金版教程高考數(shù)學文二輪復習講義:第二編 專題整合突破 專題二 函數(shù)與導數(shù) 第三講 導數(shù)的簡單應用 Word版含解析
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1、 高考數(shù)學精品復習資料 2019.5 第三講 導數(shù)的簡單應用 必記公式] 1.基本初等函數(shù)的八個導數(shù)公式 原函數(shù) 導函數(shù) f(x)=C(C為常數(shù)) f′(x)=0 f(x)=xα(α∈R) f′(x)=αxα-1 f(x)=sinx f′(x)=cosx f(x)=cosx f′(x)=-sinx f(x)=ax(a>0,且a≠1) f′(x)=axln_a f(x)=ex f′(x)=ex f(x)=logax(a>0,且a≠1) f′(x)=logae= f(x)=ln x
2、 f′(x)= 2.導數(shù)四則運算法則 (1)f(x)g(x)]′=f′(x)g′(x); (2)f(x)g(x)]′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x); (3)′=(g(x)≠0). 重要概念] 1.切線的斜率 函數(shù)f(x)在x0處的導數(shù)是曲線f(x)在點P(x0,f(x0))處的切線的斜率,因此曲線f(x)在點P處的切線的斜率k=f′(x0),相應的切線方程為y-f(x0)=f′(x0)(x-x0). 2.函數(shù)的單調(diào)性 在某個區(qū)間(a,b)內(nèi),如果f′(x)>0(f′(x)<0),那么函數(shù)y=f(x)在這個區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增(單調(diào)遞減). 3.函數(shù)的極值 設函數(shù)f
3、(x)在點x0附近有定義,如果對x0附近所有的點x,都有f(x)
4、P為切點,后者點P不一定為切點,求解時應先設出切點坐標. 3.關注函數(shù)的定義域:求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間及極(最)值應先求定義域. 考點 導數(shù)的幾何意義 典例示法 典例1 (1)20xx山東高考]若函數(shù)y=f(x)的圖象上存在兩點,使得函數(shù)的圖象在這兩點處的切線互相垂直,則稱y=f(x)具有T性質(zhì).下列函數(shù)中具有T性質(zhì)的是( ) A.y=sinx B.y=ln x C.y=ex D.y=x3 解析] 設函數(shù)y=f(x)圖象上兩點的橫坐標為x1,x2.由題意知只需函數(shù)y=f(x)滿足f′(x1)f′(x2)=-1(x1≠x2)即可.y=f(x)=sinx的導函數(shù)為f′
5、(x)=cosx,f′(0)f′(π)=-1,故A滿足;y=f(x)=ln x的導函數(shù)為f′(x)=,f′(x1)f′(x2)=>0,故B不滿足;y=f(x)=ex的導函數(shù)為f′(x)=ex,f′(x1)f′(x2)=ex1+x2>0,故C不滿足;y=f(x)=x3的導函數(shù)為f′(x)=3x2,f′(x1)f′(x2)=9xx≥0,故D不滿足.故選A. 答案] A (2)20xx陜西高考]設曲線y=ex在點(0,1)處的切線與曲線y=(x>0)上點P處的切線垂直,則P的坐標為________. 解析] y′=ex,則y=ex在點(0,1)處的切線的斜率k切=1,又曲線y=(x>0)上點P
6、處的切線與y=ex在點(0,1)處的切線垂直,所以y=(x>0)在點P處的切線的斜率為-1,設P(a,b),則曲線y=(x>0)上點P處的切線的斜率為y′|x=a=-a-2=-1,可得a=1,又P(a,b)在y=上,所以b=1,故P(1,1). 答案] (1,1) 1.求曲線y=f(x)的切線方程的三種類型及方法 (1)已知切點P(x0,y0),求y=f(x)過點P的切線方程: 求出切線的斜率f′(x0),由點斜式寫出方程. (2)已知切線的斜率為k,求y=f(x)的切線方程: 設切點P(x0,y0),通過方程k=f′(x0)解得x0,再由點斜式寫出方程. (3)已知切線上一
7、點(非切點),求y=f(x)的切線方程: 設切點P(x0,y0),利用導數(shù)求得切線斜率f′(x0),然后由斜率公式求得切線斜率,列方程(組)解得x0,再由點斜式或兩點式寫出方程. 2.利用切線(或方程)與其他曲線的關系求參數(shù) 已知過某點切線方程(斜率)或其與某線平行、垂直,利用導數(shù)的幾何意義、切點坐標、切線斜率之間的關系構建方程(組)或函數(shù)求解. 提醒:求曲線的切線方程時,務必分清在點P處的切線還是過點P的切線,前者點P為切點,后者點P不一定為切點,求解時應先求出切點坐標. 針對訓練 1.20xx重慶巴蜀中學模擬]已知曲線y=在點P(2,4)處的切線與直線l平行且距離為2,則直
8、線l的方程為( ) A.2x+y+2=0 B.2x+y+2=0或2x+y-18=0 C.2x-y-18=0 D.2x-y+2=0或2x-y-18=0 答案 B 解析 y′==-,y′|x=2=-=-2,因此k1=-2,設直線l方程為y=-2x+b,即2x+y-b=0,由題意得=2,解得b=18或b=-2,所以直線l的方程為2x+y-18=0或2x+y+2=0.故選B. 2.20xx江蘇高考]在平面直角坐標系xOy中,若曲線y=ax2+(a,b為常數(shù))過點P(2,-5),且該曲線在點P處的切線與直線7x+2y+3=0平行,則a+b的值是________. 答案?。? 解析 ∵
9、y=ax2+,∴y′=2ax-, 由題意可得 解得∴a+b=-3. 考點 利用導數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性 典例示法 題型1 利用導數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性(單調(diào)區(qū)間) 典例2 20xx重慶高考]已知函數(shù)f(x)=ax3+x2(a∈R)在x=-處取得極值. (1)確定a的值; (2)若g(x)=f(x)ex,討論g(x)的單調(diào)性. 解] (1)對f(x)求導得f′(x)=3ax2+2x, 因為f(x)在x=-處取得極值,所以f′=0, 即3a+2=-=0,解得a=. (2)由(1)得g(x)=ex, 故g′(x)=ex+ex =ex=x(x+1)(x+4)ex. 令g′(
10、x)=0,解得x=0,x=-1或x=-4.
當x<-4時,g′(x)<0,故g(x)為減函數(shù);
當-4 11、,若曲線C:y=f(x)在點x=1處的切線l與曲線C有且只有一個公共點,求m的值或取值范圍.
解] (1)f′(x)=2mx-1+=,即2mx2-x+1<0在(0,+∞)上有解.
當m≤0時顯然成立;
當m>0時,由于函數(shù)y=2mx2-x+1的圖象的對稱軸x=>0,故需且只需Δ>0,即1-8m>0,故0 12、1),則g(x)在(0,+∞)上有且只有一個零點.
又g(1)=0,故函數(shù)g(x)有零點x=1.
則g′(x)=2mx-1+-2m==
.
當m=時,g′(x)≥0,又g(x)不是常數(shù)函數(shù),故g(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增.
∴函數(shù)g(x)有且只有一個零點x=1,滿足題意.
當0 13、大值
極小值
根據(jù)上表知g<0.
又g(x)=mx+m+ln x+1.
∴g>0,故在上,函數(shù)g(x)又有一個零點,不符合題意.
綜上所述,m=.
1.導數(shù)與單調(diào)性之間的關系
(1)導數(shù)大(小)于0的區(qū)間是函數(shù)的單調(diào)遞增(減)區(qū)間.
(2)函數(shù)f(x)在D上單調(diào)遞增??x∈D,f′(x)≥0且f′(x)在區(qū)間D的任何子區(qū)間內(nèi)都不恒為零;
函數(shù)f(x)在D上單調(diào)遞減??x∈D,f′(x)≤0且f′(x)在區(qū)間D的任何子區(qū)間內(nèi)都不恒為零.
2.根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性求參數(shù)取值范圍的思路
(1)求f′(x).
(2)將單調(diào)性轉化為 14、導數(shù)f′(x)在該區(qū)間上滿足的不等式恒成立問題求解.
考點 利用導數(shù)研究函數(shù)的極值與最值
典例示法
題型1 求函數(shù)的極值(最值)
典例4 20xx合肥質(zhì)檢]已知函數(shù)f(x)=e1-x(2ax-a2)(其中a≠0).
(1)若函數(shù)f(x)在(2,+∞)上單調(diào)遞減,求實數(shù)a的取值范圍;
(2)設函數(shù)f(x)的最大值為g(a),當a>0時,求g(a)的最大值.
解] (1)由f(x)=e1-x(2ax-a2),
得f′(x)=(e1-x)′(2ax-a2)+2ae1-x=e′(2ax-a2)+2ae1-x=-e1-x(2ax-a2)+2ae1-x=-e1-x(2ax-a2- 15、2a)=0,又a≠0,故x=1+,
當a>0時,f(x)在上為增函數(shù),在上為減函數(shù),∴1+≤2,即a≤2,
∴00時,f(x)max=f=2ae
即g(a)=2ae.
則g′(a)=(2-a)e=0,得a=2,
∴g(a)在(0,2)上為增函數(shù),在(2,+∞)上為減函數(shù),
∴g(a)max=g(2)=.
題型2 知極值的個數(shù)求參數(shù)范圍
典例5 20xx沈陽質(zhì)檢]已知函數(shù)f(x)=xln x-x2-x+a(a∈R)在其定義域內(nèi)有兩個不同的極值點.
(1)求a的取值范圍;
(2)記兩個 16、極值點為x1,x2,且x1 17、x)=與函數(shù)y=a的圖象在(0,+∞)上有兩個不同的交點.
又g′(x)=,當0 18、g′(x)>0在(0,+∞)上恒成立,所以g(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,此時g(x)不可能有兩個不同零點.
若a>0,當0 19、等價于1+λ 20、h′(t)>0,t∈(λ2,1)時,h′(t)<0,
所以h(t)在(0,λ2)上單調(diào)遞增,在(λ2,1)上單調(diào)遞減,又h(1)=0,
所以h(t)在(0,1)上不能恒小于0,不符合題意,舍去.
綜上所述,若不等式e1+λ 21、或存在情況來討論求解.
(3)求函數(shù)y=f(x)在a,b]上最大值與最小值的步驟
①求函數(shù)y=f(x)在(a,b)內(nèi)的極值;
②將函數(shù)y=f(x)的各極值與端點處的函數(shù)值f(a),f(b)比較,其中最大的一個是最大值,最小的一個是最小值.
提醒:(1)求函數(shù)極值時,一定要注意分析導函數(shù)的零點是不是函數(shù)的極值點;
(2)求函數(shù)最值時,務必將極值點與端點值比較得出最大(小)值;
(3)對于含參數(shù)的函數(shù)解析式或區(qū)間求極值、最值問題,務必要對參數(shù)分類討論.
全國卷高考真題調(diào)研]
1.20xx全國卷Ⅱ]設函數(shù)f′(x)是奇函數(shù)f(x)(x∈R)的導函數(shù),f(-1)=0,當x> 22、0時,xf′(x)-f(x)<0,則使得f(x)>0成立的x的取值范圍是( )
A.(-∞,-1)∪(0,1) B.(-1,0)∪(1,+∞)
C.(-∞,-1)∪(-1,0) D.(0,1)∪(1,+∞)
答案 A
解析 令F(x)=,因為f(x)為奇函數(shù),所以F(x)為偶函數(shù),由于F′(x)=,當x>0時,xf′(x)-f(x)<0,所以F(x)=在(0,+∞)上單調(diào)遞減,根據(jù)對稱性,F(xiàn)(x)=在(-∞,0)上單調(diào)遞增,又f(-1)=0,f(1)=0,數(shù)形結合可知,使得f(x)>0成立的x的取值范圍是(-∞,-1)∪(0,1),故選A.
2.20xx全國卷Ⅲ]已知f(x) 23、為偶函數(shù),當x≤0時,f(x)=e-x-1-x,則曲線y=f(x)在點(1,2)處的切線方程是________.
答案 y=2x
解析 當x>0時,-x<0,f(-x)=ex-1+x,而f(-x)=f(x),所以f(x)=ex-1+x(x>0),點(1,2)在曲線y=f(x)上,易知f′(1)=2,故曲線y=f(x)在點(1,2)處的切線方程是y-2=f′(1)(x-1),即y=2x.
其它省市高考題借鑒]
3.20xx四川高考]已知a為函數(shù)f(x)=x3-12x的極小值點,則a=( )
A.-4 B.-2
C.4 D.2
答案 D
解析 由題意可得f′(x)=3x2 24、-12=3(x-2)(x+2),
令f′(x)=0,得x=-2或x=2,
則f′(x),f(x)隨x的變化情況如下表:
x
(-∞,-2)
-2
(-2,2)
2
(2,+∞)
f′(x)
+
0
-
0
+
f(x)
極大值
極小值
∴函數(shù)f(x)在x=2處取得極小值,則a=2.故選D.
4.20xx北京高考]設函數(shù)f(x)=xea-x+bx,曲線y=f(x)在點(2,f(2))處的切線方程為y=(e-1)x+4.
(1)求a,b的值;
(2)求f(x)的單調(diào)區(qū)間.
解 (1)因為f(x)=xea-x+bx,所以f′(x)=(1- 25、x)ea-x+b.
依題設,即
解得a=2,b=e.
(2)由(1)知f(x)=xe2-x+ex.
由f′(x)=e2-x(1-x+ex-1)及e2-x>0知,f′(x)與1-x+ex-1同號.
令g(x)=1-x+ex-1,則g′(x)=-1+ex-1.
所以當x∈(-∞,1)時,g′(x)<0,g(x)在區(qū)間(-∞,1)上單調(diào)遞減;
當x∈(1,+∞)時,g′(x)>0,g(x)在區(qū)間(1,+∞)上單調(diào)遞增.
故g(1)=1是g(x)在區(qū)間(-∞,+∞)上的最小值,
從而g(x)>0,x∈(-∞,+∞).
綜上可知,f′(x)>0,x∈(-∞,+∞).
故f(x)的單 26、調(diào)遞增區(qū)間為(-∞,+∞).
一、選擇題
1.20xx鄭州質(zhì)檢]函數(shù)f(x)=excosx的圖象在點(0,f(0))處的切線方程是( )
A.x+y+1=0 B.x+y-1=0
C.x-y+1=0 D.x-y-1=0
答案 C
解析 依題意,f(0)=e0cos0=1,因為f′(x)=excosx-exsinx,所以f′(0)=1,所以切線方程為y-1=x-0,即x-y+1=0,故選C.
2.20xx山西忻州四校聯(lián)考]設函數(shù)f(x)=xsinx+cosx的圖象在點(t,f(t))處切線的斜率為k,則函數(shù)k=g(t)的部分圖象為( )
答案 B
解析 f′( 27、x)=(xsinx+cosx)′=xcosx,則k=g(t)=tcost,易知函數(shù)g(t)為奇函數(shù),其圖象關于原點對稱,排除A、C.當0 28、1)+≥4,當且僅當x=1時等號成立,∴c≤4.
4.20xx沈陽質(zhì)檢]已知函數(shù)y=x2的圖象在點(x0,x)處的切線為l,若l也與函數(shù)y=ln x,x∈(0,1)的圖象相切,則x0必滿足( )
A.0 29、(x)=x2-ln 2x-1,x∈(1,+∞),所以該函數(shù)的零點就是x0,又因為g′(x)=2x-=,所以g(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞增,又g(1)=-ln 2 <0,g()=1-ln 2 <0,g()=2-ln 2>0,從而 30、答案 D
解析 對于選項A,f′(x)=3x2+2ax-1,方程3x2+2ax-1=0的根的判別式Δ=4a2+12>0恒成立,故f′(x)=0必有兩個不等實根,不妨設為x1,x2,且x1 31、B選項的結論正確;對于選項C,易知兩極值點的中點坐標為,,又f=-x+x3+f,f=x-x3+f,所以f+f=2f,所以函數(shù)f(x)的圖象關于點成中心對稱,故C選項的結論正確;對于D選項,令a=c=0得f(x)=x3-x,f(x)在(0,0)處切線方程為y=-x,且有唯一實數(shù)解,即f(x)在(0,0)處切線與f(x)圖象有唯一公共點,所以D不正確,選D.
6.已知函數(shù)f(x)=(a-2)x-ax3在區(qū)間-1,1]上的最大值為2,則a的取值范圍是( )
A.2,10] B.-1,8]
C.-2,2] D.0,9]
答案 B
解析 f′(x)=-3ax2+a-2.(1)當a=0 32、時,f′(x)=-2<0,f(x)在-1,1]上為減函數(shù),所以f(x)max=f(-1)=2,符合題意.(2)當02時,由f′(x)=0,解得x= .①當- ≤-1,即 ≥1,即-1≤a<0時,函數(shù)f(x)在-1,1]上單調(diào)遞減,所以此時函數(shù)在定義域內(nèi)的最大值為f(-1)=2,滿足條件;②當- >-1,即 <1,即a<-1或a>2時,若a<-1,函數(shù)f(x)在與上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以此時函數(shù)在定義域內(nèi)的最大值為f(1)=-2或f,而f>f(-1)=2,
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