专题03 导数及其应用-备战2018年高考数学（文）之纠错笔记系列

专题03 导数及其应用-备战2018年高考数学（文）之纠错笔记系列

专题03 导数及其应用 ‎ 易错点1 不能正确识别图象与平均变化率的关系 ‎ A，B两机关单位开展节能活动，活动开始后两机关的用电量与时间t(天)的关系如图所示，则一定有 A．两机关单位节能效果一样好 B．A机关单位比B机关单位节能效果好 C．A机关单位的用电量在上的平均变化率比B机关单位的用电量在上的平均变化率大 D．A机关单位与B机关单位自节能以来用电量总是一样大 ‎【错解】选C.‎ 因为在(0，t0)上，的图象比的图象陡峭，所以在(0，t0)上用电量的平均变化率，A机关单位比B机关单位大． ‎ ‎【错因分析】识图时，一定要结合题意弄清图形所反映的量之间的关系，特别是单调性，增长(减少)的快慢等要弄清．‎ ‎【参考答案】B ‎1．平均变化率 函数从到的平均变化率为，若，，则平均变化率可表示为.‎ ‎2．瞬时速度 一般地，如果物体的运动规律可以用函数来描述，那么，物体在时刻的瞬时速度v就是物体在到这段时间内，当无限趋近于0时，无限趋近的常数.‎ ‎1．汽车行驶的路程s和时间t之间的函数图象如图，在时间段上的平均速度分别为，，则三者的大小关系为 A． B．‎ C． D．‎ ‎【答案】C ‎【解析】∵，由图象易知，∴，故选C.‎ ‎ 易错点2 求切线时混淆“某点处”和“过某点”‎ 若经过点P(2,8)作曲线的切线，则切线方程为 A． B．‎ C．或 D．或 ‎【错解】设，由定义得f ′(2)=12，‎ ‎∴所求切线方程为，即.‎ ‎【错因分析】曲线过点P的切线与在点P处的切线不同．求曲线过点P的切线时，应注意检验点P是否在曲线上，若点P在曲线上，应分P为切点和P不是切点讨论． ‎ 故经过点P的曲线的切线有两条，方程为或.‎ ‎【参考答案】D ‎1．导数的几何意义 函数在处的导数就是曲线在点处的切线的斜率.‎ ‎2．曲线的切线的求法 若已知曲线过点，求曲线过点P的切线，则需分点P(x0，y0)是切点和不是切点两种情况求解：‎ ‎（1）当点是切点时，切线方程为；‎ ‎（2）当点不是切点时，可分以下几步完成：‎ 第一步：设出切点坐标P′(x1，f (x1))；‎ 第二步：写出过的切线方程为；‎ 第三步：将点P的坐标(x0，y0)代入切线方程求出x1；‎ 第四步：将x1的值代入方程，可得过点的切线方程．‎ ‎2．已知曲线，过点M(0,32)作曲线f(x)的切线，则切线的方程为 . ‎【答案】‎ 故切线方程为. ‎ 在求曲线的切线方程时，要注意区分是求某点处的切线方程，还是求过某点（不在曲线上）的切线方程，前者的切线方程为，其中切点，后者一般先设出切点坐标，再求解.‎ ‎ 易错点3 不能准确把握导数公式和运算法则 求下列函数的导数：‎ ‎（1）；‎ ‎（2）.‎ ‎【错解】（1）；‎ ‎（2）.‎ ‎【错因分析】（1）求导是对自变量求导，要分清表达式中的自变量.本题中的自变量是x，a是常量；（2）商的求导法则是：分母平方作分母，分子是差的形式，等于分子的导数乘以分母的积减去分母的导数乘以分子的积.本题把分数的导数类同于分数的乘方运算了. ‎ ‎【参考答案】（1）；（2）.‎ ‎1．导数计算的原则 先化简解析式，使之变成能用八个求导公式求导的函数的和、差、积、商，再求导．‎ ‎2．导数计算的方法 ‎①连乘积形式：先展开化为多项式的形式，再求导；‎ ‎②分式形式：观察函数的结构特征，先化为整式函数或较为简单的分式函数，再求导；‎ ‎③对数形式：先化为和、差的形式，再求导；‎ ‎④根式形式：先化为分数指数幂的形式，再求导；‎ ‎⑤三角形式：先利用三角函数公式转化为和或差的形式，再求导；‎ ‎3．函数在处的切线方程为 A． B．‎ C． D．或 ‎【答案】B ‎【解析】∵，∴，‎ 又x=1时，y=2，∴切线方程为，即.‎ ‎（1）要准确记忆导数公式表和导数的运算法则，不要将幂函数与指数函数的导数公式，与的导数，与的导数及积与商的导数公式记混弄错．‎ ‎（2）本题中是指数函数，而不是幂函数，常将幂函数与指数函数且的导数公式记混而导致错误．‎ 易错点4 审题不细致误 设函数.‎ ‎（1）若，求函数的单调区间；‎ ‎（2）若在定义域上是增函数，求实数a的取值范围．‎ ‎【错解】（1）∵，∴，∴.‎ ‎∴，‎ 令，得或，令，得，‎ ‎∴函数的单调递增区间为，单调递减区间为．‎ ‎【错因分析】错解有多处错误：一是忽视了定义域的限制作用，研究函数一定要注意函数的定义域；二是将单调区间取并集，函数的单调区间不要随意取并集；三是对不等式恒成立处理不当，对于自变量取值有限制条件的恒成立问题要和自变量在R上取值的恒成立问题加以区分．‎ ‎（2）若在定义域上是增函数，则对x>0恒成立，‎ ‎∵，‎ ‎∴需x>0时恒成立，即对x>0恒成立．‎ ‎∵，当且仅当x=1时取等号，‎ ‎∴，即实数a的取值范围是. ‎ ‎【参考答案】（1）函数的单调递增区间为，单调递减区间为；（2）.‎ 用导数求函数的单调区间的“三个方法”：‎ ‎1．当不等式(或)可解时，‎ ‎①确定函数的定义域；‎ ‎②求导数；‎ ‎③解不等式，解集在定义域内的部分为单调递增区间；‎ ‎④解不等式，解集在定义域内的部分为单调递减区间．‎ ‎2．当方程可解时，‎ ‎①确定函数的定义域；‎ ‎②求导数，令，解此方程，求出在定义区间内的一切实根；‎ ‎③把函数的间断点(即的无定义点)的横坐标和上面的各实数根按由小到大的顺序排列起来，然后用这些点把函数的定义区间分成若干个小区间；‎ ‎④确定在各个区间内的符号，根据符号判定函数在每个相应区间内的单调性．‎ ‎3．当不等式(或)及方程均不可解时，‎ ‎①确定函数的定义域；‎ ‎②求导数并化简，根据的结构特征，选择相应基本初等函数，利用其图象与性质确定的符号；‎ ‎③得单调区间．‎ ‎4．若函数在上为单调减函数，则a的取值范围是________．‎ ‎【答案】‎ ‎ ‎ 若的单调减区间为，则在的两侧函数值异号，且；‎ 若在区间上单调递减，则在上恒成立．‎ ‎ 易错点5 极值的概念理解不透彻 已知在处有极值，则________.‎ ‎【错解】或 由题得，，由已知得解得或，所以等于或.‎ ‎【错因分析】极值点的导数值为0，但导数值为0的点不一定为极值点，错解忽视了“是f(x)的极值点”的情况． ‎ 综上可知，，所以.‎ ‎【参考答案】‎ 对于给出函数极大(小)值的条件，一定既要考虑，又要考虑在 两侧的导数值符号不同，否则容易产生增根．‎ ‎1．函数极值的判断：‎ 先确定导数为0的点，再判断导数为0的点的左、右两侧的导数符号．‎ ‎2．求函数极值的方法：‎ ‎①确定函数的定义域．‎ ‎②求导函数．‎ ‎③求方程的根．‎ ‎④检查在方程的根的左右两侧的符号，确定极值点．如果左正右负，那么在这个根处取得极大值，如果左负右正，那么在这个根处取得极小值，如果在这个根的左右两侧符号不变，则在这个根处没有极值．‎ ‎3．利用极值求参数的取值范围：‎ 确定函数的定义域，求导数，求方程的根的情况，得关于参数的方程(或不等式)，进而确定参数的取值或范围.‎ ‎5．已知在时有极值0，则常数a、b的值分别为 A． B． ‎ C． D．或 ‎【答案】C 当时，，‎ 所以在R上为增函数，无极值，故舍去；‎ 因此常数a、b的值分别为. ‎ ‎（1）在处有极值时，一定有，可能为极大值，也可能为极小值，应检验在两侧的符号后才可下结论；‎ ‎（2）若，则未必在处取得极值，只有确认时，，才可确定在处取得极值． ‎ 一、导数的概念及计算 ‎1．导数的定义：.‎ ‎2．导数的几何意义：函数在处的导数就是曲线在点处的切线的斜率，即.‎ 求曲线的切线方程的类型及方法 ‎（1）已知切点，求过点P的切线方程：求出切线的斜率f ′(x0)，由点斜式写出方程；‎ ‎（2）已知切线的斜率为k，求的切线方程：设切点，通过方程解得x0，再由点斜式写出方程；‎ ‎（3）已知切线上一点(非切点)，求的切线方程：设切点，利用导数求得切线斜率，再由斜率公式求得切线斜率，列方程(组)解得x0，最后由点斜式或两点式写出方程．‎ ‎（4）若曲线的切线与已知直线平行或垂直，求曲线的切线方程时，先由平行或垂直关系确定切线的斜率，再由求出切点坐标，最后写出切线方程．‎ ‎（5）①在点处的切线即是以为切点的切线，一定在曲线上.‎ ‎②过点的切线即切线过点，不一定是切点．因此在求过点的切线方程时，应首先检验点是 否在已知曲线上．‎ ‎3．基本初等函数的导数公式 函数 导数 f (x)=C(C为常数)‎ ‎=‎ f (x)=sin x f (x)=cos x f (x)=ln x ‎4．导数的运算法则 ‎（1）.‎ ‎（2）.‎ ‎（3）.‎ 二、导数的应用 ‎1．函数的单调性与导数的关系 一般地，在某个区间(a,b)内：‎ ‎①如果，函数f (x)在这个区间内单调递增;‎ ‎②如果，函数f (x)在这个区间内单调递减;‎ ‎③如果，函数f (x)在这个区间内是常数函数．‎ ‎（1）利用导数研究函数的单调性，要在函数的定义域内讨论导数的符号；‎ ‎（2）在某个区间内，()是函数f (x)在此区间内单调递增(减)的充分条件，而不是必要条 件.例如，函数在定义域上是增函数，但.‎ ‎（3）函数在(a,b)内单调递增(减)的充要条件是()在(a,b)内恒成立，且在(a,b)‎ 的任意子区间内都不恒等于0.这就是说，在区间内的个别点处有,不影响函数在区间内 的单调性.‎ ‎2．函数的极值与导数的关系 一般地，对于函数，‎ ‎①若在点x= a处有f ′(a)= 0，且在点x= a附近的左侧，右侧，则称x= a为f(x)的极小值点；叫做函数f (x)的极小值.‎ ‎②若在点x=b处有=0，且在点x=b附近的左侧，右侧，则称x= b为f(x)的极大值点，叫做函数f (x)的极大值．‎ ‎③极小值点与极大值点通称极值点，极小值与极大值通称极值.‎ ‎3．函数的最值与极值的关系 ‎①极值是对某一点附近(即局部)而言，最值是对函数的定义区间的整体而言； ‎②在函数的定义区间内，极大（小）值可能有多个（或者没有），但最大（小）值只有一个（或者没有）；‎ ‎③函数f (x)的极值点不能是区间的端点，而最值点可以是区间的端点；‎ ‎④对于可导函数，函数的最大(小)值必在极大(小)值点或区间端点处取得.‎ 求函数在[a,b]上的最大值与最小值的步骤 ‎①求函数在(a,b)内的极值；‎ ‎②将函数的各极值与端点处的函数值f (a)，f (b)比较，其中最大的一个是最大值，最小的一个是最小值．‎ ‎1．[2017浙江卷] 函数的导函数的图象如图所示，则函数的图象可能是 ‎【答案】D ‎【解析】原函数先减再增，再减再增，且位于增区间内，因此选D． ‎ ‎2．[2016山东卷文] 若函数的图象上存在两点，使得函数的图象在这两点处的切线互相垂直，则称具有T性质.下列函数中具有T性质的是 A．y=sin x B．y=ln x C．y=ex D．y=x3‎ ‎【答案】A ‎ ‎【解析】当时，，，所以在函数的图象上存在两点，使条件成立，故A正确；函数的导数值均非负，不符合题意，故选A.‎ ‎3．[2016新课标全国Ⅰ卷文]若函数在上单调递增，则a的取值范围是 A． B．‎ C． D．‎ ‎【答案】C ‎【名师点睛】本题把导数与三角函数结合在一起进行考查,有所创新,求解的关键是把函数单调性转化为不等式恒成立,再进一步转化为二次函数在闭区间上的最值问题,注意与三角函数值域或最值有关的问题,即注意正、余弦函数的有界性.‎ ‎4．[2016四川卷文]已知a为函数的极小值点，则a=‎ A．–4 B．–2 ‎ C．4 D．2‎ ‎【答案】D ‎【解析】，令得或，易得在上单调递减，在上单调递增，故的极小值点为2，即，故选D. ‎ ‎5．已知函数f (x)的导函数为f ′(x)，且满足，则f ′(1)= ‎ A．−e B．−1 ‎ C．1 D．e ‎【答案】B ‎【解析】∵，∴，‎ ‎∴，即.选B.‎ ‎【名师点睛】利用导数公式和导数的运算法则求函数的导数是高考考查的基础内容，直接考查的较少，常体现在导数应用中，也是学好导数，会做导数相关问题的前提.本题注意对f ′(1)的正确理解，在求导时作为常数，才能得出正确结果.‎ ‎6．设P为曲线C：上的点，且曲线C在点P处切线倾斜角的取值范围为，则点P横坐标的取值范围为 A． B．‎ C．[0,1] D．‎ ‎【答案】A ‎7．设分别是定义在R上的奇函数和偶函数，当x<0时，，且，则不等式的解集是 A． B．‎ C． D．‎ ‎【答案】D ‎【解析】设F(x)= f(x)g(x)，当x<0时，，∴F(x)在x<0时为增函数．∵，∴F(x ‎)为奇函数，∴F(x)在(0，+ ∞)上亦为增函数．已知，必有.‎ 构造如图的F(x)的图象，可知F(x)<0的解集为x∈．‎ 故选D.‎ ‎8．设a∈R，若函数，x∈R有大于零的极值点，则 A．　　　 B．‎ C． D．‎ ‎【答案】C ‎9．若方程在[0,2]上有解，则实数m的取值范围是 A． B．[0,2]‎ C． D．‎ ‎【答案】A ‎【解析】由题意得，方程在[0,2]上有解，则，x∈[0,2]，令，x∈[0,2]，则，令，解得x ‎>1，因此函数在[0,1]上单调递减，在[1,2]上单调递增，‎ 又x=1时，；x=2时，y=2；x= 0，y= 0，∴函数，x∈[0,2]的值域是，‎ 故，∴，故选A. ‎ ‎10．设直线l1，l2分别是函数f(x)=图象上点P1，P2处的切线，l1与l2垂直相交于点P，且l1，l2分别与y轴相交于点A，B，则PAB的面积的取值范围是 A．(0,1) B．(0,2) ‎ C．(0,+∞) D．(1,+ ∞)‎ ‎【答案】A ‎ ‎11．[2017新课标全国Ⅰ卷文]曲线在点（1，2）处的切线方程为______________．‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】设，则，所以，‎ 所以曲线在点处的切线方程为，即．‎ ‎【名师点睛】求曲线的切线方程是导数的重要应用之一，用导数求切线方程的关键在于求出斜率，其求法为：设是曲线上的一点，则以为切点的切线方程是．若曲线在点处的切线平行于轴（即导数不存在）时，由切线定义知，切线方程为．‎ ‎12．[2017天津卷文]已知，设函数的图象在点（1，）处的切线为l，则l在y轴上的截距为___________．‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】由题可得，则切点为，因为，所以切线l的斜率为，切线l的方程为，令可得，故在轴上的截距为．‎ ‎【名师点睛】本题考查导数的几何意义，属于基础题型，函数在点处的导数的几何意义是曲线在点处的切线的斜率，切线方程为．解题时应注意：求曲线切线时，要分清在点处的切线与过点的切线的不同，没切点应设出切点坐标，建立方程组进行求解．‎ ‎13．[2017新课标全国Ⅰ卷文]已知函数．‎ ‎（1）讨论的单调性；‎ ‎（2）若，求a的取值范围．‎ ‎【答案】（1）见解析；（2）．‎ ‎（2）①若，则，所以．‎ ‎②若，则由（1）得，当时，取得最小值，最小值为．从而当且仅当，即时，．‎ ‎③若，则由（1）得，当时，取得最小值，最小值为 ‎．从而当且仅当，即时．‎ 综上，的取值范围为．全品教学网 ‎【名师点睛】本题主要考查导数两大方面的应用：（1）函数单调性的讨论：运用导数知识来讨论函数单调性时，首先考虑函数的定义域，再求出，由的正负，得出函数的单调区间；‎ ‎（2）‎ 函数的最值（极值）的求法：由确认的单调区间，结合极值点的定义及自变量的取值范围，得出函数的极值或最值．‎ ‎14．设函数.‎ ‎（1）若在处取得极值，确定的值，并求此时曲线在点处的切线方程；‎ ‎（2）若在上为减函数，求的取值范围.‎ ‎【答案】（1），；（2）.‎ ‎（2）由（1）得，, ‎ 令，由，解得.‎ 当时，<0,,故为减函数；‎ 当时，>0, ,故为增函数；‎ 当时，<0, ,故为减函数；‎ 由在上为减函数，知，解得，‎ 故a的取值范围为.‎ ‎15．已知函数，为自然对数的底数.‎ ‎（1）求函数的最小值；‎ ‎（2）若对任意的恒成立，求实数的值；‎ ‎（3）在（2）的条件下，证明：.‎ ‎【答案】（1）函数的最小值为；（2）；（3）见解析.‎ ‎（2）对任意的恒成立，即在上，．‎ 由（1），设，所以．‎ 由得．‎ 易知在区间上单调递增，在区间上单调递减， ‎ ‎∴在处取得最大值，而．‎ 因此的解为，‎ ‎∴. ‎ ‎（3）由（2）得，即，当且仅当时，等号成立，‎ 令，则即， ‎ 所以，累加得.‎ 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