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導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用

2015-04-16 13:28
關(guān)鍵詞:極小值極大值增函數(shù)

導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用一直是高考數(shù)學(xué)中的重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn),特別是通常出現(xiàn)在理科數(shù)學(xué)試卷的壓軸題中,對(duì)考生數(shù)學(xué)能力的要求較高. 試題往往具有挑戰(zhàn)性,是考生能否得高分的分水嶺.

在導(dǎo)數(shù)的復(fù)習(xí)備考中要努力過(guò)好以下三關(guān):第一關(guān),會(huì)求目標(biāo)函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),即能準(zhǔn)確、熟練地根據(jù)導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算法則及基本函數(shù)的導(dǎo)數(shù),求出試題給出的目標(biāo)函數(shù)的導(dǎo)數(shù),特別要重視運(yùn)算的準(zhǔn)確性,它關(guān)系后面結(jié)果的對(duì)錯(cuò);第二關(guān),會(huì)直接應(yīng)用導(dǎo)數(shù)解題,即能解決導(dǎo)數(shù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用問(wèn)題,如利用導(dǎo)數(shù)說(shuō)明(或證明)函數(shù)的單調(diào)性,求函數(shù)的極值和最值等;第三關(guān),會(huì)構(gòu)造應(yīng)用,即能對(duì)試題所涉及的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行合理的改造和變形,然后再利用導(dǎo)數(shù)解決之.

(1)要熟悉運(yùn)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)性質(zhì)的基本程序:先求出函數(shù)的定義域,再求其導(dǎo)函數(shù),確定導(dǎo)函數(shù)的零點(diǎn),由此可得函數(shù)的單調(diào)性及極值(或最值).

(2)對(duì)于含參變量的最值問(wèn)題,特別要注意分類(lèi)討論思想的應(yīng)用.

(3)對(duì)于比較陌生的創(chuàng)新問(wèn)題,要注意等價(jià)轉(zhuǎn)化思想的應(yīng)用,若能化歸為熟悉的基本問(wèn)題,則離成功就不遠(yuǎn)了.

(4)若試題中有若干個(gè)小題,則特別要注意前后小題之間的聯(lián)系,要有利用前面小題所得的結(jié)論解決后面問(wèn)題的意識(shí).

例1 已知a為常數(shù),函數(shù)f(x)=x(lnx-ax)有兩個(gè)極值點(diǎn)x1,x2(x1

A. f(x1)>0, f(x2)>-

B. f(x1)<0, f(x2)<-

C. f(x1)>0, f(x2)<-

D. f(x1)<0, f(x2)>-

破解思路 由于給出的函數(shù)含有參數(shù)a,因此可由條件確定參數(shù)a的取值范圍,再由函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)確定兩個(gè)極值點(diǎn)x1,x2(x1

答案詳解 法1:因?yàn)閒(x)=x(lnx-ax)有兩個(gè)極值點(diǎn)x1,x2(x10),若a≤0,則?坌x∈(0,+∞)有g(shù)′(x)>0,故g(x)是(0,+∞)上的增函數(shù),此時(shí),g(x)至多有一個(gè)零點(diǎn),得矛盾,所以a>0. 由g′(x)= >0(x>0)解得00,所以00,所以f(x)是[x1,x2]上的增函數(shù),所以f(x2)>f(1)=-a>- , f(x1)

法2:同法1知f ′(x)=lnx+1-2ax有兩個(gè)不同的零點(diǎn),即關(guān)于x的方程2ax=lnx+1在(0,+∞)上有兩個(gè)不同的實(shí)數(shù)解,即2a=h(x)= 在(0,+∞)上有兩個(gè)不同的實(shí)數(shù)解. 由h′(x)= >0得00,所以f(x)是[x1,x2]上的增函數(shù),從而有f(x2)>f(1)=-a>- ,f(x1)

例2 已知函數(shù)f(x)= ,試問(wèn):是否存在實(shí)數(shù)a,使得對(duì)?坌x∈(0,1)∪(1,+∞), f(x)> 恒成立?若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由;若存在,求出a的值并加以證明.

破解思路 由不等式f(x)> 成立,求字母系數(shù)a的取值范圍,解決的常規(guī)方法是分離變量法,即從不等式中分離出a,然后化歸為求函數(shù)的最值問(wèn)題. 要實(shí)現(xiàn)變量的分離,必須把等式左邊的分母lnx除去,即需要確定lnx的值的正負(fù),但lnx的值的符號(hào)是不確定的,所以可用分類(lèi)討論的方法,把原問(wèn)題分解成兩個(gè)小問(wèn)題來(lái)解決.

答案詳解 (1)?坌x∈(0,1), f(x)> 恒成立?圳?坌x∈(0,1), > 恒成立?圳?坌x∈(0,1),a>x- lnx恒成立. 令h(x)=x- lnx,則h′(x)= ( -1-ln ).

令t= ,t∈(0,1),則s(t)=t-1-lnt,所以s′(t)=1- . 當(dāng)0s(1)=0,所以?坌x∈(0,1),h′(x)= ( -1-ln )>0. 所以h(x)=x- lnx是(0,1)上的增函數(shù). 當(dāng)x∈(0,1)時(shí),h(x)=x- ·lnx

(2)?坌x∈(1,+∞), f(x)> 恒成立?圳?坌x∈(1,+∞), > 恒成立?圳?坌x∈(1,+∞),a

令t= ,t∈(1,+∞),則s(t)=t-1-lnt,所以s′(t)=1- . 當(dāng)t>1時(shí)s′(t)=1- >0,所以s(t)=t-1-lnt是(1,+∞)上的增函數(shù),則?坌t∈(1,+∞),s(t)>s(1)=0.

所以?坌x∈(1,+∞),h′(x)= ( -1-ln )>0,h(x)=x- lnx是(1,+∞)上的增函數(shù),?坌x∈(1,+∞)時(shí),h(x)=x- lnx>h(1)=1,所以a≤1.

由(1)(2)可知,當(dāng)且僅當(dāng)a=1時(shí), ?坌x∈(0,1)∪(1,+∞), f(x)> 恒成立.

1. 若已知曲線y=x4+ax2+1在點(diǎn)P(-1,a+2)處的切線的斜率為8,則a的值為( )

A. 9 B. 6 C. -9 D. -6

2. 已知e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù),設(shè)函數(shù)f(x)=(ex-1)(x-1)k(k=1,2),則( )

A. 當(dāng)k=1時(shí), f(x)在x=1處取到極小值

B. 當(dāng)k=1時(shí), f(x)在x=1處取到極大值

C. 當(dāng)k=2時(shí), f(x)在x=1處取到極小值

D. 當(dāng)k=2時(shí), f(x)在x=1處取到極大值

3. 已知直線l:y=3x-e(e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù))是函數(shù)f(x)=ax+xlnx圖象的切線,

(1)求實(shí)數(shù)a的值;

(2)設(shè)g(x)= (其中x>1),

①證明:函數(shù)g(x)在區(qū)間(1,+∞)上存在最小值;

②設(shè)k為整數(shù),且對(duì)于任意的x∈(1,+∞)有k

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