.【解答】解:f′(x)=2x,g′(x)=a x,设与曲线f(x)=x2﹣1相切的切点为(m,n),与g(x)=alnx﹣1相切的切点为(s,t)(s>0),则有公共切线斜率为2m=as=n−tm−s,又t=alns﹣1,n=m2﹣1,可得n﹣t=m2﹣alns=2m2﹣2ms,m=a2s,即有m2=2ms﹣alns,即a24s2=a﹣alns,可得a=4s2﹣4s2lns,s>0,设h(s)=4s2﹣4s2lns,s>0,h′(s)=8s﹣4(2slns+s)=4s﹣8slns=4s(1﹣2lns),可得0<s<√e时,h′(s)>0,h(s)递增,当s>√e时,h′(s)<0,h(s)递减,可得s=√e处h(s)取得极大值,且为最大值2e,则0<a≤2e,故选:D.例9.既与函数f(x)=lnx的图象相切,又与函数g(x)=x+1x的图象相切的直线有()A.0条B.1条C.2条D.3条【分析】求出两条切线的切线方程,利用切线相同,得到方程组,然后求解方程组解的个数,即可判断切线的条数.【解答】解:设函数f(x)=lnx切点P(n,lnn),因为f(x)=lnx,则f′(x)=1x,所以切线l的方程为y﹣lnn=1n(x﹣n),即y=1n x+lnn﹣1,设直线l与曲线y=g(x)相切于点(m,m+1 m),因为g′(x)=1−1x2,切线的斜率为g′(m)=1−1m2,所以,切线方程为:y﹣m−1m=(1−1m2)(x﹣m),既与函数f(x)=lnx的图象相切,又与函数g(x)=x+1x的图象相切,所以:{1n=1−1m2−2m=lnn−1,可得±√1−1n=lnn﹣1,当√1−1n−lnn+1=0时,令h(x)=√1−1x−lnx+1,h(1)=1>0,h(10)=√1−110−ln10+1<0,函数有1个零点.即有1条切线;当−√1−1n=lnn﹣1,令h(x)=−√1−1n−lnn+1,h(1)=1>0,h(2)=−√22−ln2+1<0,函数有1个零点,所以有1条切线,综上,既与函数f(x)=lnx的图象相切,又与函数g(x)=x+1x的图象相切的直线有2条.故选:C.4.已知切线求参例10.直线y=﹣x+2与曲线y=﹣e x+a相切,则a的值为()A.﹣3B.﹣2C.﹣1D.0【分析】设切点为(m,n),求得y=﹣e x+a的导数,可得切线的斜率及m,n的方程,解方程可得a的值.【解答】解:设切点为(m,n),y=﹣e x+a的导数为y′=﹣e x+a,可得切线的斜率为﹣e m+a=﹣1,则m+a=0,且n=﹣m+2=﹣e m+a,解得m=3,a=﹣3.故选:A.例44.已知曲线f(x)=﹣x3+ax2﹣2x与直线y=kx﹣1相切,且满足条件的k值有且只有3个,则实数a的取值范围是()A.[2,+∞)B.(2,+∞)C.[3,+∞)D.(3,+∞)【分析】设切点P(t,﹣t3+at2﹣2t),求得切线的方程,把点(0,﹣1)代入,可得a与t的关系,得2t3﹣at2+1=0有三个不同的实数解,t=0不是方程的解,所以a=2t3+1 t2有三个不同的实数解.令h(t)=2t3+1t2,求导分析单调性,极值,进而得出结论.【解答】解:设切点P(t,﹣t3+at2﹣2t),f′(x)=﹣3x2+2ax﹣2,切线的斜率为:k=f′(t)=﹣3t2+2at﹣2,所以切线的方程为:y﹣(﹣t3+at2﹣2t)=(﹣3t2+2at﹣2)(x﹣t),又因为点(0,﹣1)在切线上,所以﹣1﹣(﹣t3+at2﹣2t)=(﹣3t2+2at﹣2)(0﹣t),即2t3﹣at2+1=0有三个不同的实数解,t=0不是方程的解,所以a=2t3+1t2有三个不同的实数解.令h(t)=2t3+1 t2,h′(t)=2t(t3−1)t4=2(t3−1)t3,当t∈(1,+∞),(﹣∞,0)时,h′(t)>0,h(t)单调递增,当t∈(0,1)时,h′(t)<0,h(t)单调递减,h(1)=3,当t→0时,h(t)→+∞,所以a>3,故选:D .例12.已知函数f (x )=14x 2+12x +a (x <0),g (x )=lnx (x >0),其中a ∈R .若f (x )的图象在点A (x 1,f (x 1))处的切线与g (x )的图象在点B (x 2,g (x 2))处的切线重合,则a 的取值范围是( ) A .(﹣1+ln 2,+∞) B .(﹣1﹣ln 2,+∞)C .(−34,+∞)D .(ln 2﹣ln 3,+∞)【分析】由题意知,x 1<0<x 2,分别求出函数f (x )在点A 处的切线方程与g (x )在点B 处的切线方程,整理后由斜率相等且在y 轴上的截距相等可得a =lnx 2+(1x 2−12)2﹣1=﹣ln1x 2+(1x 2−12)2﹣1,令t =1x 2,则t >0,且a =t 2﹣t ﹣lnt −34,然后利用导数求h(t )=t 2﹣t ﹣lnt −34的最小值,则答案可求. 【解答】解:由题意知,x 1<0<x 2,当x 1<0时,函数f (x )在点A (x 1,f (x 1))处的切线方程为y ﹣(14x 12+12x 1+a )=(12x 1+12)(x ﹣x 1);当x 2>0时,函数g (x )在点B (x 2,g (x 2))处的切线方程为y ﹣lnx 2=1x 2(x ﹣x 2). 两直线重合的充要条件是1x 2=12x 1+12①,lnx 2﹣1=−14x 12+a ②,得a =lnx 2+(1x 2−12)2﹣1=﹣ln1x 2+(1x 2−12)2﹣1,令t =1x 2,由①及x 1<0<x 2知,则0<t <12,且a =t 2﹣t ﹣lnt −34, 设h (t )=t 2﹣t ﹣lnt −34(0<t <12),则h ′(t )=2t ﹣1−1t =2t 2−t−1t =(t−1)(2t+1)t<0,∴h (t )在(0,12)上单调递减,则h (t )>h (12)=ln 2﹣1,又t →0时,h (t )→+∞.∴a >ln 2﹣1,则a 的取值范围是(ln 2﹣1,+∞). 故选:A .二、导数研究单调性 1.抽象构造例1.已知定义在R 上的偶函数f (x ),其导函数为f ′(x ),若xf ′(x )﹣2f (x )>0,f (﹣2)=1,则不等式f(x)x 2<14的解集是( )A .(﹣2,2)B .(﹣∞,﹣2)∪(2,+∞)C .(﹣2,0)∪(0,2)D .(﹣∞,0)∪(0,2)【分析】构造函数令g (x )=f(x)x 2,依题意知g (x )为偶函数且在区间(0,+∞)单调递增;不等式f(x)x 2<14⇔g (x )<g (2),利用单调性脱去“g ”即可求得不等式f(x)x 2<14的解集.【解答】解:令g (x )=f(x)x 2,则g ′(x )=x 2f′(x)−2xf(x)x 4=xf′(x)−2f(x)x 3,因为xf ′(x )﹣2f (x )>0,所以,当x >0时,g ′(x )>0,即g (x )在区间(0,+∞)单调递增; 又f (x )是R 上的偶函数, 所以g (x )=f(x)x 2是(﹣∞,0)∪(0,+∞)上的偶函数, 又f (2)=f (﹣2)=1; 故g (2)=f(2)22=14, 于是,不等式f(x)x 2<14化为g (x )<g (2),故|x |<2,解得﹣2<x <2,又x ≠0, 故选:C .例2.函数f (x )是定义在(0,+∞)上的可导函数,f '(x )为其导函数,若xf '(x )+f (x )=(1﹣x )e x ,且f (2)=0,则f (x )>0的解集为( ) A .(0,1)B .(0,2)C .(1,2)D .(1,4)【分析】令g (x )=xf (x ),结合已知可求函数g (x )的单调性,然后结合特殊点g (0)=g (2)=0及单项即可求解.【解答】解:令g (x )=xf (x ),则g ′(x )=xf ′(x )+f (x )=(1﹣x )e x , 当x ∈(0,1)时,g ′(x )>0,g (x )单调递增,当x ∈(1,+∞)时,g ′(x )<0,函数单调递减,又因为f (2)=0,所以g (2)=2f (2)=0,g (0)=0, 由f (x )>0可得,xf (x )>0即g (x )>0, 所以0<x <2. 故选:B .例3.已知f (x )是定义在R 上的偶函数,其导函数为f ′(x ),若f ′(x )<f (x ),且f (x +1)=f (3﹣x ),f (2019)=2,则不等式f (x )<2e x ﹣1的解集为( )A .(−∞,1e ]B .(e ,+∞)C .(﹣∞,0)D .(1,+∞)【分析】根据函数的奇偶性可推出函数的周期,构造函数g (x )=f(x)e x ,根据导数研究函数的单调性,即可求解不等式. 【解答】解:因为f (x )为偶函数, 所以f (x +1)=f (3﹣x )=f (x ﹣3),故f (x +4)=f (x )即函数是周期为4的周期函数,因为f (2019)=f (2019﹣4×505)=f (﹣1)=f (1)=2, 令g (x )=f(x)e x ,则g (1)=f(1)e =2e, 因为f ′(x )<f (x ), 则g′(x)=f′(x)−f(x)e x<0,即g (x )在R 上单调递减, 由不等式f (x )<2e x﹣1可得f(x)e x<2e,即g (x )<g (1),解可得,x >1,即不等式的解集(1,+∞). 故选:D . 2.含参讨论例4.若函数f (x )=ke x −12x 2在区间(0,+∞)上单调递增,则实数k 的取值范围是( ) A .[1e ,+∞)B .(0,+∞)C .(1e,+∞)D .[0,+∞)【分析】依题意,k ≥xe x 在(0,+∞)上恒成立,构造新函数,利用导数求其最大值即可.【解答】解:f ′(x )=ke x ﹣x ,依题意,ke x ﹣x ≥0在(0,+∞)上恒成立,即k ≥xe x 在(0,+∞)上恒成立,令g(x)=xe x(x>0),则g′(x)=1−xe x,易知函数g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,∴g(x)max=g(1)=1 e,∴k≥1 e.故选:A.例5.已知函数f(x)=(e﹣k)elnx+kx,其中k>0,g(x)=e x.(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)证明:当e<k<2e2+e时,存在唯一的整数x0,使得f(x0)>g(x0).(注:e=2.71828……为自然对数的底数,且ln2≈0.693,ln3≈1.099.)【分析】(Ⅰ)求导,分0<k≤e及k>e两种情况讨论即可得出单调区间;(Ⅱ)先验证x0=1符合题意,当x0=2不符合题意,由讨论的是整数解问题,所以接下来再证明x≥e时,不符合题意即可.【解答】解:(Ⅰ)函数的定义域为(0,+∞),f′(x)=kx+(e−k)ex,若0<k≤e,则f′(x)=k[x−(k−e)ek]x>0,函数f(x)在区间(0,+∞)上单调递增,若k>e,f′(x)=k[x−(k−e)ek]x,当x∈(0,(k−e)ek)时,f′(x)<0,此时函数f(x)单调递减,当x∈((k−e)ek,+∞)时,f′(x)>0,此时函数f(x)单调递增;(Ⅱ)证明:当x0=1时,f(1)=k>e=g(1),即存在x0=1,使得f(x0)>g(x0);当x0=2时,f(2)﹣g(2)=(e﹣k)eln2+2k﹣e2,令m(k)=(e﹣k)eln2+2k﹣e2,因为m(k)是关于k的一次函数,所以m(k)max=max{m(e),m(2e2+e)},其中m(e)=2e﹣e2<0,m(2e2+e)=e(3e+2﹣2e2ln2),又3e+2﹣2e2ln2=2﹣e(2eln2﹣3)<2﹣2.71×(2×2.71×0.69﹣3)=﹣0.004858<0,所以m(k)max<0,即x0=2不符合题意;因为讨论的是整数解问题,所以接下来若能证明x≥e时,不符合题意即可,当x≥e时,令h(x)=g(x)﹣f(x)=e x﹣(e﹣k)elnx﹣kx,则ℎ′(x)=e x−(k−e)ex−k,令t(x)=e x−(k−e)ex−k,则t′(x)=e x−(k−e)ex2,由k>e易知t′(x)在[e,+∞)上单调递增,则t′(x)≥t′(e)=e e−k−ee>ee−2e2+e−ee=e e−2e>0,所以t(x)在[e,+∞)上单调递增,则t(x)≥t(e)=e e−(e−k)ee−k=e e−e>0,所以h′(x)>0,即h(x)在[e,+∞)上单调递增,则h(x)≥h(e)=e e﹣(e﹣k)elne﹣ek=e e﹣e2>0,即g(x)>f(x),不符合题意.综上所述,当e<k<2e2+e时,存在唯一的整数x0=1,使得f(x0)>g(x0).例6.已知函数f(x)=12x2−(a+1)lnx−12(a∈R,a≠0).(Ⅰ)当a=2时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;(Ⅱ)求函数f(x)的单调区间;(Ⅲ)若对任意的x∈[1,+∞),都有f(x)≥0成立,求a的取值范围.【分析】(Ⅰ)根据题意,当a=2时,求出函数的导数,计算可得f(1)与f′(1)的值,由导数的几何意义分析可得切线的方程,变形即可得答案;(Ⅱ)根据题意,求出函数的导数,对a的值进行分情况讨论,分析函数的单调性,综合即可得答案.(Ⅲ)对任意的x∈[1,+∞),都有f(x)≥0成立⇔(a+1)lnx≤12x2−12(x≥1)恒成立,当x>1时,lnx>0,原不等式化为:2(a+1)≤x2−1lnx恒成立⇔2(a+1)≤(x2−1lnx)min,令g(x)=x2−1lnx,利用导数法结合洛必达法则知,g(1+)=(x2−1)′(lnx)′|x=1=2x1x|x=1=2,解不等式2(a+1)≤2,即可求得答案.【解答】解:(I)当a=2时,f(x)=12x2−3lnx−12的定义域为(0,+∞),f′(x)=x−3 x,∴f′(1)=﹣2,又f(1)=0,∴曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为:y﹣0=﹣2(x﹣1),即2x+y﹣2=0;(II)f′(x)=x−a+1 x,当a+1≤0,即a≤﹣1时,f'(x)>0,f(x)在区间(0,+∞)单调递增;当a+1>0,即a>﹣1时,f′(x)=x−a+1x在区间(0,+∞)单调递增;令f′(x)=0,得x=√a+1,当0<x <√a +1时,f '(x )<0,函数f (x )在区间(0,√a +1)单调递减; 当x >√a +1时,f '(x )>0,函数f (x )在区间(√a +1,+∞)单调递增; 综上,当a ≤﹣1时,函数f (x )的增区间是(0,+∞);当a >﹣1时,函数f (x )的减区间是(0,√a +1),函数f (x )增区间是(√a +1,+∞);(Ⅲ)对任意的x ∈[1,+∞),都有f (x )≥0成立⇔(a +1)lnx ≤12x 2−12(x ≥1)恒成立, 当x =1时,0≤0成立,此时a ∈R ;①当x >1时,lnx >0,原不等式化为:2(a +1)≤x 2−1lnx 恒成立⇔2(a +1)≤(x 2−1lnx )min,令g (x )=x 2−1lnx , 则g ′(x )=2x⋅lnx−1x (x 2−1)(lnx)2=2x⋅lnx−x+1x(lnx)2,再令h (x )=2xlnx ﹣x +1x(x >1), 则h ′(x )=2(1+lnx )﹣1+1x 2=2lnx +1+1x2>0, ∴h (x )=2xlnx ﹣x −1x (x >1)在区间(1,+∞)单调递增, ∴h (x )>h (1)=0,即g ′(x )>0,∴g (x )=x 2−1lnx 在区间1,+∞)单调递增,又当x →1+时,g (x )=x 2−1lnx 的分子与分母均趋近于0,由洛必达法则知,g (1+)=(x 2−1)′(lnx)′|x=1=2x1x|x =1=2,∴2(a +1)≤2, ∴a ≤0②综合①②知,a ≤0.例7.已知函数f (x )=a (lnx ﹣x 2)﹣(a 2﹣2)x (1)讨论f (x )的单调性;(2)若存在实数x 1,x 2,使f (x 1)•f (x 2)<0,求实数a 的范围. 【分析】(1)求导,分类讨论即可求得单调性情况;(2)分a =0,a <0及a >0三种情况讨论即可求得实数a 的取值范围. 【解答】解:(1)函数的定义域为(0,+∞),f′(x)=−1x (ax −1)(2x +a),当a=0时,f′(x)=2>0,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增;当a≠0时,令f′(x)=0,解得x=1a或x=−a2,当a>0时,函数f(x)在(0,1a)上单调递增,在(1a,+∞)单调递减;当a<0时,函数f(x)在(0,−a2)上单调递减,在(−a2,+∞)单调递增.(2)当a=0时,f(x)=2x>0,不符合题意;当a>0时,由(1)知,f(x)max=f(1a)=−(lna−1a2+1),由g(a)=lna−1a2+1在(0,+∞)上单调递增,且g(1)=0可知,①当a≥1时,由(1)知,f(x)max≤0,此时f(x)≤0恒成立,不符合题意;②当0<a<1时,f(x)max=f(1a)>0,由常见不等式可知,lnx<x,而x<(a+1)x,故lnx<(a+1)x,即lnx﹣ax<x,∴alnx﹣a2x<ax,由f(x)=alnx﹣ax2﹣a2x+2x<ax﹣ax2+2x=﹣x(ax﹣a﹣2)=0有,x=2a+1,即f(2a+1)<0,∴存在x1=1a,x2=2a+1,使得f(x1)•f(x2)<0,满足题意;当a<0时,由(1)知,f(x)min=f(−a2)=a[ln(−a2)+a24−1],由ℎ(a)=ln(−a2)+a24−1在(﹣∞,0)上单调递减,且h(﹣2)=0知,当﹣2≤a<0时,f(x)≥0恒成立,不满足题意;当a<﹣2时,f(x)min=f(−a2)<0,由常见不等式可知,lnx<x,x<(1−2a)x,故lnx<(1−2a)x,则alnx+2x>ax,由f(x)=alnx﹣ax2﹣a2x+2x>ax﹣ax2﹣a2x=﹣ax(x+a﹣1)=0,得x=1﹣a,即f(1﹣a)>0,∴存在x1=−a2,x2=1−a,使得f(x1)•f(x2)<0,满足题意;综上所述,实数a的取值范围为(﹣∞,﹣2)∪(0,1).例8.已知函数f(x)=−12a(x﹣1)2+(x﹣2)e x(a>0).(1)讨论函数f(x)的单调性:(2)若关于x的方程f(x)+12a=0存在3个不相等的实数根,求实数a的取值范围.【分析】(1)先对函数求导,然后结合导数与单调性的关系对a进行分类讨论即可求解;(2)转化为相应的函数的交点问题,结合导数研究函数的特征,然后结合图象可求.【解答】解:(1)f′(x)=﹣a(x﹣1)+(x﹣1)e x=(x﹣1)(e x﹣a),∵a>0,由f′(x)=0可得x=1或x=lna,(i)当0<a<e时,1>lna,在(1,+∞),(﹣∞,lna)上,f′(x)>0,f(x)单调递增,在(lna,1)上,f′(x)<0,f(x)单调递减;(ii)当a=e时,lne=1,f′(x)>0在R上恒成立,即f(x)在R上单调递增;(iii)当a>e时,lna>1,在(lna,+∞),(﹣∞,1)上,f′(x)>0,f(x)单调递增,在(1,lna)上,f′(x)<0,f(x)单调递减;(2)∵f(x)+12a=−12ax2+ax+(x−2)e x=(x﹣2)(e x−12ax)=0有3个实数根,x=2显然是方程的一个解,故e x−12ax=0有2个实数根且x≠0,x≠2,即a=2e xx(x≠2),令g(x)=2e xx(x≠2),则g′(x)=2e x(x−1)x2,当x∈(﹣∞,0),(0,1)时,g′(x)<0,g(x)单调递减,当∈(1,2),(2,+∞),g′(x)>0,g(x)单调递增,当x<0时,g(x)<0,x=1时,g(x)取得极小值,g(1)=2e,又g(2)=e2,则2e<a<e2或a>e2.3.不含参研究例9.(1)证明函数y=e x﹣2sin x﹣2x cos x在区间(−π,−π2)上单调递增;(2)证明函数f(x)=e xx−2sinx在(﹣π,0)上有且仅有一个极大值点x0,且0<f(x0)<2.【分析】(1)对函数求导,判断即可;(2)求导,构造函数g(x),根据零点存在性定理,存在唯一零点x0∈(﹣π,−π2),根据题意,判断零点x0对应值f(x0)的取值范围,得出结论.【解答】解:(1)求导,y'=e x﹣2cos x﹣2(cos x﹣x sin x)=e x+2x sin x﹣4cos x,x∈(−π,−π2),因为e x>0,2x sin x>0,﹣4cos x>0,故y'>0,函数y在定义区间递增;(2)由f′(x)=e x(x−1)−2x2cosxx2,令g(x)=e x(x﹣1)﹣2x2cos x,g'(x)=x(e x+2x sin x﹣4cos x)当x∈(−π,−π2),由(1)得g'(x)<0,g(x)递减,由g(−π2)=e−π2(−π2−1)<0,g(﹣π)=8﹣e﹣π(1+π)>0,根据零点存在性定理,存在唯一零点x0∈(﹣π,−π2),g(x0)=0,当x∈(﹣π,x0)时,g(x)>0,f(x)递增;当x∈(x0,−π2)时,g(x)<0,f(x)递减,当x∈(−π2,0)时,f'(x)=e x(x−1)x2−2cosx<0,所以f(x)递减,故f(x)在(x0,0)为减函数,所以f(x)有唯一的极大值点x0,由f(x)在(x0,−π2)递减,得f(x0)>f(−π2)=e−π2−π2+2=−1π2⋅eπ2+2>0,又f(x0)=e x0x o−2sinx0,当x0∈(﹣π,−π2)时,e x ox0∈(﹣1,0),0<﹣2sin x0<2,故f(x0)<2,综上,命题成立.例10.已知函数f(x)=(x﹣lnx﹣1)•e ax,其中a≥0.(Ⅰ)当a=1时,求f(x)的单调区间;(Ⅱ)当函数f(x)在区间(12,+∞)上有且只有2个极值点时,求a的取值范围.【分析】(I)把a=1代入,构造函数g(x),根据单调性判断即可;(II)由f'(x)=[a(x﹣lnx﹣1)+1−1x]eax,其中e ax>0,且f'(x)=0,设h(x)=a(x﹣lnx﹣1)+1−1x,对h'(x)分类讨论,判断h(x)的零点,进而判断f(x)的极值点,得出结论.【解答】解:(I )易知函数f (x )的定义域为(0,+∞), 当a =1时,f '(x )=(x −1x −lnx )e x ,又e x >0,设g (x )=x −1x −lnx ,则g '(x )=1+1x 2−1x =x 2−x+1x 2>0恒成立,所以g (x )在(0,+∞)单调递增,又g (1)=0,当x ∈(0,1)时,f '(x )<0,当x ∈(1,+∞)时,f '(x )>0; 故函数f (x )在(0,1)单调递减;(1,+∞)单调递增;(Ⅱ)由f '(x )=[a (x ﹣lnx ﹣1)+1−1x]e ax ,其中e ax >0,且f '(x )=0, 设h (x )=a (x ﹣lnx ﹣1)+1−1x , 即h (1)=0,又h '(x )=a (1−1x )+1x 2=ax 2−ax+1x 2, ①当a =0时,h '(x )>0,h (x )在(12,+∞)单调递增,所以x ∈(12,+∞)时h (x )<0,当x ∈(1,+∞)时h (x )>0;即f (x )在区间上有且只有1个极值点x =1,故不满足题意; ②当a ≠0时,h '(x )=0,得ax 2﹣ax +1=0,△=a 2﹣4a , 当0<a ≤4时,△≤0,此时h '(x )>0在(12,+∞)恒成立,h (x )递增,不可能有两个极值点,故也不满足题意. 当a >4时,△>0,设ax 2﹣ax +1=0的两根为m ,n (m <n ), 由m +n =1,mn =1a>0,得0<m <12<n <1,则x ∈(12,n )时,h '(x )<0,h (x )递减;x ∈(n ,+∞)时,h '(x )>0,h (x )递增又h (1)=0,故h (n )<h (1)=0,h (12)=a (ln 2−12)﹣1,(i )当a (ln 2−12)﹣1≤0,即4<a ≤22ln2−1时,则x ∈(12,1)时,f '(x )<0,f (x )递减,x ∈(1,+∞)时,f '(x )>0,f (x )递增; 即f (x )在区间(12,+∞)上有且只有1个极值点x =1,故不满足题意.(ii )当a (ln 2−12)﹣1>0,即a >22ln2−1时, 因为x ∈(12,n )时,h (x )递减,h (n )<0,故存在x 0∈(12,n )使得h (x 0)=0,当x ∈(12,x 0)时,h (x )>0,f (x )递增;当x ∈(x 0,1)时,h (x )<0,f (x )递减;当x ∈(1,+∞)时,h (x )>0,f (x )递增; 此时f (x )有且只有2个极值点x =1和x =x 0,故满足题意; 综上可得,符合条件的a 的取值范围为(22ln2−1,+∞).例11.设函数f(x)=x 22+√2xcosx −√2sinx . (1)讨论f (x )在[﹣π,π]上的单调性; (2)证明:f (x )在R 上有三个零点.【分析】(1)利用导数的正负可求函数的单调区间.(2)结合函数的单调性和零点存在定理可证明f (x )在[﹣π,π]上有3个零点,再构建新函数可证明f (x )在(﹣∞,π)及(π,+∞) 上没有零点.【解答】解:(1)f′(x)=x +√2cosx −√2xsinx −√2cosx =√2x(√22−sinx), 由f ′(x )=0,x ∈[﹣π,π],得x =0,π4,3π4, 当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表,x [﹣π,0)0 (0,π4) π4(π4,3π4) 3π4(3π4,π] f ′(x ) ﹣ 0 + 0 ﹣ 0 + f (x )↘极小值↗极大值↘极小值↗∴f (x )的单调递减区间为[−π,0),(π4,3π4),单调递增区间为(0,π4),(3π4,π]; (2)证明:当x ∈[﹣π,π],由(1)得,f (x )的极小值分别为f(0)=0,f(3π4)<f(π2)=π28−√2<0; 极大值f(π4)>f(0)=0,又f(π)=π22−√2π>0,∴f (x )在[﹣π,0]上仅有一个零点0,在(0,3π4),(3π4,π]上各有一个零点, 当x <﹣π时,f(x)≥x 22+√2x −√2sinx ,令g(x)=x 22+√2x −√2sinx ,则g′(x)=x +√2−√2cosx ,显然当x ∈(−3π2,−π)时,g ′(x )单调递增,g′(x)<g′(−π)=2√2−π<0; 当x ∈(−∞,−3π2]时,g′(x)≤−3π2+2√2<0,;从而x<﹣π时,g′(x)<0,g(x)单调递减,因此g(x)>g(−π)=π22−√2π>0,即f(x)≥g(x)>0,∴f(x)在(﹣∞,﹣π)上无零点;当x>π时,f(x)≥x22−√2x−√2sinx,令ℎ(x)=x22−√2x−√2sinx,则ℎ′(x)=x−√2−√2cosx,显然当x∈(π,3π2)时,−√2cosx>0,h′(x)>0;当x∈[3π2,+∞)时,ℎ′(x)≥3π2−2√2>0;从而x>π时,h′(x)>0,h(x)单调递增,因此ℎ(x)>ℎ(π)=π22−√2π>0,即f(x)≥h(x)>0,∴f(x)在(π,+∞)上无零点;综上,f(x)在R上有三个零点.三、导数求参数取值范围例1.已知函数f(x)=(12x2+ax)lnx−14x2﹣ax.(1)求函数f(x)的极值;(2)若f(x)>0对x>1恒成立,求a的取值范围.【分析】(1)先对函数求导,然后结合a的范围取得导数的符号,进而可求函数的单调性,即可求解极值;(2)结合(1)中单调性的讨论,不等式的恒成立问题可转化为求解函数的最值或范围问题,可求.【解答】解:(1)函数的定义域(0,+∞),f ′(x )=(x +a )lnx , ①a ≥0时,x +a >0,当0<x <1时,f ′(x )<0,函数单调递减,当x >1时,f ′(x )>0,函数单调递增, 故当x =1时,函数取得极小值f (1)=−14−a ; ②当﹣1<a <0时,0<x <﹣a 时,f ′(x )>0,函数单调递增,﹣a <x <1时,f ′(x )<0,函数单调递减,当x >1时,f ′(x )>0,函数单调递增,故当x =﹣a 时,函数取得极小值f (﹣a )=3a 24−12a 2ln(−a),当x =1时,函数取得极大值f (1)=﹣a −14;③a =﹣1时,0<x <1时,f ′(x )>0,函数单调递增,x >1时,f ′(x )>0,函数单调递增,即函数为单调函数,没有极值;④当a <﹣1时,0<x <1时,f ′(x )>0,函数单调递增,﹣a >x >1时,f ′(x )<0,函数单调递减,x >﹣a 时,f ′(x )>0,函数单调递增,故当x =1时,函数取得极大值f (1)=﹣a −14,当x =﹣a 时,函数取得极小值f (﹣a )=3a 24−12a 2ln(−a),综上可得,a ≥0时,函数极小值f (1)=−14−a ,没有极大值; a =﹣1时,没有极值;﹣1<a <0时,函数极小值f (﹣a )=3a 24−12a 2ln(−a),函数取得极大值f (1)=﹣a −14; a <﹣1时,函数极大值f (1)=﹣a −14,当x =﹣a 时,函数极小值f (﹣a )=3a 24−12a 2ln(−a);(2)由(1)可得,当a ≥﹣1时,f (x )在[1,+∞)上单调递增,x >1时,f (x )>f (1),由f (1)=﹣a −14>0可得a ≤−14, 所以﹣1≤a ≤−14,当a <﹣1时,由题意可知,只要f (﹣a )=3a 24−12a 2ln(−a)>0,化简可得,ln (﹣a )<32,即a >﹣e 32,所以﹣e 32<a<﹣1,综上可得a的范围(﹣e 32,−14].例2.已知函数f(x)=lnx﹣ax+a,a∈R.(1)求f(x)的单调区间;(2)当x≥1时,恒有g(x)=(x+1)f(x)﹣lnx≤0恒成立,求a的取值范围..【分析】(1)先对函数求导,然后结合导数与单调性的关系对a进行分类讨论,确定导数的符号,进而可求函数的单调性;(2)结合导数可研究函数g(x)的单调性,然后结合函数的性质及零点判定定理可求.【解答】解(1)函数的定义域(0,+∞),f′(x)=1x−a=1−axx,(i)当a≤0时,f′(x)>0恒成立,f(x)在(0,+∞)上单调递增,(ii)当a>0时,由f′(x)>0可得,0<x<1a,此时函数单调递增,由f′(x)<0可得,x>1a,此时函数单调递减,(2)当x≥1时,g(x)=(x+1)(lnx﹣ax+a)﹣lnx=xlnx﹣ax2+a,g′(x)=lnx+1﹣2ax,令h(x)=lnx+1﹣2ax,则h′(x)=1x−2a,(i)当a≤0时,h′(x)>0恒成立,h(x)在[1,+∞)上单调递增,h(x)≥h(1)=1﹣2a>0,即g′(x)》0,故g(x)在[1,+∞)上单调递增,g(x)≥g(1)=0,不合题意;(ii)当0<a<12时,h(x)在[1,12a]上单调递增,h(x)≥h(1)=1﹣2a>0,此时g(x)在[1,12a]上单调递增,所以g(12a)>g(1)=0,不合题意;(iii)当a≥12时,h′(x)≤0,h(x)在[1,+∞)上单调递减,所以h(x)≤h(1)=1﹣2a<0,故g′(x)≤0,所以g(x)在[1,+∞)上单调递减,所以g(x)≤g(1)=0,所以g(x)≤0恒成立.例3.已知函数f(x)=2e x+a2e x−ax.(1)讨论f(x)的单调性;(2)若f(x)≥0,求实数a的取值范围.【分析】(1)先求出导函数f'(x),在对a分情况讨论即可得到f(x)的单调性;(2)若f(x)≥0恒成立,则f(x)的最小值大于等于0,结合第(1)问的函数f(x)的单调性,即可求出a的取值范围.【解答】解:(1)函数f(x)的导函数为f′(x)=1e x(e x−a)(2e x+a),当a=0时,函数f(x)在(﹣∞,+∞)单调递增;当a>0时,函数f(x)在(﹣∞,lna)上单调递减,在(lna,+∞)上单调递增;当a<0时,函数f(x)在(−∞,ln(−a2))上单调递减,在(ln(−a2),+∞)上单调递增.(2)当a=0时,函数f(x)=2e x,显然f(x)>0,满足题意,当a>0时,∵f(x)≥0恒成立,∴f(x)的最小值f(lna)=2a+a﹣alna=a(3﹣lna)≥0,解得:0<a≤e3,当a<0时,∵f(x)≥0恒成立,∴f(x)的最小值f(ln(−a2))=−a−2a−aln(−a2)=−a(3+ln(−a2))≥0,解得:a≤−2e3.综上所述,a的取值范围为(−∞,−2e3]∪[0,e3].例4.已知函数f(x)=(x﹣1)lnx+ax2+(1﹣a)x﹣1.(1)当a=﹣1时,判断函数的单调性;(2)讨论f(x)零点的个数.【分析】(1)把a=﹣1代入后对函数求导,然后结合导数与单调性的关系即可求解函数的单调性;(2)先对函数求导,然后结合导可判断函数的单调性,然后结合函数的性质及零点判定定理即可求解.【解答】解:(1)a=﹣1时,f(x)=(x﹣1)lnx﹣x2+2x﹣1,f′(x)=lnx−2x−1x+3,令h(x)=f′(x)=lnx−2x−1x+3,则ℎ′(x)=1x−2+1x2=(2x+1)(1−x)x2,易得函数h(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,故h(x)≤h(1)=0即f′(x)≤0,所以f(x)在(0,+∞)上单调递减;(2)由f(x)=(x﹣1)lnx+ax2+(1﹣a)x﹣1可得f(1)=0,即x=1为函数f(x)的一个零点,设g(x)=lnx+ax+1,则f(x)的零点个数即为g(x)的不为1的零点个数加上1,(i)当a=﹣1时,由(1)知f(x)单调递减,且x=1是f(x)的零点,故f(x)有且只有1个零点1;(ii)当a≥0时,g(x)单调递增且g(1)>0,g(x)=lnx+ax+1<2(x−1)x+1+ax+1=ax2+(a+3)x−1x+1,0<x<1,因为ax2+(a+3)x﹣1<(a+4)x2+(a+3)x﹣1=[(a+4)x﹣1](x+1),所以g(1a+4)<0,综上可知,g(x)在(0,+∞)上有1个零点且g(1)=9,所以f(x)有2个零点(iii)又g′(x)=ax+1x,所以当﹣1<a<0时,g(x)在(0,−1a)上单调递增,在(−1a,+∞)上单调递减,故g(x)的最大值g(−1a)=ln(−1a)>0,又g(x)<2(x−1)x+1+ax+1<2(x−1)x+1+1=0,且g(13)<0,g(1e)=ae<0,所以g(x)在(0,−1a)上有1个零点,在(−1a,+∞)上有1个零点且x=0也是零点,此时f(x)共有3个零点,(iv)又g′(x)=ax+1x,所以当a<﹣1时,g(x)在(0,−1a)上单调递增,在(−1a,+∞)上单调递减,故g(x)的最大值g(−1a)=ln(−1a)<0,故g(x)没有零点,此时f(x)只有1个零点,综上可得,当a≤﹣1时,f(x)有1个零点;当﹣1<a<0时,f(x)有3个零点,当a ≥0时,f(x)有2个零点.例5.已知函数f(x)=(x2+ax+1)e x.(1)讨论f(x)的单调性;(2)若函数g(x)=(x2+1)e x﹣mx﹣1在[﹣1,+∞)有两个零点,求m的取值范围.【分析】(1)先对函数求导,然后结合导数与单调性的关系即可求解;(2)结合导数判断单调性,然后结合零点判定定理即可求解.【解答】解:(1)f′(x)=e x[x2+(a+2)x+(a+1)]=e x(x+1)[x+(a+1)],①当a=0时,f′(x)=e x(x+1)2≥0,即f(x)在[﹣1,+∞)上单调递增,②当a>0时,x∈(﹣∞,1),f′(x)>0,函数单调递增,当x∈(1,a+1)时,f′(x)<0,函数单调递减,当x∈(a+1,+∞)时,f′(x)>0,函数单调递增,③当a<0时,x∈(﹣∞,1+a),f′(x)>0,函数单调递增,当x∈(a+1,1)时,f′(x)<0,函数单调递减,当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,函数单调递增,(2)g′(x)=(x2+2x+1)e x﹣m,(i)当m≤0时,g′(x)≥0恒成立,g(x)在[﹣1,+∞)上单调递增,最多一个零点,不符合题意;(ii)当m>0时,令h(x)=(x2+2x+1)e x﹣m,则h′(x)=(x2+4x+3)e x≥0恒成立,故g′(x)在[﹣1,+∞)上单调递增,因为g′(﹣1)=﹣m<0,x→+∞时,g′(x)>0,由零点判定定理可知,一定存在唯一的x0使得g′(x0)=0,且g(0)=0,①当x0=0时,即g′(0)=1﹣m=0,此时只有一个零点0,不合题意;②当x0>0时,即g′(0)=1﹣m<0,此时0为零点,满足有2个零点,m>1;③当x0<0,g′(0)=1﹣m>0,则0<m<1时,x=0为其中一个零点,若满足有2个零点,则必须f(﹣1+2e+m−1≥0且0<m<1,解可得1>m≥1−2 e,综上可得,m>1或1>m≥1−2 e.例6.已知函数f(x)=ln ex2−ax,g(x)=x−4ax,(1)求函数f(x)的极值点;(2)当a>0时,当函数h(x)=f(x)﹣g(x)恰有三个不同的零点,求实数a的取值范围.【分析】(1)求导,分a≤0及a>0讨论即可得出结论;(2)对函数h (x )求导,分类讨论结合零点存在性定理即可得出结论. 【解答】解:(1)因为f(x)=ln ex2−ax ,所以f(x)=ln x2−ax +1, 所以f′(x)=2x ×12−a =1x −a =1−axx, 当a ≤0时,f '(x )>0,所以函数f (x )无极值点; 当a >0时,令f '(x )=0,解得x =1a . 由{f′(x)>0x >0,解得0<x <1a ;由{f′(x)<0x >0,解得x >1a .故函数f (x )有极大值点1a,无极小值点. 综上,当a ≤0时,函数f (x )无极值点;当a >0时,函数f (x )有极大值点1a ,无极小值点.(2)当a >0时,ℎ(x)=f(x)−g(x)=ln x 2−ax +4ax (x >0), 所以ℎ′(x)=1x −a −4a x 2=−ax 2+x−4ax 2(x >0), 设k (x )=﹣ax 2+x ﹣4a ,则△=1﹣16a 2,①当{△≤0a >0即a ≥14时,h '(x )≤0,所以h (x )在(0,+∞)单调递减,所以h (x )不可能有三个不同的零点;②当{△>0a >0即0<a <14时,k (x )有两个零点x 1=1−√1−16a 22a ,x 2=1+√1−16a 22a ,所以x 1>0,x 2>0.又因为k (x )=﹣ax 2+x ﹣4a 开口向下,当0<x <x 1时,k (x )<0,∴h '(x )<0,所以h (x )在(0,x 1)上单调递减; 当x 1<x <x 2时,k (x )>0,∴h '(x )>0,所以h (x )在(x 1,x 2)上单调递增; 当x >x 2时,k (x )<0,∴h '(x )<0,所以h (x )在(x 2,+∞)上单调递减. 因为ℎ(2)=ln1−2a +4a2=0,又x 1x 2=4,所以x 1<2<x 2,∴h (x 1)<h (2)=0<h (x 2). ∵ℎ(1a2)=ln12a 2−a ⋅1a2+4a 1a 2=−ln2−2lna −1a +4a 3, 令m(a)=−ln2−2lna −1a +4a 3,则m′(a)=−2a +1a 2+12a 2=12a 4−2a+1a 2>1−2a a2>0.所以m(a)在(0,14)单调递增,所以m(a)<m(14)=−ln2−2ln(14)−4+4(14)3=3ln2−4+116<0,即ℎ(1a2)<0.由零点存在性定理知,h(x)在区间(x2,1a2)上有唯一的一个零点x0.∵ℎ(x0)+ℎ(4x0)=ln x02−ax0+4a x+ln(12⋅4x)−a⋅4x+4a4x0=0,又h(x0)=0,所以ℎ(4x0)=0.所以0<4x0<x1,所以h(x)在区间(0,x1)上有唯一的一个零点4x0,故当0<a<14时,h(x)存在三个不同的零点4x0,2,x0.故实数a的取值范围是(0,14 ).例7.已知函数f(x)=12x2−(m+1)x+mlnx,m∈R,g(x)=exx.(1)求g(x)的极值;(2)若对任意的x1,x2∈[2,4](x1≠x2),当x1<x2时,f(x1)﹣f(x2)<|g(x1)﹣g (x2)|恒成立,求实数m的最大值;(3)若函数f(x)恰有两个不相等的零点,求实数m的取值范围.【分析】(1)利用导数即可求出函数g(x)的极值;(2)由(1)可知f(x1)﹣f(x2)<|g(x1)﹣g(x2)|,等价于f(x1)﹣f(x2)<g(x2)﹣g(x1),即f(x2)+g(x2)>f(x1)+g(x1),设h(x)=f(x)+g(x)=12x2+mlnx−(m+1)x+exx,则h(x)在[2,4]为增函数,所以h'(x)≥0 在(2,4)上恒成立,再通过分离参数的方法把恒成立问题转化为最值问题,利用导数求出对应函数的最值即可.(3)函数f(x)=12x2−(m+1)x+mlnx,x∈(0,+∞),所以f'(x)=x﹣(m+1)+m x=(x−1)(x−m)x,再对m的值分情况讨论,结合函数的极值的大小确定函数的零点个数即可.【解答】解:(1)函数g(x)=e xx,定义域为{x|x≠0},∴g'(x)=e x(x−1)x2,令g'(x)=0,得x=1,列表如下:x(0,1)1(1,+∞)g'(x)﹣0+g(x)单调递减极小值单调递增∵g(1)=e,∴y=g(x)的极小值为e,无极大值;(2)∵x2>x1,由(1)可知f(x1)﹣f(x2)<|g(x1)﹣g(x2)|,等价于f(x1)﹣f (x2)<g(x2)﹣g(x1),即f(x2)+g(x2)>f(x1)+g(x1),设h(x)=f(x)+g(x)=12x2+mlnx−(m+1)x+exx,则h(x)在[2,4]为增函数,∴h'(x)=x﹣(m+1)+mx+ex(x−1)x2=x−1x(x−m+exx)≥0 在(2,4)上恒成立,∴m≤x+e xx恒成立,设v(x)=x+e xx,∵v'(x)=1+e x(x−1)x2>0 在(2,4)上恒成立∴v(x)在(2,4)上单调递增,∴v(x)在[2,4]上的最小值为v(2)=2+e2 2,∴m≤2+e2 2,∴m的最大值为2+e2 2;(3)函数f(x)=12x2−(m+1)x+mlnx,x∈(0,+∞),∴f'(x)=x﹣(m+1)+mx=(x−1)(x−m)x,①当0<m<1 时,当x∈(0,m)和(1,+∞)时,f'(x)>0,函数f(x)单调递增;当x∈(m,1)时,f'(x)<0,函数f(x)单调递减,所以f(x)的极大值为f(m)=12m2−(m+1)m+mlnm=−m22−m+mlnm<0,所以函数f(x)至多一个零点,②当m=1时,f'(x)=(x−1)2x≥0,f(x)在(0,+∞)上单调递增.所以函数f(x)至多一个零点,③当m>1时,当x∈(0,1)和(m,+∞)时,f'(x)>0,函数f(x)单调递增;当x∈(1,m)时,f'(x)<0,函数f(x)单调递减,所以f (x ) 的极大值为f (1)=12−(m +1)=−m −12<0,f (x )的极小值为f (m )<f (1)<0,所以函数f (x ) 至多有一个零点,④当m ≤0时,当x ∈(0,1)时,f '(x )<0,函数f (x )单调递减;当x ∈(1,+∞)时,f '(x )>0,函数f (x )单调递增, 所以f (x )min=f(1)=−m −12, (i ):当f (x )min=f(1)=−m −12≥0时,即m ≤−12时,函数f (x )至多一个零点, (ii ):当−12<m <0 时,f (x )min=f(1)=−m −12<0,且f (﹣m )=m [3m 2+1+ln(−m)]>0,所以存在x 1∈(﹣m ,1),使得f (x 1)=0,所以函数f (x ) 在(0,1)上有唯一的零点. 又f (e 2)=e 2(e 22−1)+(2−e 2)m >0,所以函数f (x )在(1,+∞)上有唯一的零点.(iii ):当m =0时,函数f (x )=12x 2−x =x (12x −1),在(0,+∞)上只有一个零点2,综上所述:函数f (x )恰有两个不相等的零点时,实数m 的取值范围为(−12,0).四、导数与不等式证明 1.作差构造例1.已知函数f (x )=e x ﹣ax ﹣1,a ∈R . (1)当a =2时,求函数f (x )的单调性; (2)设a ≤0,求证:x ≥0时,f (x )≥x 2. 【解答】(1)解:当a =2时,f (x )=e x ﹣2x ﹣1; f ′(x )=e x ﹣2;当f ′(x )=0时,x =ln 2;∴f (x )在(﹣∞,ln 2)上单调递减,在(ln 2,+∞)上单调递增; (2)证明:令g (x )=f (x )﹣x 2;即证当x ≥0时,g (x )=f (x )﹣x 2=e x ﹣ax ﹣1﹣x 2≥0恒成立;g′(x)=e x﹣2x﹣a;令h(x)=g′(x),则h′(x)=e x﹣2;由第(1)问可知,h(x)min=h(ln2)=2﹣2ln2﹣a;∵a≤0;∴h(ln2)>0;∴g′(x)>0,即g(x)在[0,+∞)上单调递增;∴g(x)≥g(0)=0;∴当x≥0时,f(x)≥x2.例2.已知函数f(x)=2e x﹣ax﹣1(a∈R).(Ⅰ)若曲线y=f(x)在点x=0处的切线平行于x轴,求实数a的值;(Ⅱ)当a=1时,证明:f(x)≥x+1.【解答】(Ⅰ)f′(x)=2e x﹣a,∵曲线y=f(x)在点x=0处的切线平行于x轴,∴f′(0)=0,解得a=2;(Ⅱ)a=1时,f(x)=2e x﹣x﹣1≥x+1,即e x﹣x﹣1≥0,令g(x)=e x﹣x﹣1,g′(x)=e x﹣1,当x<0时,g′(x)<0,当x>0时,g′(x)>0,∴g(x)在(﹣∞,0)单调递减,在(0,+∞)单调递增,∴g(x)≥g(0)min=0,∴当a=1时,证明:f(x)≥x+1.例3.已知函数f(x)=e x﹣ax2+(2﹣e)x﹣1,且曲线y=f(x)在x=1处的切线方程为y =0.(1)求a的值;(2)证明:当x>0时,f(x)≥0.【解答】解:(1)f(x)=e x﹣ax2+(2﹣e)x﹣1的导数为f′(x)=e x﹣2ax+2﹣e,曲线y=f(x)在x=1处的切线方程为y=0,可得f(1)=e﹣a+2﹣e﹣1=0,且f′(1)=e﹣2a+2﹣e=0,解得a=1;(2)证明:由(1)知f(x)=e x﹣x2+(2﹣e)x﹣1,∴f′(x)=e x﹣2x+2﹣e,令函数φ(x)=f′(x),则φ′(x)=e x﹣2,当0<x<ln2时,φ′(x)<0,f′(x)单调递减;当x>ln2时,φ′(x)>0,f′(x)单调递增,又f′(0)=3﹣e>0,f′(1)=0,0<ln2<1,f′(ln2)<0,所以,存在x0∈(0,1),使得f′(x)=0,当x∈(0,x0)∪(1,+∞)时,f′(x)>0;当x∈(x0,1),f′(x)<0,故f(x)在(0,x0)上单调递增,在(x0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,又f(0)=f(1)=0,∴f(x)=e x﹣x2﹣(e﹣2)x﹣1≥0,当且仅当x=1时取等号.故当x>0时,f(x)≥0.例4.已知函数f(x)=32x2-ln x+3a2-1()ax(a∈R,且a≠0).(1)求函数f(x)的极值点;(2)当a<0时,证明:f(x)+52a2+a-1³0.【解答】解:(1)函数f(x)=x2﹣lnx+x(a∈R,且a≠0)的定义域为(0,+∞),f′(x)=3x﹣+=;①当a>0时,令f′(x)>0,得x>,令f′(x)<0,得0<x<,故f(x)在(0,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增,函数f(x)的极小值点为x=,②当a<0时,令f′(x)>0,得x>﹣a;令f′(x)<0,得0<x<﹣a,故f(x)在(0,﹣a)上单调递减,在(﹣a,+∞)上单调递增,函数f(x)的极小值点为x=﹣a;(2)证明:当a<0时,由(1)得,f(x)在(0,﹣a)上单调递减,在(﹣a,+∞)上单调递增,所以f(x)≥f(﹣a)=﹣a2﹣ln(﹣a)+1;所以f(x)+a2+a﹣1≥a2+a﹣ln(﹣a),令t=﹣a(t>0),则g(t)=t2﹣t﹣lnt(t>0),。
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(B) 8a 4b c (D) c
2
y f (x)
y f (x)
y f (x)
A
、设函数
可导,
的图象如图所示,则导函数
的图像可能为( )
y
y
y
y
y
O
xO
xO
xO
x
O
x
A
B
C
D
3、(2017 全国卷Ⅰ文 8)函数 y sin2x 的部分图像大致为( C) 1 cosx
4
4、函数 f x x ln | x | 的图像可能是( B )
确定 a 的值,并求此时曲线 y f (x) 在点 (1, f (1)) 处的切线方程 a 0 , 3x ey 0
1、函数 f (x) cos2
x
在点
(,
1
)
处的切线方程为___
x
y
1
0 _____
42
24
2、过 f (x) x3 3x2 2x 5 图像上一个动点作函数的切线,则切线倾斜角的范围是
( B)
(A)①②
(B)③④
(C)①③
(D)①④
5
...........39 ..........40 ..........42 ..........44 ..........45
1
导数
【高考命题规律】 2014 年理科高考考查了导数的几何意义,利用导数判断函数的单调性,利用导数求函数的最 值,文科考查了求曲线的切线方程,导数在研究函数性质中的运用;2015 年文理试卷分别涉及 到切线、零点、单调性、最值、不等式证明、恒成立问题;2016 文科考查了导数的几何意义, 理科涉及到不等式的证明,含参数的函数性质的研究,极值点偏移;2017 年高考考查了导数判 断函数的单调性,含参零点的分类讨论。近四年的高考试题基本形成了一个模式,第一问求解函 数的解析式,以切线方程、极值点或者最值、单调区间等为背景得到方程从而确定解析式,或者 给出解析式探索函数的最值、极值、单调区间等问题,较为简单;第二问均为不等式相联系,考 查不等式恒成立、证明不等式等综合问题,难度较大。预测 2018 年高考导数大题以对数函数、指数函数、反比例函数以及一次函数、二次函数中的两 个或三个为背景,组合成一个函数,考查利用导数研究函数的单调性与极值及切线,不等 式结合考查恒成立问题,另外 2016 年全国卷 1 理考查了极值点偏移问题,这一变化趋势 应引起考生注意。
导数综合讲义
第 1 讲 导数的计算与几何意义 第 2 讲 函数图像 第 3 讲 三次函数 第 4 讲 导数与单调性 第 5 讲 导数与极最值 第 6 讲 导数与零点 第 7 讲 导数中的恒成立与存在性问题 第 8 讲 原函数导函数混合还原(构造函数解不等式) 第 9 讲 导数中的距离问题 第 10 讲 导数解答题
【基础知识整合】
1、导数的定义: f ' (x ) lim f (x0 x) f (x0 ) , f ' (x) lim f (x x) f (x)
0 x0
x
x0
x
2、导数的几何意义:导数值 f ' (x ) 是曲线 y f (x) 上点 (x , f (x )) 处切线的斜率
0
0
0
3、常见函数的导数: C ' 0 ; (xn )' nxn 1 ; (sin x)' cos x ; (cos x)' sin x ; (ln
x)'
1 x
;
(log
a
x)'
x
1 ln
a
;
(ex
)'
ex
;
(a
x
)'
a
x
ln
a
4、导数的四则运算:
(u
v)'
u
'
v'
;;
(u
v)'
uHale Waihona Puke vv'u;
u
(
)'
u
'v
2
v'u
vv
5、复合函数的单调性: f ' x (g (x)) f ' (u)g ' (x)
6、导函数与单调性:求增区间,解 f ' (x) 0 ;求减区间,解 f ' (x) 0
2
第 1 讲 导数的计算与几何意义 (2016 全国卷 1 理 16)若直线 y kx b 是曲线 y ln x 2 的切线,也是曲线 y ln(x 1)
的切线,则 b __________1 ln 2
1
(2015 全国卷 1 理 21(1))已知函数 f (x) x3 ax ,当 a 为何值时, x 轴为曲线
2b
(A) (0, )
(B) (0,1)
(C) (0, 1 )
(D)[1, )
1 6、若曲线 y 2e
(C )
(A) 2
2 x2 与曲线 y a ln x 在它们的公共点 P(s, t) 处具有公切线,则实数 a
(B) 1
(C)1
(D) 2
2
7、函数 f (x) 是定义在 (0, ) 的可导函数,当 x 0 且 x 1 时, 2 f (x) xf ' (x) 0 ,若 x 1
_ [0, 2 )
3 [ 4 , ) ____
3、若一直线与曲线 y ln x 和曲线 x2 ay(a 0) 相切于同一点 P ,则 a __ 2e ___
4、两曲线 y x2 1 和 y a ln x 1 存在公切线,则正实数 a 的取值范围是__ (0, 2e) __
5、已知 a, b 为正实数,直线 y x a 与曲线 y ln(x b) 相切,则 a 2 的取值范围是(C)
3
4
y f (x) 的切线
a
4 (2015 安徽卷理 18(1))设 n N * , x 是曲线 y x2n2 1 在点 (1, 2) 处的切线与 x 轴交
n
点的横坐标,求数列{x } 的通项公式.
n
x n n n 1
(2015 重庆卷理 20(1))设函数 f (x) 3ax2 ax (a R) ,若 f (x) 在 x 0 处取得极值, ex
|x|
y
O
1
x
y x
y O
A
B
C
y xOx
D
5、函数
f
(x)
(x
1
)
cos
x(
x
,
x
0)
x
的图像可能为(D )
6、已知 f (x) 14 x 2 sin( 2 x) , f x 为 f x 的导函数,则 f x 的图像是( A )
7、下面四图都是在同一坐标系中某三次函数及其导函数的图像,其中一定不正确的序号是 .....
10.1 导数基础练习题 10.2 分离参数类 10.3 构造新函数类 10.4 导数中的函数不等式放缩 10.5 导数中的卡根思想 10.6 洛必达法则应用 10.7 先构造,再赋值,证明和式或积式不等式 10.8 极值点偏移问题 10.9 多元变量消元思想
10.10 导数解决含有 ln x 与 ex 的证明题(凹凸反转) 10.11 导数解决含三角函数式的证明 10.12 隐零点问题 10.13 端点效应 10.14 其它省市高考导数真题研究
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若函数在 f (x) 在区间 (a, b) 上是增函数 f ' (x) 0 在 (a, b) 上恒成立;若函 数在 f (x) 在区间 (a, b) 上是减函数 f ' (x) 0 在 (a, b) 上恒成立;若函数在 f (x) 在区间 (a, b) 上存在增区间 f ' (x) 0 在 (a, b) 上恒成立;若函数在 f (x) 在区间 (a, b) 上存在减区间 f ' (x) 0 在 (a, b) 上恒成立; 7、导函数与极值、最值:确定定义域,求导,解单调区间,列表,下结论 8、导数压轴题:强化变形技巧、巧妙构造函数、一定要多练记题型,总结方法
曲线 y f (x) 在 x 1 处的切线的斜率为 3 ,则 f (1) (C )
(A) 0
(B)1
4
(C) 3
(D) 1
8
5
3
第 2 讲 图像问题
1、己知函数 f x ax 3 bx 2 c ,其导数 f ' x 的图象如图所示,则函数 f x 的极大值
是( D )
(A) a b c (C) 3a 2b