(整理)函数的单调性与极值76094.

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函数的单调性和最值PPT精品课件

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函数单调性的定义可以通过函数的导数来判断。如果函数的导数大于0,则函数在该区间内单调递增;如 果函数的导数小于0,则函数在该区间内单调递减。
函数单调性的性质
函数单调性具有传递性,即如果函数 在区间I上单调递增,且在区间J上单 调递增,则函数在区间I和J的交集上 也是单调递增的。
函数单调性具有相对性,即如果函数 在区间I上单调递增,且另一个函数在 区间J上单调递增,则这两个函数在区 间I和J的交集上也是单调递增的。
求函数最值的方法
配方法:将函数进行配方,利用二次 函数的性质求最值。
导数法:求出函数的导数,令导数为 0,解出极值点,再比较区间端点和
极值点的函数值,得到最值。
判别式法:对于一些特殊的分式函数, 通过判别式法求最值。
实际问题的解决
利用函数的单调性和最值解决实际问 题,如最大利润、最小成本等问题。
通过建立数学模型,将实际问题转化 为数学问题,利用函数的单调性和最 值求解。
函数的拐点
定义
函数图像上凹凸性发生变化的点,即二阶导数由正变负或由负变正的点。
判断方法
求函数二阶导数,令其等于0,然后检查三阶导数在该点的符号,以确定函数在拐点左 侧是凹还是凸。
极值和拐点的应用
优化问题
通过找到函数的极值点,可以确定使目标函数 取得最大或最小值的自变量取值。
动态分析
拐点可以用于分析经济、物理等系统的变化趋 势和稳定性。
单调性在生活中的应用
单调性在经济学中有着广泛的应用,例如在股票价格、商品价格和供需关系等方面的分析中,可以利用单调性来判断市场的 变化趋势。
单调性在物理学中也有着重要的应用,例如在研究物体的运动规律、热量传递和电磁场等方面,可以利用单调性来分析物理 现象的变化趋势。

函数的单调性与极值 最值

函数的单调性与极值 最值

例8
判断函数 y = x − ln x 的单调性

函数的定义域为 (0,+∞ ) x −1 1 Q y′ = 1 − = x x 当 0 < x < 1 时数在 ( 0,1) 内单调减少。 单调减少。
内单调增加。 在 (1, +∞ ) 内单调增加。
x >1
时, y′ > 0,
y
f ( x1 )
( 2)
则称函数 f ( x )在区间 I上是单调减少的 ;
f ( x2 )
y = f ( x)
o
x1
x2
x
I
一、函数的单调性
y
2.判别方法 判别方法
y A y = f (x) B
y = f (x)
A
B
o
a
f ′( x ) ≥ 0
b
x
o a
f ′( x ) ≤ 0
b x
在区间(a,b)上单调上升 若 y = f (x)在区间 上单调上升 在区间(a,b)上单调下降 若 y = f (x)在区间 上单调下降
y
间断
∴ 单增区间为 (−∞, −2) , ( 2, +∞ ) 单减区间为 (−2, 0) , (0, 2)
x < ln(1 + x ) < x . 复习 证明当 x > 0 时, 1+ x 课本P124 课本 证法一设 f ( t ) = ln(1 + t ) t ∈ [0, x ]
足拉格朗日中值定理的条件. 则 f ( x ) 在 [0, x ]上满足拉格朗日中值定理的条件. 故
∴ 在(−∞ ,1]上单调增加; −∞ 上单调增加;
f ′( x ) < 0, ∴ 在[1,2]上单调减少; 上单调减少;

第三节函数的单调性与极值

第三节函数的单调性与极值

f ( x2 ) f ( x1 ). y f ( x )在[a , b]上单调增加 .
若在(a , b)内, f x2 ) f ( x1 ). y f ( x )在[a , b]上单调减少.
例1 解
判断函数 y ln x的单调性. 函数的定义域为 0,.
f ( x 0 x ) f ( x 0 ) ( 1 ) 证 0, f ( x0 ) lim
x 0
x
故f ( x0 x ) f ( x0 )与x异号,
当x 0时, 有f ( x0 x ) f ( x0 ) 0, 当x 0时, 有f ( x0 x ) f ( x0 ) 0,
函数的极大值与极小值统称为极值, 使函数取得极值的点称为极值点.
函数 f ( x) 2 x 3 9 x 2 12x 3
有极大值 f (1) 2和 极 小 值 f ( 2) 1, 点x 1, x 2是 函 数 f ( x )的 极 值 点 。
注1:极值是函数的局部性概念,与最值不同;
M
f ( 2) 1为f ( x )的极大值.
得驻点x1 1, x2 0, x3 1. (2)令 f ( x) 0, 2 2 (3) f ( x) 6( x 1)(5 x 1)
(4) f (0) 6 0 故极小值 f (0) 0
5 f ( 1 ) f ( 1 ) 0 , 第二充分条件失效。
(4) 求出各极值点处的函数 值.
例6 求函数 f ( x) x 3 3 x 2 9 x 5 的极值 . 解 (1) f ( x) 3 x 2 6 x 9 3( x 1)( x 3)

高等数学§3-3函数的单调性与极值-精品文档

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当 x0 时 ,导数不存在 .
y 3 x2
当 x 0 时, f ( x ) 0 , 在 ( ,0 ] 上单调减少;
当 0 x 时, f ( x ) 0 , 在 [0 , )上单调增加;
, ). 单调区间为 ( ,0] , [0
x 0 时 , 试证 x ln( 1 x ) 成立 . 例3 当
x 则 f(x ) . f ( x ) x ln( 1 x ), 证 设 1 x
f ( x ) 在 [ 0 , ) 上连续 , 且 ( 0 , ) 可导 f ( x ) 0 ,
f ( 0 ) 0 , 在 [0 , )上单调增加;
x ln( 1 x ) 0 ,即 当 x 0 时, x ln( 1 x ).
0 在 ( 0 , ) 内 , y ,
函数单调增加 .
定义:若函数在其定义域的某个区间内是单调 的,则该区间称为函数的单调区间.
导数等于零的点和不可导点,可能是单调区间 的分界点. 方法:
(x (x 用 方f 程 )0 的 根f 及 )不 存 在 的 点 数的符 . 号
来划分函 f(x ) 数 的 定 义, 区 然间 后判断区间
O x
y x3
定理2(极值存在的一阶充分条件)
在该邻域(x0可除外)可导, 设f (x)在x0的某邻域内连续,
x0为f (x)的驻点或使f (x) 不存在的点。
(i) 若当x < x0 时,f (x) > 0;当x > x0 时,f (x) < 0,
则 f (x0) 是f (x)的极大值;
f ( x ) f ( x ). 2 1
y f( x ) 在 [ a ,b ] 上单调减少 .

函数的单调性与极值点

函数的单调性与极值点

函数的单调性与极值点函数的单调性和极值点是数学中重要的概念,它们用于描述函数在定义域内的增减关系和取得最大值或最小值的点。

本文将详细介绍函数的单调性和极值点的概念,并探讨它们的性质及应用。

一、函数的单调性函数的单调性是指函数在定义域内的增减关系。

具体来说,如果对于定义域内的任意两个不同的自变量值x1和x2,当x1<x2时,函数值f(x1)<f(x2),则称函数为递增函数;当x1<x2时,函数值f(x1)>f(x2),则称函数为递减函数。

为了判断函数的单调性,我们可以计算函数的导数。

对于定义在区间(a, b)上的可导函数,如果在该区间内导函数始终大于零,则函数为递增函数;如果在该区间内导函数始终小于零,则函数为递减函数。

当导函数在某一点处等于零时,该点可能是函数的极值点。

二、函数的极值点函数的极值点是函数取得最大值或最小值的点。

极值点可以分为极大值点和极小值点。

如果在某一点的邻域内,函数在该点处的值大于(或小于)邻域内其他点的函数值,则该点为极大值点(或极小值点)。

为了确定函数的极值点,我们需要计算函数的导数。

首先求得函数的导函数,然后找到导函数为零的解,即导函数的根。

根据极值点的性质,导函数在极大值点或极小值点处的值为零。

因此,将导函数等于零的解代入原函数中,即可求得极值点的值。

需要注意的是,虽然导函数为零的点可能是函数的极值点,但并不是所有导函数为零的点都是极值点。

还需要进一步分析函数的横截点和导函数的符号变化,以确定这些点是否为极值点。

三、函数的单调性与极值点的应用函数的单调性和极值点在各个科学领域中有广泛的应用。

在经济学中,函数的单调性用于分析供需关系以及市场的变化趋势。

在物理学中,函数的单调性和极值点可以用于描述物体的运动规律和力学问题。

在统计学中,函数的单调性和极值点被用于拟合数据和分析数据的趋势。

此外,在优化问题中,函数的单调性和极值点也扮演着重要的角色。

通过研究函数的单调性和极值点,我们可以找到函数取得最大值或最小值的条件,并在实际问题中应用这些条件进行优化。

高等数学-函数的单调性与极值

高等数学-函数的单调性与极值

单调递增.
(2)如果在(, )内 ′ () < 0,那么函数()在[, ]上
单调递减.
3
01 函数单调性的判别法
注 (1)如果在(, )内, ′ () ≡ 0,由3.1节的推论1
可知,()在(, )内是一个常数函数;
(2)该定理中的闭区间换成开区间(包括无穷区间)
的内部取得,在区间的端点处不能取得极值.
12
02
函数的极值及其求法
极值的求法
定理3.7 (必要条件)设函数()在点0 可导,且在点
0 取得极值,那么 ′ (0 ) = 0.
注 (1)可导函数的极值点必定是驻点,但
y
驻点不一定是极值点,如3 点;
y =f ( x )
(2)连续函数的极值点还可能是使导数
不存在的点,如5 点;
(3)驻点和一阶导数不存在的点为可能
a x1
O x2 x3
x4
x5 x6 b
x
的极值点﹒
13
02
函数的极值及其求法
定理3.8 (极值存在的第一充分条件)设函数()在

点0 处连续,且在0 的某去心邻域(0 , )内可导.
(1)如果当 ∈ (0 − , 0 )时 ′ () > 0,当 ∈ 0 , 0 +
01 函数单调性的判别法
02 函数的极值及其求法
9
02
函数的极值及其求法
定义3.1
设函数()在0的任意,
(1)若() < (0 ),那么(0 )是()的一个极大值,
点 = 0 是()的一个极大值点;
(2)若() > (0 ),那么(0 )是()的一个极小值,
时 ′ () < 0,那么(0 )是函数()的极大值.

函数单调性和极值

函数单调性和极值
x 作舟 专业分享,敬请收藏
当e x 时有,lnx 1, 因此f (x) 1xl2nx 0. 从而f知 (x)lnx为严格单调减. 少函数
x
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6
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例2 讨论 y函 2x3数 3x21x2 的单 . 调性 解 所给函数的定义 (域 ,为 ).
y 6 ( x 2 x 2 ) 6 ( x 1 )x (2 ).
y -
0 + 不存在 -
y
1 (1,) 0+
可知所给函数严格单调增加区间为 (1,0)(,1, ). 严格单调减少区间为 (, 1)(,0,1).
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往往可以利用单调性证明不等式.其基本方法是: F(x)=f(x)-g(x)
如果F(x)满足下面的条件: (1)F(x0)0, ( 2 ) 当 x x 0 时 ,有 F ( x ) 0 . 则F 由 (x)为单调增, 加 当 x函 x0时 ,数 有 F(x可 )0, 知 即
由拉格朗日中值定理可知,至少存在一点
(x,x), 使得 1 2
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3
f ( x 2 ) f ( x 1 ) f () x 2 ( x 1 ).
由 ( a , b ) 内 于 x 2 x 1 , 因 有 在 ( x 2 x 1 ) 此 0 . 如(a 果 ,b )内 f(在 x ) 0 , 则必 f(x 2 ) 定 f(x 1 ) 0 有 , 即 f(x 1 )f(x 2 ) 0 . 由x1 于 ,x2为 a[ ] ,b上任因 意而 两 f(x表 )在 点 a明 [ ] ,,b

初中数学知识归纳函数的单调性与函数的极值

初中数学知识归纳函数的单调性与函数的极值

初中数学知识归纳函数的单调性与函数的极值初中数学知识归纳——函数的单调性与函数的极值函数是数学中的重要概念,它描述了一种元素之间的依赖关系。

而函数的单调性与函数的极值则是函数的两个重要性质。

本文将从数学角度详细解释函数的单调性与函数的极值的概念、性质以及它们在数学问题中的应用。

一、函数的单调性函数的单调性是指函数在定义域上的取值的增减性质。

具体说,对于一个定义在区间上的函数,如果其在区间内任意两个不同的点,函数值总是满足增加或减少的关系,则称该函数在该区间上是单调的。

函数的单调性分为单调递增和单调递减两种情况。

1. 单调递增函数的单调递增指的是在函数的定义域内,随着自变量的增加,函数值也逐渐增大。

例如,对于函数$f(x)$而言,如果对于区间$[a, b]$内的任意两个不同的实数$x_1$和$x_2$,当$x_1 < x_2$时,有$f(x_1) < f(x_2)$,则称函数$f(x)$在区间$[a, b]$上为单调递增。

2. 单调递减函数的单调递减指的是在函数的定义域内,随着自变量的增加,函数值逐渐减小。

例如,对于函数$f(x)$而言,如果对于区间$[a, b]$内的任意两个不同的实数$x_1$和$x_2$,当$x_1 < x_2$时,有$f(x_1) > f(x_2)$,则称函数$f(x)$在区间$[a, b]$上为单调递减。

函数的单调性在解决实际问题中具有重要作用,它可以帮助我们分析函数的性质和得出一些结论。

二、函数的极值函数的极值是指在函数的定义域内,函数取得的最大值或最小值。

极值点对应函数曲线上的极值。

1. 极大值函数的极大值是指函数在某个点上取得的最大值。

例如,对于函数$f(x)$而言,如果存在一个点$c$,使得在以$c$为中心的某个区间内,对于任意的$x$,都有$f(x) \leq f(c)$,则称函数$f(x)$在点$c$处有极大值。

2. 极小值函数的极小值是指函数在某个点上取得的最小值。

函数的单调性与极值

函数的单调性与极值

函数的单调性与极值在数学中,函数的单调性是指函数在定义域内的变化趋势。

它描述了函数图像是上升、下降还是具有其他类似的性质。

而函数的极值则表示函数在某个特定点上取得的最大值或最小值。

函数的单调性与极值是函数分析中常用的重要概念,可用于求解最优化问题、验证数学定理等。

一、函数的单调性函数的单调性分为递增和递减。

当函数随着自变量的增大而增大,或者随着自变量的减小而减小时,称为递增函数。

相反,当函数随着自变量的增大而减小,或者随着自变量的减小而增大时,称为递减函数。

我们以一些常见的函数类型为例,来说明函数的单调性:1. 线性函数:线性函数是指函数的表达式是一次方程的函数,即$f(x)=ax+b$,其中$a$和$b$是常数。

线性函数的单调性取决于斜率$a$的正负性。

当$a>0$时,函数递增;当$a<0$时,函数递减。

2. 幂函数:幂函数是指函数的表达式是$x$的幂次方,即$f(x)= x^n$,其中$n$是常数。

当$n>0$且$n$是奇数时,函数是递增的;当$n>0$且$n$是偶数时,函数是递减的。

3. 指数函数:指数函数是指函数的表达式是以常数为底数的指数函数,即$f(x)=a^x$,其中$a$是常数且$a>0$且$a\neq1$。

当$a>1$时,函数递增;当$0<a<1$时,函数递减。

4. 对数函数:对数函数是指函数的表达式是对数函数,即$f(x)=\log_a x$,其中$a$是常数且$a>0$且$a\neq1$。

当$a>1$时,函数递增;当$0<a<1$时,函数递减。

二、函数的极值函数的极值包括最大值和最小值。

当函数在某个点上取得最大值时,称为函数的最大值;当函数在某个点上取得最小值时,称为函数的最小值。

极值点也被称为驻点。

函数的极值可以通过求导数的方法来获得。

首先,求函数的导数,然后令导数等于零,解方程得到极值点的横坐标。

进一步,通过二阶导数的正负性来判断极值点的类型。

(完整版)函数的单调性与最值(含例题详解)

(完整版)函数的单调性与最值(含例题详解)

函数的单调性与最值一、知识梳理1.增函数、减函数一般地,设函数f (x )的定义域为I ,区间D ⊆I ,如果对于任意x 1,x 2∈D ,且x 1<x 2,则 有:(1)f (x )在区间D 上是增函数⇔f (x 1)<f (x 2); (2)f (x )在区间D 上是减函数⇔f (x 1)>f (x 2). 2.单调区间的定义若函数y =f (x )在区间D 上是增函数或减函数,则称函数y =f (x )在这一区间上具有(严格 的)单调性,区间D 叫做y =f (x )的单调区间. 3.函数的最值注意:1.函数的单调区间是指函数在定义域内的某个区间上单调递增或单调递减.单调区间 只能用区间表示,不能用集合或不等式表示;如有多个单调区间应分别写,不能用并集 符号“∪”联结,也不能用“或”联结.2.两函数f (x ),g (x )在x ∈(a ,b )上都是增(减)函数,则f (x )+g (x )也为增(减)函数,但 f (x )·g (x ),()1f x 等的单调性与其正负有关,切不可盲目类比. [试一试]1.下列函数中,在区间(0,+∞)上为增函数的是( ) A .y =ln(x +2)B .y =-x +1C .12xy ⎛⎫= ⎪⎝⎭D .y =x +1x解析:选A 选项A 的函数y =ln(x +2)的增区间为(-2,+∞),所以在(0,+∞)上一定是增函数.2.函数f (x )=x 2-2x (x ∈[-2,4])的单调增区间为______;f (x )max =________. 解析:函数f (x )的对称轴x =1,单调增区间为[1,4],f (x )max =f (-2)=f (4)=8. 答案:[1,4] 8二、方法归纳1.判断函数单调性的四种方法(1)定义法:取值、作差、变形、定号、下结论;(2)复合法:同增异减,即内外函数的单调性相同时,为增函数,不同时为减函数; (3)图像法:如果f (x )是以图像形式给出的,或者f (x )的图像易作出,可由图像的直观性 判断函数单调性.(4)导数法:利用导函数的正负判断函数单调性. 2.求函数最值的五个常用方法(1)单调性法:先确定函数的单调性,再由单调性求最值.(2)图像法:先作出函数的图像,再观察其最高点、最低点,求出最值.(3)换元法:对比较复杂的函数可通过换元转化为熟悉的函数,再用相应的方法求最值. (4)基本不等式法:先对解析式变形,使之具备“一正二定三相等”的条件后用基本不 等式求出最值.(5)导数法:先求导,然后求出在给定区间上的极值,最后结合端点值,求出最值. 提醒:在求函数的值域或最值时,应先确定函数的定义域. [练一练]1.下列函数中,既是偶函数又在区间(0,+∞)上单调递减的是( ) A .y =1xB .y =e -x C .y =-x 2+1 D. y =lg|x |答案:C2.函数f (x )=1x 2+1在区间[2,3]上的最大值是________,最小值是________.答案:15 110三、考点精练考点一 求函数的单调区间1、函数()()5log 21f x x =+的单调增区间是________. 解析:要使()5log 21y x =+有意义,则210x +>,即12x >-,而5log y u =为()0,+∞ 上的增函数,当12x >-时,u =2x +1也为R 上的增函数,故原函数的单调增区间是 1,2⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭.答案:1,2⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭2.函数y =x -|1-x |的单调增区间为________.解析:y =x -|1-x |=1,121,1x x x ≥⎧⎨-<⎩作出该函数的图像如图所示.由图像可知,该函数的单调增区间是(-∞,1]. 答案:(-∞,1]3.设函数y =f (x )在(),-∞+∞内有定义.对于给定的正数k ,定义函数()()()(),,k f x f x k f x k f x k⎧≤⎪=⎨>⎪⎩取函数()2xf x -=,当k =12时,函数()k f x 的单调递增区间为( )A .(-∞,0)B .(0,+∞)C .(-∞,-1)D .(1,+∞)解析:选C 由f (x )>12,得-1<x <1.由f (x )≤12,得x ≤-1或x ≥1.所以()122,11,1122,1x x x f x x x -⎧≥⎪⎪=-<<⎨⎪⎪≤-⎩,故()12f x 的单调递增区间为(-∞,-1).[解题通法]求函数单调区间的方法与判断函数单调性的方法相同即: (1)定义法;(2)复合法;(3)图像法;(4)导数法.考点二 函数单调性的判断 [典例] 试讨论函数()()0kf x x k x=+>的单调性. [解] 法一:由解析式可知,函数的定义域是()(),00,-∞⋃+∞.在(0,+∞)内任取1x ,2x ,令12x x <,那么()()()()122121212121211211x x k k k f x f x x x x x k x x x x x x x x ⎛⎫⎛⎫⎛⎫--=+-+=-+-=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭因为120x x <<,所以210x x ->,120x x >.故当)12,x x ∈+∞时,()()12f x f x <,即函数在)+∞上单调递增.当(12,x x ∈时,()()12f x f x >,即函数在(上单调递减. 考虑到函数()()0kf x x k x=+>是奇函数,在关于原点对称的区间上具有相同的单调性,故在(,-∞单调递增,在()上单调递减. 综上,函数f (x )在(,-∞和)+∞上单调递增,在()和(上单调递减. [解题通法]1.利用定义判断或证明函数的单调性时,作差后要注意差式的分解变形彻底. 2.利用导数法证明函数的单调性时,求导运算及导函数符号判断要准确. [针对训练]判断函数g (x )=-2xx -1在 (1,+∞)上的单调性.解:任取x 1,x 2∈(1,+∞),且x 1<x 2, 则()()()()()12121212122221111x x x x g x g x x x x x ----=-=----, 由于1<x 1<x 2,所以x 1-x 2<0,(x 1-1)(x 2-1)>0, 因此g (x 1)-g (x 2)<0,即g (x 1)<g (x 2). 故g (x )在(1,+∞)上是增函数. 考点三 函数单调性的应用 角度一 求函数的值域或最值1.已知函数f (x )对于任意x ,y ∈R ,总有f (x )+f (y )=f (x +y ),且当x >0时,f (x )<0, f (1)=-23.(1)求证:f (x )在R 上是减函数; (2)求f (x )在[-3,3]上的最大值和最小值. 解:(1)证明:∵函数f (x )对于任意x ,y ∈R , 总有f (x )+f (y )=f (x +y ),∴令x =y =0,得f (0)=0. 再令y =-x ,得f (-x )=-f (x ). 在R 上任取x 1>x 2,则x 1-x 2>0, f (x 1)-f (x 2)=f (x 1)+f (-x 2)=f (x 1-x 2). 又∵当x >0时,f (x )<0,而x 1-x 2>0,∴f (x 1-x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2). 因此f (x )在R 上是减函数.(2)∵f (x )在R 上是减函数,∴f (x )在[-3,3]上也是减函数, ∴f (x )在[-3,3]上的最大值和最小值分别为f (-3)与f (3). 而f (3)=3f (1)=-2,f (-3)=-f (3)=2. ∴f (x )在[-3,3]上的最大值为2,最小值为-2. 角度二 比较两个函数值或两个自变量的大小2.已知函数f (x )=log 2x +11-x ,若x 1∈(1,2),x 2∈(2,+∞),则( )A .f (x 1)<0,f (x 2)<0B .f (x 1)<0,f (x 2)>0C .f (x 1)>0,f (x 2)<0D .f (x 1)>0,f (x 2)>0解析:选B ∵函数f (x )=log 2x +11-x 在(1,+∞)上为增函数,且f (2)=0,∴当x 1∈(1,2)时,f (x 1)<f (2)=0,当x 2∈(2,+∞) 时,f (x 2)>f (2)=0,即f (x 1)<0,f (x 2)>0. 角度三 解函数不等式3.已知函数()2243,023,0x x x f x x x x ⎧-+≤⎪=⎨--+>⎪⎩则不等式f (a 2-4)>f (3a )的解集为( )A .(2,6)B .(-1,4)C .(1,4)D .(-3,5)解析:选B 作出函数f (x )的图像,如图所示,则函数f (x )在R 上是单调递减的.由f (a 2-4)>f (3a ),可得a 2-4<3a ,整理得a 2-3a -4<0,即(a +1)(a -4)<0,解得-1<a <4,所以不等式的解集为(-1,4).角度四 求参数的取值范围或值4.已知函数()()2,211,22x a x x f x x ⎧-≥⎪=⎨⎛⎫-<⎪ ⎪⎝⎭⎩满足对任意的实数12x x ≠,都有()()12120f x f x x x -<-成立,则实数a 的取值范围为( )A .(-∞,2)B.13,8⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦C .(-∞,2]D.13,28⎡⎫⎪⎢⎣⎭解析:选B 函数f (x )是R 上的减函数,于是有()22012212a a -<⎧⎪⎨⎛⎫-⨯≤- ⎪⎪⎝⎭⎩,由此解得a ≤138, 即实数a 的取值范围是13,8⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦. [解题通法]1.含“f ”不等式的解法首先根据函数的性质把不等式转化为f (g (x ))>f (h (x ))的形式,然后根据函数的单调性去掉“f ”,转化为具体的不等式(组),此时要注意g (x )与h (x )的取值应在外层函数的定义域内.2.比较函数值大小的思路比较函数值的大小时,若自变量的值不在同一个单调区间内,要利用其函数性质,转化到同一个单调区间上进行比较,对于选择题、填空题能数形结合的尽量用图像法求解.巩固练习一、选择题1.“a =1”是“函数f (x )=x 2-2ax +3在区间[1,+∞)上为增函数”的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件D .既不充分也不必要条件答案:A 解析:f (x )对称轴x =a ,当a ≤1时f (x )在[1,+∞)上单调递增.∴“a =1”为 f (x )在[1,+∞)上递增的充分不必要条件.2.已知函数()224,04,0x x x f x x x x ⎧+≥⎪=⎨-<⎪⎩,若f (2-a 2)>f (a ),则实数a 的取值范围是( )A .(-∞,-1)∪(2,+∞)B .(-1,2)C .(-2,1)D .(-∞,-2)∪(1,+∞)答案:C 解析:由题知f (x )在R 上是增函数,由题得2-a 2>a ,解得-2<a <1. 3.用min{a ,b ,c }表示a ,b ,c 三个数中的最小值.设f (x )=min{2x ,x +2,10-x }(x ≥0),则f (x )的最大值为 ( ) A .4B .5C .6D .7答案:C解析:由题意知函数f (x )是三个函数y 1=2x ,y 2=x +2,y 3=10-x 中的较小者,作出三个函数在同一坐标系之下的图象(如图中实线部分为f (x )的图象)可知A (4,6)为函数f (x )图 象的最高点.4.若f (x )=-x 2+2ax 与g (x )=ax +1在区间[1,2]上都是减函数,则a 的取值范围是( ) A .(-1,0)∪(0,1) B .(-1,0)∪(0,1] C .(0,1)D .(0,1]答案:D 解析:f (x )在[a ,+∞)上是减函数,对于g (x ),只有当a >0时,它有两个减区 间为(-∞,-1)和(-1,+∞),故只需区间[1,2]是f (x )和g (x )的减区间的子集即可,则a 的取值范围是0<a ≤1.5.已知定义在R 上的增函数f (x ),满足f (-x )+f (x )=0,x 1,x 2,x 3∈R ,且x 1+x 2>0,x 2+x 3>0,x 3+x 1>0,则f (x 1)+f (x 2)+f (x 3)的值 ( ) A .一定大于0 B .一定小于0 C .等于0D .正负都有可能答案:A 解析:∵f (-x )+f (x )=0,∴f (-x )=-f (x ).又∵x 1+x 2>0,x 2+x 3>0,x 3+x 1>0,∴x 1>-x 2,x 2>-x 3,x 3>-x 1. 又∵f (x 1)>f (-x 2)=-f (x 2),f (x 2)>f (-x 3)=-f (x 3),f (x 3)>f (-x 1)=-f (x 1), ∴f (x 1)+f (x 2)+f (x 3)>-f (x 2)-f (x 3)-f (x 1). ∴f (x 1)+f (x 2)+f (x 3)>0.] 二、填空题6.函数y =-(x -3)|x |的递增区间是________.7.设f (x )是增函数,则下列结论一定正确的是________(填序号). ①y =[f (x )]2是增函数;②y =1f (x )是减函数;③y =-f (x )是减函数;④y =|f (x )|是增函数. 答案:[0,32]解析:()()()()3030x x x y x x x ⎧--≥⎪=⎨-<⎪⎩画图象如图所示:可知递增区间为[0,32].8.设0<x <1,则函数y =1x +11-x 的最小值是________.答案:4解析 y =1x +11-x =1x (1-x ),当0<x <1时,x (1-x )=-(x -12)2+14≤14,∴y ≥4.三、解答题9.已知函数f (x )=a -1|x |.(1)求证:函数y =f (x )在(0,+∞)上是增函数;(2)若f (x )<2x 在(1,+∞)上恒成立,求实数a 的取值范围. (1)证明:当x ∈(0,+∞)时,f (x )=a -1x ,设0<x 1<x 2,则x 1x 2>0,x 2-x 1>0.f (x 1)-f (x 2)=(a -1x 1)-(a -1x 2)=1x 2-1x 1=x 1-x 2x 1x 2<0.∴f (x 1)<f (x 2),即f (x )在(0,+∞)上是增函数. (2)解:由题意a -1x <2x 在(1,+∞)上恒成立,设h (x )=2x +1x ,则a <h (x )在(1,+∞)上恒成立.∵h ′(x )=2-1x 2,x ∈(1,+∞),∴2-1x 2>0,∴h (x )在(1,+∞)上单调递增.故a ≤h (1),即a ≤3. ∴a 的取值范围为(-∞,3].10.已知f (x )=x 2+ax +3-a ,若x ∈[-2,2]时,f (x )≥0恒成立,求a 的取值范围. 解:设f (x )的最小值为g (a ),则只需g (a )≥0,由题意知,f (x )的对称轴为-a2.(1)当-a 2<-2,即a >4时,g (a )=f (-2)=7-3a ≥0,得a ≤73.又a >4,故此时的a 不存在.(2)当-a 2∈[-2,2],即-4≤a ≤4时,g (a )=f (-a 2)=3-a -a 24≥0得-6≤a ≤2.又-4≤a ≤4,故-4≤a ≤2.(3)当-a2>2,即a <-4时,g (a )=f (2)=7+a ≥0得a ≥-7.又a <-4,故-7≤a <-4.综上得所求a 的取值范围是-7≤a ≤2.11.已知f (x )是定义在[-1,1]上的奇函数,且f (1)=1,若a ,b ∈[-1,1],a +b ≠0时, 有()()0f a f b a b+>+成立.(1)判断f (x )在[-1,1]上的单调性,并证明它; (2)解不等式:f (x +12)<f (1x -1);(3)若f (x )≤m 2-2am +1对所有的a ∈[-1,1]恒成立,求实数m 的取值范围. 解:(1)任取x 1,x 2∈[-1,1],且x 1<x 2, 则-x 2∈[-1,1],∵f (x )为奇函数, ∴()()()()()()()()1212121212f x f x f x f x f x f x x x x x +--=+-=-+-由已知得()()()12120f x f x x x +->+-,x 1-x 2<0,∴f (x 1)-f (x 2)<0,即f (x 1)<f (x 2). ∴f (x )在[-1,1]上单调递增. (2)∵f (x )在[-1,1]上单调递增,∴112111121111x x x x ⎧+<⎪-⎪⎪-≤+≤⎨⎪⎪-≤<⎪-⎩∴-32≤x <-1.(3)∵f (1)=1,f (x )在[-1,1]上单调递增. ∴在[-1,1]上,f (x )≤1.问题转化为m2-2am+1≥1,即m2-2am≥0,对a∈[-1,1]成立.下面来求m的取值范围.设g(a)=-2m·a+m2≥0.①若m=0,则g(a)=0≥0,自然对a∈[-1,1]恒成立.②若m≠0,则g(a)为a的一次函数,若g(a)≥0,对a∈[-1,1]恒成立,必须g(-1)≥0,且g(1)≥0,∴m≤-2,或m≥2.∴m的取值范围是m=0或|m|≥2.。

(整理)函数的单调性与极值理4

(整理)函数的单调性与极值理4

3.3 函数的单调性与极值一、学习要求1.掌握用一阶导数的符号判别函数的单调性 2.会求函数的单调区间3.理解函数的极值与极值点的概念4.熟练掌握求函数极值的方法,了解极值存在的必要条件 5. 知道极值点和驻点的区别和联系6.初步掌握实际问题中最大值和最小值的求法7.理解边际与弹性的概念,会利用导数讨论一些简单的经济问题 8.了解极值和最值的区别和联系 二、疑难解析 (一)基本概念1.函数单调性的判定定理:设函数)(x f 在),(b a 内可导.① 如果在),(b a 内0)(>'x f ,则函数)(x f 在),(b a 内单调增加, ② 如果在),(b a 内0)(<'x f ,则函数)(x f 在),(b a 内单调减少. 定理中的开区间换成其他区间(包括无穷区间),结论仍然成立. 在利用定理解题时,需注意:① 考虑函数的定义域;② 在解题过程中,列成表格更能清楚地说明问题③ 0)(>'x f 与0)(<'x f 换成0)(≥'x f 与0)(≤'x f (等号只在个别点成立),上述定理的结论是否仍然成立。

一般地,确定函数单调区间的步骤是:① 求函数的定义域;② 求导数)(x f ',并进一步求出)(x f 的不可导点与驻点; ③ 用②中的点对定义域进行划分;④ 在每个开区间内判定)(x f '的符号,由上述定理得出相应的结果。

2.极值的概念设函数)(x f 在0x 的某邻域内有定义,如果在该邻域内任取一点x (0x x ≠),均有)()(0x f x f <,则称)(0x f 是函数)(x f 的一个极大值,称0x 为)(x f 的极大值点;同样,如果在该邻域内任取一点x (0x x ≠),均有)()(0x f x f >,则称)(0x f 是函数)(x f 的一个极小值,称0x 为)(x f 的极小值点.函数的极大值与极小值统称为极值,极大值点与极小值点统称为极值点.要注意函数的极值与最值的区别:这是两个不同的概念。

函数的单调性和极值课件

函数的单调性和极值课件

函数$f(x) = frac{1}{x}$在$x = 0$处 取得极大值,且极大值为$f(0) = +infty$。
函数$f(x) = x^2 - 2x$在$x = 1$处 取得极大值,且极大值为$f(1) = -1$ 。
单调性与极值综合实例分析
对于函数$f(x) = x^3 - x^2 - x$,其在区间$(-infty, -1)$上 是单调递增的,而在区间$(-1, +infty)$上是单调递减的。同 时,该函数在$x = -1$处取得极大值,且极大值为$f(-1) = 1$。
解决优化问题
利用函数的单调性解决优化问题,如最大利润、最小成本等。例如,通 过找到使利润最大的产量或成本最小的产量,可以解决生产优化问题。
函数的极值
02
函数极值的定义
01
02
03
极值点
函数在某点的值比其邻近 点的值都大或都小,该点 称为函数的极值点。
极大值
函数在某点的值比其左侧 邻近点的值都小,该点的 函数值称为函数的极大值 。
极小值
函数在某点的值比其右侧 邻近点的值都小,该点的 函数值称为函数的极小值 。
函数极值的判定
一阶导数判定法
如果一阶导数在某点的值 为零,且在这一点两侧的 符号相反,则该点为极值 点。
二阶导数判定法
如果二阶导数在某点的值 为零,且在这一点两侧的 符号相反,则该点为极值 点。
表格法
通过列表比较函数值的变 化趋势,确定极值点。
函数的单调性和极值课 件
目录
• 函数的单调性 • 函数的极值 • 单调性与极值的关系 • 实例分析
函数的单调性
01
函数单调性的定义
函数单调性的定义
如果对于函数的定义域内的任意两个数$x_{1}$和$x_{2}$, 当$x_{1} < x_{2}$时,都有$f(x_{1}) leq f(x_{2})$(或 $f(x_{1}) geq f(x_{2})$),则称函数$f(x)$在区间内单调递增 (或递减)。

函数的单调性与极值点

函数的单调性与极值点

函数的单调性与极值点函数的单调性是指函数在定义域内的某个区间上的取值是递增或递减的性质。

而极值点则是函数在定义域内取得最大值或最小值的点。

本文将深入探讨函数的单调性与极值点。

一、函数的单调性函数的单调性分为递增和递减两种情况。

1. 递增函数当函数在定义域内的任意两个数x1、x2满足x1 < x2时,若对应的函数值f(x1) < f(x2),则称该函数在该区间内是递增的。

简言之,函数的值随着自变量的增大而增大。

举例来说,对于函数f(x) = x2,当x1 = 2,x2 = 3时,f(x1) = 4,f(x2) = 9,由于4 < 9,所以该函数在区间[2, 3]上是递增的。

2. 递减函数当函数在定义域内的任意两个数x1、x2满足x1 < x2时,若对应的函数值f(x1) > f(x2),则称该函数在该区间内是递减的。

简言之,函数的值随着自变量的增大而减小。

举例来说,对于函数f(x) = -x,当x1 = 2,x2 = 3时,f(x1) = -2,f(x2) = -3,由于-2 > -3,所以该函数在区间[2, 3]上是递减的。

二、极值点极值点是函数在定义域内取得最大值或最小值的点。

1. 极大值点当函数在某点x0的邻近区间内,对于任意的x,有f(x) ≤ f(x0)时,则称该点为函数的极大值点。

例如,对于函数f(x) = x3 - 3x2 + 4,当x0 = 1时,f(x0) = 2。

在x0附近的区间内,对于任意的x,都有f(x) ≤ 2,因此该函数在点x0 = 1处取得极大值。

2. 极小值点当函数在某点x0的邻近区间内,对于任意的x,有f(x) ≥ f(x0)时,则称该点为函数的极小值点。

例如,对于函数f(x) = -x3 + 2x2 - 3,当x0 = 0时,f(x0) = 0。

在x0附近的区间内,对于任意的x,都有f(x) ≥ 0,因此该函数在点x0 = 0处取得极小值。

函数的单调性与极值

函数的单调性与极值

函数的单调性与极值函数)(x f y =单调性的考察,可用当21x x <时,比较)(1x f 与)(2x f 的大小来进行判定的.但判定)(1x f 与)(2x f 的大小并非是一件容易的事情.所以希望找到一种简单的判定方法.我们知道,如果函数)(x f y =在某区间上单调增加,其图形是一条沿x 轴正向上升的曲线,曲线上各点处的切线斜率为非负,即0)(≥'='x f y ;若单调减少,其图形是一条沿x 轴正向下降的曲线,曲线上各点处的切线斜率为非正,即0)(≤'='x f y ,如图3-2.可见,函数的单调性与导数的符号有着密切的联系.那么反之成立吗?定理1 设函数)(x f 在区间),(b a (1)如果在),(b a 内0)(>'x f ,那么)(x f 在),(b a 内单调增加; (2)如果在),(b a 内0)(<'x f ,那么)(x f 在),(b a 内单调减少.证明 (1)在),(b a 内任取两点21,x x ,且21x x <,根据拉格郎日中值定理,存在一点ξ(21x x <<ξ),使))(()()(1212x x f x f x f -'=-ξ (1)因为在区间),(b a 内有0)(>'x f ,则(1)式中的0)(>'ξf ,而012>-x x ,因此由(1)式知)()(12x f x f >,这就是说)(x f 在),(b a 内单调增加. 同理可证明结论(2)成立.有些可导函数在某区间内的个别点处导数等于零,但函数在该区间内仍是单调增加(或单调减少).如函数3x y =的导数23x y =',在0=x 时,0='y ,但它在区间),(+∞-∞内是单调增加.例1 判定函数13--=-x ey x的单调性.解 因为函数的定义域为),(+∞-∞,其导数为3--='-xe y ,所以在整个定义域内都有0<'y ,故函数13--=-x e y x 在定义域内单调减少.有时,函数在其整个定义域上不具有单调性,但在其各个部分区间上却具有单调性,如图3-3所示. 函数)(x f 在区间],[],,[21b x x a 上单调增加,而 在区间],[21x x 上单调减少,且从图3-3上容易看到,可导函数)(x f 在单调增加、减少的分界点处的导数为零,即0)()(21='='x f x f使导数等于零的点(即方程0)(='x f 的实根),叫做函数)(x f 的驻点.因此要确定可导函数)(x f 的单调区间,首先要求出驻点,然后用这些驻点将其定义域分成若干个区间,再在每个区间上判定函数的单调性.例2讨论函数)(x f x x x 2213123-+=的单调性 解 因为)1)(2(2)(2-+=-+='x x x x x f ,令0)(='x f ,得驻点1,221=-=x x .这两点将)(x f 的定义域),(+∞-∞分成三个部分:),1(),1,2(),2,(+∞---∞,下面用列表的形式来进行讨论,(表中“ ”表示单调增加,“ ”表示单调减少)根据上面的讨论可得:函数)(x f 在区间)2,(--∞和),1(+∞内单调增加,在区间()1,2-内单调减少. 另外,还需注意函数的不定义点,或是连续而不可导点也可能是单调区间的分界点. 例3 确定函数32x y =的单调区间. 解 函数的定义域为),(+∞-∞,而332x y =',显然当0=x 又函数没有驻点.但当0>x 时,有0>'y ,函数在区间),0(+∞内单调增加; 当0<x 时,有0<'y ,函数在区间)0,(-∞内单调减少. 二、函数的极值定义3.1 设函数)(x f 在),(0δx N 有定义,且对此邻域内任一点x )(0x x ≠均有)(x f )(0x f <,则称)(0x f 是函数)(x f 的一个极大值;如果对此邻域内任一点x )(0x x ≠均有)(x f )(0x f >,则称)(0x f 是函数)(x f 的一个极小值. 函数的极大值与极小值统称为函数的极值,使函数取得极值的点0x 称为极值点.从图3-5可知,关于函数的极值,应注意以下几点:(1) 函数的极大值和极小值是局部概念, 即如果)(0x f 是)(x f 的极值,只是对极值点0x 的左右近旁一个小范围来讲的.(2)函数在一个区间上可能会有几个极大值和几个 极小值,且其中的极大值未必比极小值要大. 如图3-5, 极大值)(1x f 就比极小值)(5x f 还要小.(3)函数的极值只能在区间内部取到.求极值的关键是找出极值点,从图3-5中看到,对可导函数来讲,在取得极值处,曲线的切线是水平的,即在极值点处函数的导数为零.但反之不成立.如0)(3='x f .定理2(极值存在的必要条件) 设函数)(x f 在点0x 处导数存在,且在0x 处取得极值,则函数)(x f 在0x 处的导数0)(0='x f ,即0x 是函数)(x f 的驻点.注意,定理3.5仅是极值存在的必要条件,而非充分条件.如函数3x y =,在0=x 处有00='=x y ,但00==x y不是极值.该定理说明可导函数的极值点必是驻点,而驻点却未必是极值点.对于一个连续函数,它的极值点还可能是使导数不存在的点.如)(x f ||x =,显然,)0(f '不存在. 但0=x 且是它的一个极小值点,在||)(x x f =图形上,)0,0(称为曲线的尖点.因此,连续函数有可能取得极值的点是驻点与尖点. 但问题是这些点满足什么条件才能为极值点,观察图3-5,得下面判定函数极值的一个充分条件.定理 3 (极值存在第一充分条件) 设函数)(x f 在点0x 连续,在),ˆ(0δx N 内可导(0x 可除外),当x 由小增大经过0x 时,如果:(1))(x f '的符号由正变负,则)(x f 在点0x 处取得极大值; (2))(x f '的符号由负变正,则)(x f 在点0x 处取得极小值; (3))(x f '的符号不变,则)(x f 在点0x 处取不到极值.证明 (1)由条件,)(x f 在点0x 左近旁单调增加,在点0x 右近旁单调减少,即当0x x <时,有)()(0x f x f <,当0x x >时,有)()(0x f x f <,因此)(x f 在点0x 处取到极大值.同理可证明结论(2)、(3).此外还可利用二阶导数来判定极值.定理4(极值存在的第二充分条件)设函数)(x f 在),(0δx N 内有二阶导数)(x f ''存在且连续,又0)(0='x f ,如果(1)0)(0<''x f ,则)(x f 在0x 处取得极大值;(2)0)(0>''x f ,则)(x f 在0x 处取得极小值.(证明从略) 例4 求函数322)4()(-=x x f 的极值.解 因为)2(434)(32±≠-='x x x x f , 令 0)(0='x f ,得驻点 0=x ,所以函数有驻点0=x ,尖点2±=x列表考察)(x f '的符号故当=x 0时,函数)(x f 有极大值316, 当=x 2±时,函数)(x f 有极小值0. 例5 求函数x x x f sin 23)(+=在区间]2,0[π内的及值 解 因为x x f cos 23)(+=',x x f sin 2)(-=''.令 0)(0='x f ,得驻点 67,6521ππ==x x 而01)65(<-=''πf ,所以=)65(πf 1635+π为极大值; 01)67(>=''πf ,所以1637)67(-=ππf 为极小值. 例6 求函数)(x f =1)1(32+-x 的极值.解 函数)(x f 的定义域为),(+∞-∞ 32)1(6)(-='x x x f 由0)(0='x f ,得驻点1,0,1321==-=x x x . 列表:故函数)(x f 在0=x 处有极小值0)0(=f ,而1,131=-=x x 不是极值点.三、函数的最值问题在实际生活中,常会遇到:在一定条件下,怎样使“产量最高”、“用料最省”、“成本最低”、“耗时最少”等问题.这一类问题在数学上可归结为函数的最大值、最小值.因为在闭区间],[b a 上连续的函数)(x f 一定存在最大值和最小值. 由于函数的最值可在区间内部取到,也可在区间的端点上取到,如果是在区间内部取到,那么这个最值一定是函数的极值,因此求)(x f 在区间],[b a 上的最值,可求出一切可能的极值点(驻点及尖点)和端点处的函数值,进行比较,其中最大者就是函数的最大值,最小者就是函数的最小值.例7 求函数6424+-=x x y 在区间]3,3[-上的最大值和最小值. 解 因为x x y 843-='令,0='y 得驻点 2,0,2321==-=x x x因此 51,6,232===±==±=x x x yyy而.经比较,得函数的最大值为51=y如果函数)(x f 在一个开区间内连续且有惟一的极值点0x ,则当)(0x f 为极大值时,)(0x f 就是)(x f 在该区间上的最大值;当)(0x f 为极小值时,)(0x f 就是)(x f 在开区间上的最小值(见图3-7).例8 求函数1)1()(32+-=x x f.解 由例6可知,0=x 是函数)(x f 极小值点,且在整个定义域中极值点是惟一的,故 函数的极小值就是函数的最小值,为0)0(=f ,不存在最大值.下面讨论求最值的应用题.在实际问题中,往往可以根据实际情况断定函数)(x f 在其定义区间内确有最值存在,而当可导函数)(x f 在这定义区间内又只有惟一的驻点0x ,则可断定)(x f 在点0x 处取到了相应的最值.例9 有一块长为a ,宽为a 83的长方形铁片,将它的四角各剪去一个 大小相同的小正方形,四边折起,做成一个无盖的长方盒,问截去的小正方形的边长为多少时,其容积最大.解 如图3-8,设小正方形的边长为x ,则其容积为x a ax x x a x a x x V 223834114)283)(2()(+-=--=, (a x 1630<<) )83)(121(128321112)(22a x a x a ax x x V --=+-='得驻点 a x 1211=,a x 832=(舍),所以a x 1211=是惟一的驻点,又该实际问题的最值一定存在,故当小正方形的边长为a x 1211=时,长方体的容积最大. 例10 设铁路边上离工厂C 最近的点A 距工厂20km ,铁路边上B 城距A 点200km ,现要在铁路线AB 上选定一点D 修筑一条公路,已知铁路与公路每吨千米的货运费之比为3:5,问D 选在何处时,才能使产品从工厂C 运到B 城的每吨货物的总运费最省?(图3-9)解 设D 点选在距离A 处x 千米,又设铁路与公路的每吨千米货运费分别为k k 5,3(k 为常数)则产品从C 处运到B 城的每吨总运费为BD k CD k y ⋅+⋅=35)200(340052x k x k -+= )2000(≤≤x因为,222400)40035(34005xx x k k xx ky ++-=-+='令0='y ,即240035x x +=,得15=x .将 k yx 68015==,与闭区间]200,0[端点处的函数值比较,由于k yx 7000==,k k yx 1000404005200>==,因此,当D 点选在距离A 点km 15处,这时每吨货物的总运费最省.习题1、 求下列函数的单调区间:(1)x xe y =; (2)7186223---=x x x y ; (3))1ln(+-=x x y ; (4)322)1()12(x x y --=. 2、 求下列函数的极值:(1)1156)(23+-+=x x x x f ; (2)4334)(x x x f -=;(3)32)1()(x x x f -=; (4))20(,cos sin )(π≤≤+=x x x x f . 3、 已知函数bx ax x x f ++=23)(在1=x 处有极值12-,试确定系数b a ,的值. 4、 求下列函数在给定区间上的最值: (1),62)(24+-=x x x f ]3,2[-; (2)4)1()(+=x x f , ),(+∞-∞.。

函数的单调性及极值

函数的单调性及极值
即f (x0 x ) - f (x0) < 0,x 0 .
由定理条件知f (x0)存在,故有
f ( x0 )
f(
x0
)
lim
x0
f ( x0 x) x
f ( x0 )
0
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下一页返回13 Nhomakorabea f ( x0 )
f(
x0
)
lim
x0
f ( x0 x) x
f (x0 )
0
综上所述, 必有f ( x0 ) 0.
取得极值,且
(1)若 f (x0) < 0 ,则 f(x0) 为函数f (x)的极大值, x0为极大值点;
(2)若 f (x0) > 0,则 f(x0) 为函数f (x)的极小值, x0为极小值点.(证明从略)
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22
运用定理4求函数f(x)的极值点和极值的
一般步骤是:
(1)确定定义域.
驻点和一阶不可导点统称为函数的极值 嫌疑点.那么极值嫌疑点是不是极值点,如 果是极值点,它是极大值点还是极小值点, 如何判断?为了解决这些问题有下面的定 理:
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15
定理 3 (极值的第一充分条件)
设函数 f (x) 在点x0 的左右近旁可导(在点x0 处可
以不可导,但必须连续), 若当 x 在x0 的左右近旁由
轴正向夹角是锐角,则曲线在该区间内上升; 若这个夹角是钝角,则曲线在该区间内下降. 说明:
(1)闭区间 [a, b]若为开区间、半开区间或无
穷区间,结论同样成立. (2)定理1表明,可以根据导数的正负判定可 导函数的单调性.如果函数的导数仅在个别点 处为零,而在其余点处均满足定理1的条件, 那么定理1的结论仍然成立.

函数的单调性与最值课件共20张PPT

函数的单调性与最值课件共20张PPT
那么就称函数f(x)在区间D上单 那么就称函数f(x)在区间D上单
调递增
调递减
∀x1,x2∈D 且 x1≠x2,有fxx11- -fx2x2>0(<0)或
(x1- x2)[f(x1)- f(x2)]>0(<0)⇔ f(x) 在区 间 D 上单 调递 增
(减).
复习回顾
图象 描述
自左向右看图象是上升的
解析

x2+4=t,则
t≥2,∴x2=t2-4,∴y= t2
+t 1=t+1 1,
t
设 h(t)=t+1,则 h(t)在[2,+∞)上为增函数, t
∴h(t)min=h(2)=52,∴y≤15=25(x=0 时取等号). 2
即 y 的最大值为2. 5
求函数最值的三种基本方法:
一.单调性法:先确定函数的单调性,再由单调性求最值. 二.图象法:先作出函数的图象,再观察其最高点、最低点,求出
自左向右看图象是下降的
复习回顾
(2)单调区间的定义 如果函数y=f(x)在区间D上_单__调__递__增__或_单__调__递__减__,那么就说函数y=f(x) 在这一区间具有(严格的)单调性,区间D叫做y=f(x)的单调区间.
复习回顾 2.函数的最值
前提
设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M满足
专题一:判断、证明函数的单调性
例 1:(3)已知 f x 2x , x 2,6. (1)判断 f x 的单调性,并加以证明;(2)求 f x 的最值.
x 1
专题一:判断、证明函数的单调性 变式 3:讨论 f x ax a 0, 的单调性.
x 1
小结: 确定函数单调性的四种方法 (1)定义法;(2)导数法;(3)图象法;(4)性质法.
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专题六函数导数专题【考点透析】函数和导数的主要考点包括函数的概念、图象与性质,函数与方程,函数模型及其应用,导数及其应用、微积分及微积分基本定理等.【例题解析】题型1 函数的概念及其表示例1 (2008高考山东文5)设函数2211()21x x f x x x x ⎧-⎪=⎨+->⎪⎩,,,,≤则1(2)f f ⎛⎫⎪⎝⎭的值为( ) A .1516B .2716-C .89D .18分析:由内向外逐步计算.解析: ()()1124,24f f ==,故()211115124416f f f ⎛⎫⎛⎫⎛⎫==-= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭.答案A . 点评:本题考查分段函数的概念和运算能力.解决的关键是由内到外“逐步有选择”的代入函数解析式,求出函数值.例2(绍兴市2008学年第一学期统考数学试题第14题)如图,函数()f x 的图象是曲线OAB ,其中点,,O A B 的坐标分别为()0,0,(1,2),(3,1),则()13f f ⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭的值等于 .分析:从图象上理解自变量与函数值的对应关系.解析:对于(3)1,f =(1)2f =.点评:图象是表示函数的一种方法,图象上反应了这个函数的一切性质. 题型2 函数的图象与性质例3(浙江省2009年高考省教研室第一次抽样测试理科第14题)已知m 为非零实数,若函数ln(1)1my x =--的图象关于原点中心对称,则m = . 分析:图象的对称性反应在函数性质上就是这个函数是奇函数,根据奇函数对定义域内任意x 都有()()f x f x -=-点特点可得一个关于x 的恒等式,根据这个恒等式就可以确定m 的值,特别地()()()0000f f f -=-⇒=也可以解决问题.解析: 对于函数ln(1)1my x =--的图象关于原点中心对称,则对于()00f =,因此有ln(1)0,11,2m m m --=∴--==-.答案2-.点评:函数的奇偶性是函数的重要性质之一,这两个性质反应了函数图象的某种对称性,这二者之间是可以相互转换的.例4 (绍兴市2008学年第一学期统考数学试题第5题)设0.213121log 3,,23a b c ⎛⎫=== ⎪⎝⎭,则( )A .a b c <<B .c b a <<C .c a b <<D .b a c << 分析:以0和1为分界线,根据指数函数与对数和的性质解决.解析:对于0.213121log 30,1,213a b o c ⎛⎫=<>=>=> ⎪⎝⎭,因此a b c <<.答案A .点评:大小比较问题,可以归结为某个函数就归结为一个函数、利用函数的单调性比较,不能归结为某个函数一般就是找分界线.题型3 函数与方程例5.(浙江省2009年高考省教研室第一次抽样测试理科第3题)函数()23123x x f x x =+++的零点的个数是A .0B .1C .2D .3分析:这是一个三次函数,可以通过研究这个函数的单调性与极值,结合函数图象的基本特征解决. 解析:对于()22131()024f x x x x '=++=++>,因此函数()f x 在R 上单调递增,而对于523(2)0,(2)033f f -=-<=>,因此其零点的个数为1个.答案B .点评:本例和例9在本质方法上是一致的,其基本道理就是“单调函数至多有一个零点”,再结合连续函数的零点定理,探究问题的答案.例6.(浙江省五校2009届高三第一次联考理科第题)函数()221f x mx x =-+有且仅有一个正实数的零点,则实数m 的取值范围是 A .(],1-∞ B .(]{},01-∞ C .()(],00,1-∞ D .(),1-∞分析:函数中的二次项系数是个参数,先要确定对其分类讨论,再结合一次函数、二次函数的图象布列不等式解决.解析:当0m =时,12x =为函数的零点;当0m ≠是,若0∆=,即1m =时,1x =是函数唯一的零点,若0∆≠,显然函数0x =不是函数的零点,这样函数有且仅有一个正实数零点等价与方程()2210f x mx x =-+=有一个正根一个负根,即()00mf <,即0m <.综合知答案B .点评:分类讨论思想、函数与方程思想是高考所着重考查的两种数学思想,在本题体现的淋漓尽致.还要注意函数的零点有“变号零点”和“不变号零点”,如本题中的1x =就是函数的“不变号零点”,对于“不变号零点”,函数的零点定理是“无能为力”的,在解决函数的零点时要注意这个问题. 题型5 导数的意义、运算以及简单应用 例8.(2008高考江苏8)直线b x y +=21是曲线)0(ln >=x x y 的一条切线,则实数b = . 分析:切线的斜率是12,就可以确定切点的坐标,切点在切线上,就求出来b 的值. 解析: 方法一'1y x =,令'12y =得2x =,即切点的横坐标是2,则纵坐标是ln 2,切线过点()2,ln 2,所以ln 21b =-.方法二:设曲线上一点点坐标是()00,ln x x ,由'1y x=知道过该点的曲线的切线的斜率是01x ,故过该点的曲线的切线方程是()0001ln y x x x x -=-,即001l n 1y x x =+-,根据已知这条直线和直线b x y +=21重合,故002,ln 1ln 21x b x ==-=-.答案:ln21-.点评:本题考查导数几何意义的应用,即曲线上一点处的导数值是曲线在该点的切线的斜率,解题的突破口是切点坐标,这也是解决曲线的切线问题时的一个重要思维策略.在解题中不少考生往往忽视“切点在切线上”这个简单的事实,要引以为戒.例9.(中山市高三级2008—2009学年度第一学期期末统一考试理科第2题)已知物体 的运动方程为t t s 32+=(t 是时间,s 是位移),则物体在时刻2t =时的速度为A .419B .417C .415D .413分析:对运动方程求导就是速度非常. 解析:23'2s t t =-,将2t =代入即得.答案D . 点评:本题考查导数概念的实际背景,考试大纲明确提出“了解导数概念的实际背景”,要注意这样的考点. 例10.(江苏扬州市2008-2009学年度第一学期期未调研测试第14题)若函数()3213f x x a x =-满足:对于任意的[]12,0,1x x ∈都有()()12||1f x f x -≤恒成立,则a 的 取值范围是 .分析:问题等价于函数()f x 在区间[]0,1的最大值与最小值的差不大于1,可以通过求函数()f x 在[]0,1上的最值解决.解析:问题等价于函数在[]0,1的()()max min 1f x f x -≤.()22'f x x a =-,函数()3213f x x a x =-的极小值点是x a =,若1a >,则函数()f x 在[]0,1上单调递减,故只要()()011f f -≤,即只要243a ≤,即2313a <≤;若1a ≤,此时()()322min 1233f x f a a a a a a ==-=-,由于()()2100,13f f a ==-,故当33a ≤时,()()max 1f x f =,此时只要2212133a a a -+≤即可,即222133a a ⎡⎤-≤⎢⎥⎣⎦,由于33a ≤,故223110333a -≤⨯-<,故此时成立;当313a <≤时,此时()()max 0f x f =,故只要2213a a ≤即可,此显然.故43a ≤,即a 的取值范围是223,333⎡⎤-⎢⎥⎣⎦. 题型6 导数在研究函数、方程、不等式等问题中的综合运用例11(安徽省 \* MERGEFORMAT 皖南八校2009届高三第二次联考理科数学第22题)已知函数()ln a f x x x=-, (1)当0a >时,判断()f x 在定义域上的单调性; (2)若()f x 在[1,]e 上的最小值为32,求a 的值; (3)若2()f x x <在(1,)+∞上恒成立,求a 的取值范围.分析:(1)通过判断导数的符号解决;(2)确立函数的极值点,根据极值点是不是在区间[1,]e 上确立是不是要进行分类讨论和分类讨论的标准;(3)由于参数a 是“孤立”的,可以分离参数后转化为一个函数的单调性或最值等解决.解析:(1)由题意:()f x 的定义域为(0,)+∞,且221()a x a f x x x x+'=+=. 0,()0a f x '>∴>,故()f x 在(0,)+∞上是单调递增函数.(2)由(1)可知:2()x af x x+'=① 若1a ≥-,则0x a +≥,即()0f x '≥在[1,]e 上恒成立,此时()f x 在[1,]e 上为增函数,min 33[()](1),22f x f a a ∴==-=∴=-(舍去).② 若a e ≤-,则0x a +≤,即()0f x '≤在[1,]e 上恒成立,此时()f x 在[1,]e 上为减函数,min 3[()]()122a ef x f e a e ∴==-=⇒=-(舍去). ③ 若1e a -<<-,令()0f x '=得x a =-,当1x a <<-时,()0,()f x f x '<∴在(1,)a -上为减函数, 当a x e -<<时,()0,()f x f x '>∴在(,)a e -上为增函数,min 3[()]()ln()12f x f a a a e ∴=-=-+=⇒=-, 综上可知:a e =-.(3)22(),ln af x x x x x<∴-<. 又30,ln x a x x x >∴>-令232116()ln ,()()1ln 3,()6x g x x x x h x g x x x h x x x x-''=-==+-=-=,()h x 在[1,)+∞上是减函数,()(1)2h x h ∴<=-,即()0g x '<, ()g x ∴在[1,)+∞上也是减函数,()(1)1g x g ∴<=-.令1a ≥-得()a g x >,∴当2()f x x <在(1,)+∞恒成立时,1a ≥-. .例12.(浙江宁波市2008学年度第一学期期末理科第22题)已知函数)0()(>+=t xtx x f 和点)0 , 1(P ,过点P 作曲线)(x f y =的两条切线PM 、PN ,切点分别为),(11y x M 、),(22y x N . (1)求证:21,x x 为关于x 的方程022=-+t tx x 的两根; (2)设)(t g MN =,求函数)(t g 的表达式;(3)在(2)的条件下,若在区间]16, 2[内总存在1+m 个实数121,,,m a a a +(可以相同),使得不等式)()()()(121+<+++m m a g a g a g a g 成立,求m 的最大值.分析:(1)写出曲线上任意一点处的切线方程后,把点P 点坐标代入,就会得到一个仅仅含有参数t 的方程,而两个切点的横坐标都适合这个方程,则两个切点的横坐标必是一个以参数t 为系数的一个方程的两个解;(2)根据第一的结果和两点间距离公式解决;(3)根据第二问的结果探究解题方案. 解析:(1)由题意可知:112212,t t y x y x x x =+=+, ∵ 21)(x tx f -=', ∴切线PM 的方程为:))(1()(12111x x x t x t x y --=+-, 又 切线PM 过点)0,1(P , ∴有)1)(1()(012111x x tx t x --=+-, 即02121=-+t tx x , ①同理,由切线PN 也过点)0,1(P ,得02222=-+t tx x .② 由①、②,可得21,x x 是方程022=-+t tx x ( * )的两根. (2)由( * )知. ⎩⎨⎧-=⋅-=+.,22121t x x t x x22211221)()(x t x x t x x x MN --++-= ])1(1][4)[(22121221x x t x x x x -+-+=t t 20202+=, ∴ )0( 2020)(2>+=t t t t g .(3)易知)(t g 在区间]16,2[上为增函数,∴)16()()2(g a g g i ≤≤)1,,2,1(+=m i ,则)16()()()()()2(121g a g a g a g a g g m m m ≤<+++≤⋅+ . 即)16()2(g g m <⋅,即16206120 22022022⋅+⋅<⋅+⋅m ,所以3136<m ,由于m 为正整数,所以6≤m . 又当6=m 时,存在2621====a a a ,167=a 满足条件,所以m 的最大值为6.点评:本题第一问的解决方法具有一般的意义,许多过一点作曲线的两条切线、两个切点的横坐标之间的关系都可以得到这个结论,这对进一步解决问题往往是关键的一步.本题第三问的解决方法用的是先估计、再确定的方法,也只得仔细体会.例13.(2009江苏泰州期末20)已知()()[)ln()ln ,,0,()x f x ax x x e g x x-=--∈-=-,其中e 是自然常数,.a ∈R(1)讨论1a =-时, ()f x 的单调性、极值; (2)求证:在(1)的条件下,1|()|()2f xg x >+; (3)是否存在实数a ,使()f x 的最小值是3,如果存在,求出a 的值;如果不存在,说明理由. 分析:(1)求导后解决;(2)去绝对值后构造函数、利用函数的单调性解决,或是证明函数()()m i n m a x 12f x g x ⎡⎤>+⎢⎥⎣⎦;(3)根据极值点是不是在区间[),0e -确立分类讨论的标准,分类解决.解析:(1) ()()x x x f ---=ln ()xx x x f 111'+-=--= ∴当1-<≤-x e 时,()0'<x f ,此时()x f 为单调递减,当01<<-x 时,()0'>x f ,此时()x f 为单调递增,∴()x f 的极小值为()11=-f .(2) ()x f 的极小值,即()x f 在[)0,e -的最小值为1,∴()1min =x f 令()()()21ln 21+--=+=x x x g x h 又 ()2ln()1'x h x x--=, 当0<≤-x e 时()0'≤x h ()x h 在[)0,e -上单调递减∴()()()min max 12121211x f e e h x h ==+<+=-=∴当[)0,e x -∈时,()()21+>x g x f(3)假设存在实数a ,使()()x ax x f --=ln 有最小值3,[)0,e x -∈,()xa x f 1'-= ①当e a 1-≥时,由于[)0,e x -∈,则()01'≥-=xa x f∴函数()()x ax x f --=ln 是[)0,e -上的增函数∴()()31min =--=-=ae e f x f解得e e a 14-<-=(舍去) ②当e a 1-<时,则当a x e 1<≤-时,()01'<-=xa x f此时()()x ax x f --=ln 是减函数 当01<<x a 时,()01'>-=xa x f ,此时()()x ax x f --=ln 是增函数 ∴()31ln 11min =⎪⎭⎫⎝⎛--=⎪⎭⎫ ⎝⎛=a a f x f解得2e a -=点评:本题的第二问实际上可以加强为证明对任意的[)12,,0x x e ∈-证明()()1212f xg x >+;第三问的解答方法具有一般的意义,即求函数在指定闭区间上的最值分类就是按照极值点是不是在这个区间上进行的. 则道的优秀试题.题型8 定积分(理科)例15.(安徽省 \* MERGEFORMAT 皖南八校2009届高三第二次联考理科数学第5题)若20(sin cos )2x a x dx π-=⎰,则实数a 等于A .1-B .1C .3-D .3分析:根据微积分基本定理计算定积分,利用方程解决.解析:20(sin cos )(cos sin )12,120x a x dx x a x a a ππ-=--=-+==-⎰.答案A .点评:根据微积分基本定理计算定积分的关键是找到一个函数,使这个函数的导数等于被积函数,同时要【专题训练与高考预测】一、选择题1.已知函数⎩⎨⎧≥+-<=)0(4)3(),0()(x a x a x a x f x 满足对任意12x x ≠,都有1212()()0f x f x x x -<-成立,则a 的取值范围是( )A .⎥⎦⎤ ⎝⎛41,0B .()0,1C .⎪⎭⎫⎢⎣⎡1,41D .()0,32.定义在R 上的函数()f x 的图象关于点3(,0)4-成中心对称,对任意的实数x 都有3()()2f x f x =-+,且(1)1,f -=(0)2f =-,则(1)(2)(3)(2008)f f f f +++鬃?的值为( )A .2-B .1-C .0D .13.已知函数①x x f ln 3)(=;②xex f cos 3)(=;③xe xf 3)(=;④x x f cos 3)(=.其中对于)(x f 定义域内的任意一个自变量1x 都存在唯一个自变量2x ,使12()()3f x f x =成立的函数是( ) A .③B .②③C .①②④D .④4.设a ∈R ,函数()xxf x e a e-=+⋅的导函数是()f x ',且()f x '是奇函数 . 若曲线()y f x =的一条切线的斜率是32,则切点的横坐标为 ( ) A . ln 22- B .ln 2-C .ln 22D . ln 25.已知函数()ln ln a xf x x+=在[)1,+∞上为减函数,则实数a 的取值范围是 ( )A .10a e<< B .0a e <≤ C .a e ≤ D .a e ≥6.一质点沿直线运动,如果由始点起经过t 称后的位移为t t t s 2233123+-=,那么速度为零的时刻是( )A .0秒B .1秒末C .2秒末D .1秒末和2秒末二、填空题7.已知函数1()lnsin 1xf x x x+=+-,则关于a 的不等式2(2)(4)0f a f a -+-<的解集是 . 8.已知函数()x x mx x f 2ln 2-+=在定义域内是增函数,则实数m 的取值范围为_________. 9.(文科)有下列命题:①函数cos cos 44y x x ππ⎛⎫⎛⎫=-+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭的图象中,相邻两个对称中心的距离为π;②函数31x y x +=-的图象关于点()1,1-对称;③关于x 的方程2210ax ax --=有且仅有一个实数根,则实数1a =-;④已知命题p :对任意的x R ∈,都有sin 1x ≤,则p ⌝:存在x R ∈,使得sin 1x >.其中所有真命题的序号是 .9.(理科)(1)22sin xdx ππ-=⎰ .【解析】332 这个面积是()33223115322339333x x x dx x x --⎡⎤-+=-+=+=⎢⎥⎣⎦⎰.三 解答题10.已知函数()212xx f x e ax =---,其中a 为实数. (1)若12a =-时,求曲线()y f x =在点()1,(1)f 处的切线方程;(2)当12x ≥时,若关于x 的不等式()0f x ≥恒成立,试求a 的取值范围. 11.已知4232)(23++-=cx x x x f ,)()(2x f ee x g x x +-=-, (1)若()f x 在21+=x 处取得极值,试求c 的值和()f x 的单调增区间;(2)如右图所示,若函数)(x f y =的图象在],[b a 连续光滑,试猜想拉格朗日中值定理:即一定存在),,(b a c ∈使得=)('c f ?(用含有()(),,,a b f a f b的表达式直接回答)(3)利用(2)证明:函数()y g x =图象上任意两点的连线斜率不小于24e -. 12.已知函数()()()2ln ,0f x x g x ax x a ==-≠.(1)若函数()y f x =与()y g x =的图象在公共点P 处有相同的切线,求实数a 的值并求点P 的坐标; (2)若函数()y f x =与()y g x =的图象有两个不同的交点M 、N ,求a 的取值范围;(3)在(2)的条件下,过线段MN 的中点作x 轴的垂线分别与()f x 的图像和()g x 的图像交,S T 点,以S 为切点作()f x 的切线1l ,以T 为切点作()g x 的切线2l .是否存在实数a 使得1l //2l ,如果存在,求出a 的值;如果不存在,请说明理由.【参考答案】1.解析:A 条件等价于函数()f x 单调递减. 2.解析:D 由3()()2f x f x =-+,得(3)()f x f x +=,因此,()f x 是周期函数,并且周期是3函数()f x 的图象关于点3(,0)4-成中心对称, 因此,()f x =-3()2f x --,所以,(1)1f = (1)(2)(3)0f f f ++=,(1)(2)(3)(2008)f f f f +++鬃?=(1)f3.解析:A ②④是周期函数不唯一,排除;①式当1x =1时,ln10=不存在2x 使得成立,排除;答案:A . 4.解析:D ()'xxf x e ae -=-,由于()'f x 是奇函数,故()()''f x f x -=-对任意x 恒成立,由此得1a =,由()3'2xxf x e e-=-=得22320x x e e --=,即()()2210x xe e -+=,解得2x e =,故ln2x =,故切点的横坐标是ln 2.5.解析:D ()221(ln ln )1(ln ln )'x a x a x x f x x x ⋅-+-+==,因为()f x 在[)1,+∞上为减函数,故()'0f x ≤在[)1,+∞上恒成立,即ln 1ln a x ≥-在[)1,+∞上恒成立,等价于()ln 1ln a x ≥-在[)1,+∞上的最大值.设()1ln x x ϕ=-,()max 1x ϕ=,故ln 1a ≥,a e ≥,选答案D .6.解析:D 2'32s t t =-+,即232v t t =-+,令0v =,解得1t =或2,选答案D . 7.解析:(3,2) 1()lnsin 1xf x x x+=+-是奇函数, 又12(1)2()ln sin ln sin ln 1sin 111x x f x x x x x x x +--⎛⎫⎛⎫=+=+=--+ ⎪ ⎪---⎝⎭⎝⎭,()f x 在()1,1- 单调递增,故()f x 定义在()1,1-上的且是增函数.由已知得2(2)(4)f a f a -<--即2(2)(4)f a f a -<-.故22322412113321415335a a a a a a a a a ⎧⎧-<<-<-⎪⎪-<-<⇒<<⇒<<⎨⎨⎪⎪-<-<-<<<<⎩⎩或.即不等式的解集是(3,2).8.解析:1,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭ ()1'220f x mx x =+-≥对一切0x >恒成立,2122m x x ⎛⎫≥-+ ⎪⎝⎭,令()212g x x x⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭,则当11x=时,函数()g x 取最大值1,故21m ≥,即12m ≥.9.(文科)解析:③④ ①函数1cos cos cos 2442y x x x ππ⎛⎫⎛⎫=-+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,相邻两个对称中心的距离为22T d π==,错误;②函数31x y x +=-图象的对称中心应为()1,1,错误;③正确;④正确. 9.(理科)解析:222202sin 2sin 2(cos )2xdx xdx x ππππ-==-=⎰⎰.(2)直线x y 2=与抛物线32-=x y 所围成图形的面积为 .10.解析:(1).当12a =-时,()()2111,222xx x f x e x f x e x '=-+-=-+,从而得()()111,12f e f e '=-=-,故曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程为11()(1)2y e e x -+=--,即11022e x y ⎛⎫---= ⎪⎝⎭.(2).由()0f x ≥,得22111121,,22x x e x ax e x x a x --≤--≥∴≤,令()2112,x e x g x x--=则()()221112,x e x x g x x--+'=令21()(1)1,2x x e x x ϕ=--+则()()1(1),,02x x x e x x ϕϕ''=-≥∴>,即()x ϕ在1,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭上单调递增.所以()x ϕ170282e ϕ⎛⎫≥=-> ⎪⎝⎭,因此()0x ϕ'>,故()g x 在1,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭单调递增.则()121112122e g x g --⎛⎫≥=⎪⎝⎭,因此a 的取值范围是924a e ≤-.11.解析:(1)c x x x f +-=42)(2', 依题意,有0)21('=+f ,即 2)21(4)21(22-=+++-=c .42232)(23+--=∴x x x x f ,242)(2'--=x x x f . 令,0)('>x f 得12x <-或12x >+,从而()f x 的单调增区间为(,12]-∞-和[12,)++∞.(2)'()()()f b f a f c b a-=-. (3)=+-=-)()(2x f e e x g x x 42232232+--+-=-x x x e e x x , =)('x g 24222--++-x x e e x x222(1)4xx e e x e =++--222042 4.x x e e e e ≥⋅+⋅-=- 由(2)知,对于函数()y g x =图象上任意两点,A B ,在,A B 之间一定存在一点))(,('c g c C ,使得AB K c g =)(',又42)('-≥e x g ,故有42)('-≥=e c g K AB ,证毕.12.解析:(1)设函数()y f x =与()y g x =的图象的公共点()00,P x y ,则有2000ln x ax x =- ①又在点P 有共同的切线∴()()000020011''212x f x g x ax a x x +=⇒=-⇒=代入①得 0011ln 22x x =- 设()()()1111ln '00222h x x x h x x x =-+⇒=+>> 所以函数()h x 最多只有1个零点,观察得01x =是零点,∴1a =,此时()1,0P(2)方法1 由()()22ln ln x x f x g x x ax x a x +=⇒=-⇒= 令()()()2243112ln ln 12ln 'x x x x x x x x x r x r x x x x ⎛⎫+-+ ⎪+--⎝⎭=⇒==当01x <<时,()'0r x >,则()r x 单调递增当1x >时,()'0r x <,则()r x 单调递减,且2ln 0x x x +>所以()r x 在1x =处取到最大值()11r =,所以要使2ln x x y x +=与y a =有两个不同的交点,则有01a <<.方法2 根据(1)知当1a =时,两曲线切于点()1,0,此时变化的()y g x =的对称轴是12x =,而()y f x =是固定不动的,如果继续让对称轴向右移动即11122x a a =>⇒<,两曲线有两个不同的交点,当0a <时,开口向下,只有一个交点,显然不合,所以01a <<.(3)不妨设()()1122,,,M x y N x y ,且12x x >,则MN 中点的坐标为1212,22x x y y ++⎛⎫ ⎪⎝⎭ 以S 为切点的切线1l 的斜率12122'2S x x k f x x +⎛⎫== ⎪+⎝⎭ 以T 为切点的切线2l 的斜率()1212'12T x x k g a x x +⎛⎫==+- ⎪⎝⎭如果存在a 使得S T k k =,即()121221a x x x x =+-+ ①而且有2111ln x ax x =-和2222ln x ax x =-,如果将①的两边同乘12x x -得()()22121212122()x x a x x x x x x -=---+, 221211122121222()()ln ln ln x x x ax x ax x x x x x x -=---=-=+,即1121222(1)ln 1x x x x x x -=+. 设121x x μ=>,则有()()21ln 11μμμμ-=>+,令()()()21ln 11h μμμμμ-=->+, ()()222114'(1)(1)h μμμμμ-=-=++,∵1μ>,∴()'0h μ>因此()h μ在[)1,+∞上单调递增,故()()10h h μ>=,所以不存在实数a 使得1l //2l .1. 几个函数方程的周期(约定a>0)(1))()(a x f x f +=,则)(x f 的周期T=a ;(2)0)()(=+=a x f x f , 或)0)(()(1)(≠=+x f x f a x f , 或1()()f x a f x +=-(()0)f x ≠, 或[]21()()(),(()0,1)2f x f x f x a f x +-=+∈,则)(x f 的周期T=2a ; (3))0)(()(11)(≠+-=x f a x f x f ,则)(x f 的周期T=3a ; (4))()(1)()()(212121x f x f x f x f x x f -+=+且1212()1(()()1,0||2)f a f x f x x x a =⋅≠<-<,则)(x f 的周期T=4a ;。

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