- 2021-06-24 发布 |
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文档介绍
【数学】2019届一轮复习北师大版 函数与导数 学案
第32练 函数与导数 [明考情] 函数与导数问题是高考的必考题,作为试卷的压轴题,在第21题或第22题的位置. [知考向] 1.导数的几何意义. 2.导数与函数的单调性. 3.导数与函数的极值、最值. 考点一 导数的几何意义 要点重组 导数的几何意义:函数y=f(x)在x=x0处的导数f′(x0)就是曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处切线的斜率. 方法技巧 (1)已知斜率求切点:已知斜率k,求切点(x1,f(x1)),即解方程f′(x1)=k. (2)求切线倾斜角的取值范围:先求导数的取值范围,即确定切线斜率的取值范围,然后利用正切函数的单调性解决. 1.已知函数f(x)=x3+x-16. (1)求曲线y=f(x)在点(2,-6)处的切线方程; (2)直线l为曲线y=f(x)的切线,且经过原点,求直线l的方程及切点坐标; 解 (1)由计算可知,点(2,-6)在曲线y=f(x)上. ∵f′(x)=(x3+x-16)′=3x2+1, ∴y=f(x)在点(2,-6)处的切线的斜率k=f′(2)=13, ∴切线方程为y=13(x-2)+(-6),即y=13x-32. (2)设切点为(x0,y0), 则直线l的斜率为f′(x0)=3x+1, ∴直线l的方程为y=(3x+1)(x-x0)+x+x0-16. 又∵直线l过点(0,0), ∴0=(3x+1)(-x0)+x+x0-16, 整理得x=-8, ∴x0=-2, ∴y0=(-2)3+(-2)-16=-26, k=3×(-2)2+1=13. ∴直线l的方程为y=13x,切点坐标为(-2,-26). 2.设函数f(x)=(x+a)lnx,g(x)=.已知曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与直线2x-y=0平行. (1)求a的值; (2)是否存在自然数k,使得方程f(x)=g(x)在(k,k+1)内存在唯一的根?如果存在,求出k;如果不存在,请说明理由; 解 (1)由题意知,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线斜率为2,所以f′(1)=2, 又f′(x)=lnx++1,即f′(1)=a+1=2,所以a=1. (2)当k=1时,方程f(x)=g(x)在(1,2)内存在唯一的根. 设h(x)=f(x)-g(x)=(x+1)lnx-, 当x∈(0,1]时,h(x)<0. 又h(2)=3ln2-=ln8->0, 所以存在x0∈(1,2),使得h(x0)=0. 因为h′(x)=lnx++1+, 所以当x∈(1,2)时,h′(x)>0, 所以h′(x)>h′(1)=2->0, 当x∈(2,+∞)时,h′(x)>0, 所以当x∈(1,+∞)时,h(x)单调递增, 所以当k=1时,方程f(x)=g(x)在(k,k+1)内存在唯一的根. 3.已知定义在正实数集上的函数f(x)=x2+2ax,g(x)=3a2lnx+b,其中a>0.设两曲线y=f(x),y=g(x)有公共点,且在公共点处的切线相同. (1)若a=1,求b的值; (2)用a表示b,并求b的最大值. 解 (1)当a=1时,f(x)=x2+2x,g(x)=3lnx+b. 设y=f(x)与y=g(x)(x>0)在公共点(x0,y0)处的切线相同, f′(x)=x+2,g′(x)=, 由题意知,f(x0)=g(x0),f′(x0)=g′(x0), ∴ 由x0+2=,得x0=1或x0=-3(舍去). ∴b=. (2)设y=f(x)与y=g(x)(x>0)在公共点(x0,y0)处的切线相同, f′(x)=x+2a,g′(x)=. 由题意知,f(x0)=g(x0),f′(x0)=g′(x0), ∴ 由x0+2a=,得x0=a或x0=-3a(舍去), 即b=a2+2a2-3a2lna=a2-3a2lna. 令h(t)=t2-3t2lnt(t>0),则h′(t)=2t(1-3lnt), 则当2t(1-3lnt)>0,即0<t<时,h′(t)>0; 当2t(1-3lnt)<0,即t>时,h′(t)<0. 故h(t)在(0,+∞)上的最大值为h()=,故b的最大值为. 考点二 导数与函数的单调性 方法技巧 (1)函数单调性的判定方法:在某个区间(a,b)内,如果f′(x)>0,那么函数y=f(x)在此区间内单调递增;如果f′(x)<0,那么函数y=f(x)在此区间内单调递减. (2)常数函数的判定方法:如果在某个区间(a,b)内,恒有f′(x)=0,那么函数y=f(x)在此区间内是常数函数,不具有单调性. (3)已知函数的单调性求参数的取值范围:若可导函数f(x)在某个区间内单调递增(或递减),则可以得出函数f(x)在这个区间内f′(x)≥0(或f′(x)≤0),从而转化为恒成立问题来解决(注意等号成立的检验). 4.设f(x)=,其中a为正实数. (1)当a=时,求f(x)的极值点; (2)若f(x)为R上的单调函数,求a的取值范围. 解 对f(x)求导得f′(x)=ex·. ① (1)当a=时,若f′(x)=0,则4x2-8x+3=0, 解得x1=,x2=.结合①可知, x f′(x) + 0 - 0 + f(x) ↗ 极大值 ↘ 极小值 ↗ 所以x1=是极小值点,x2=是极大值点. (2)若f(x)为R上的单调函数,则f′(x)在R上不变号. 结合①与条件a>0知,ax2-2ax+1≥0在R上恒成立, 即Δ=4a2-4a=4a(a-1)≤0,由此并结合a>0知,00,求函数f(x)的单调区间; (3)设函数g(x)=f(x)+2x,且g(x)在区间(-2,-1)内存在单调递减区间,求实数a的取值范围. 解 (1)f′(x)=x2-ax+b, 由题意得即 (2)由(1),得f′(x)=x2-ax=x(x-a)(a>0), 当x∈(-∞,0)时,f′(x)>0; 当x∈(0,a)时,f′(x)<0; 当x∈(a,+∞)时,f′(x)>0. 所以函数f(x)的单调递增区间为(-∞,0),(a,+∞), 单调递减区间为(0,a). (3)g′(x)=x2-ax+2, 依题意,存在x∈(-2,-1), 使g′(x)=x2-ax+2<0成立, 当x∈(-2,-1)时,a<x+≤-2, 所以实数a的取值范围是(-∞,-2). 6.(2017·西宁二模)已知函数f(x)=aln(x+1)-ax-x2. (1)若x=1为函数f(x)的极值点,求a的值; (2)讨论f(x)在定义域上的单调性. 解 (1)因为f′(x)=-a-2x(x>-1), 所以令f′(1)=0,即-a=2,解得a=-4. 经检验,当x∈(0,1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增; 当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0,f(x)单调递减, 所以f(x)在x=1处取得极大值. 所以a=-4满足题意. (2)f′(x)=-a-2x=, 令f′(x)=0,得x=0或x=-, 又f(x)的定义域为(-1,+∞). ①当-≤-1,即当a≥0时, 若x∈(-1,0),f′(x)>0,则f(x)单调递增; 若x∈(0,+∞),f′(x)<0,则f(x)单调递减; ②当-1<-<0,即-2<a<0时, 若x∈,f′(x)<0,则f(x)单调递减; 若x∈,f′(x)>0,则f(x)单调递增; 若x∈(0,+∞),f′(x)<0,则f(x)单调递减; ③当-=0,即a=-2时, f′(x)≤0,f(x)在(-1,+∞)上单调递减; ④当->0,即a<-2时, 若x∈(-1,0),f′(x)<0,则f(x)单调递减; 若x∈,f′(x)>0,则f(x)单调递增; 若x∈,f′(x)<0,则f(x)单调递减. 综上,当a≥0时,f(x)在(-1,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减; 当-2<a<0时,f(x)在上单调递减,在上单调递增,在(0,+∞)上单调递减; 当a=-2时,f(x)在(-1,+∞)上单调递减; 当a<-2时,f(x)在(-1,0)上单调递减,在上单调递增,在上单调递减. 7.已知函数f(x)=(x2+bx+b)·(b∈R). (1)当b=4时,求f(x)的极值; (2)若f(x)在区间上单调递增,求b的取值范围. 解 (1)当b=4时,f′(x)=, 由f′(x)=0,得x=-2或x=0. 当x∈(-∞,-2)时,f′(x)<0,f(x)单调递减; 当x∈(-2,0)时,f′(x)>0,f(x)单调递增; 当x∈时,f′(x)<0,f(x)单调递减, 故f(x)在x=-2处取得极小值f(-2)=0,在x=0处取得极大值f(0)=4. (2)f′(x)=, 因为当x∈时,<0, 依题意得当x∈时,有5x+(3b-2)≤0, 从而+(3b-2)≤0,b≤. 所以b的取值范围为. 8.(2017·重庆二诊)已知曲线f(x)=在点(e,f(e))处的切线与直线2x+e2y=0平行,a∈R. (1)求a的值; (2)求证:>. (1)解 f′(x)=, 由题意可知,f′(e)==-⇒a=3. (2)证明 f(x)=(x>0), f′(x)=, f′(x)>0⇒查看更多