高中数学高考综合复习专题三十八导数及其应用

高中数学高考综合复习专题三十八导数及其应用

导数及其应用 ‎　　 一、知识网络 ‎　　二、高考考点 　　1、导数定义的认知与应用； 　　2、求导公式与运算法则的运用； 　　3、导数的几何意义； 　　4、导数在研究函数单调性上的应用； 　　5、导数在寻求函数的极值或最值的应用； 　　6、导数在解决实际问题中的应用。 　　三、知识要点 　　（一）导数 　　1、导数的概念 　　（1）导数的定义 　　（Ⅰ）设函数 在点 及其附近有定义，当自变量x在 处有增量△x（△x可正可负），则函数y相应地有增量 ，这两个增量的比 ，叫做函数 在点 到 这间的平均变化率。如果 时， 有极限，则说函数 在点 处可导，并把这个极限叫做 在点 处的导数（或变化率），记作 ，即 ‎ 。 　　（Ⅱ）如果函数 在开区间（ ）内每一点都可导，则说 在开区间（ ）内可导，此时，对于开区间（ ）内每一个确定的值 ，都对应着一个确定的导数 ，这样在开区间（ ）内构成一个新的函数，我们把这个新函数叫做 在开区间（ ）内的导函数（简称导数），记作 或 ， 即 。 　　认知： 　　（Ⅰ）函数 的导数 是以x为自变量的函数，而函数 在点 处的导数 是一个数值； 在点 处的导数 是 的导函数 当 时的函数值。 　　（Ⅱ）求函数 在点 处的导数的三部曲： 　　①求函数的增量 ； 　　②求平均变化率 ； 　　③求极限 　　上述三部曲可简记为一差、二比、三极限。 　　（2）导数的几何意义： 　　函数 在点 处的导数 ，是曲线 在点 处的切线的斜率。 　　（3）函数的可导与连续的关系 　　函数的可导与连续既有联系又有区别： 　　（Ⅰ）若函数 在点 处可导，则 在点 处连续； 　　若函数 在开区间（ ）内可导，则 在开区间（ ）内连续（可导一定连续）。 　　事实上，若函数 在点 处可导，则有 此时，‎ ‎ 　　 　　 　　 　　 　　记 ,则有 即 在点 处连续。 　　（Ⅱ）若函数 在点 处连续，但 在点 处不一定可导（连续不一定可导）。 　　反例： 在点 处连续，但在点 处无导数。 　　事实上， 在点 处的增量 　　当 时，　　　　　　　　 ，　　　　　　 ； 　　当 时，　　　　　　　　 ，　　　　　　 　　由此可知， 不存在，故 在点 处不可导。 　　2、求导公式与求导运算法则 　　（1）基本函数的导数（求导公式） 　　公式1　　 常数的导数： （c为常数），即常数的导数等于0。 　　公式2　　 幂函数的导数： 。 　　公式3　　 正弦函数的导数： 。 　　公式4　　 余弦函数的导数： 　　公式5　　 对数函数的导数： 　　（Ⅰ）‎ ‎ ； 　　（Ⅱ） 　　公式6　　 指数函数的导数： 　　（Ⅰ） ； 　　（Ⅱ） 。 　　（2）可导函数四则运算的求导法则 　　设 为可导函数，则有 　　法则1　　 ； 　　法则2　　 ； 　　法则3　　 。 　　3、复合函数的导数 　　（1）复合函数的求导法则 　　设 ， 复合成以x为自变量的函数 ，则复合函数 对自变量x的导数 ，等于已知函数对中间变量 的导数 ，乘以中间变量u对自变量x的导数 ， 　　即 。 　　引申：设 ， 复合成函数 ， 则有 　　（2）认知 　　（Ⅰ）认知复合函数的复合关系循着“由表及里”的顺序，即从外向内分析：首先由最外层的主体函数结构设出 ，由第一层中间变量 的函数结构设出 ，由第二层中间变量 的函数结构设出 ，由此一层一层分析，一直到最里层的中间变量 为自变量x的简单函数 为止。于是所给函数便“分解”为若干相互联系的简单函数的链条： 　　 ； 　　（Ⅱ）运用上述法则求复合函数导数的解题思路 　　①分解：分析所给函数的复合关系，适当选定中间变量，将所给函数“分解”为相互联系的若干简单函数； 　　②‎ 求导：明确每一步是哪一变量对哪一变量求导之后，运用上述求导法则和基本公式求； 　　③还原：将上述求导后所得结果中的中间变量还原为自变量的函数，并作以适当化简或整理。 　　二、导数的应用 　　1、函数的单调性 　　（1）导数的符号与函数的单调性： 　　一般地，设函数 在某个区间内可导，则若 为增函数；若 为减函数；若在某个区间内恒有 ，则在这一区间上为常函数。 　　（2）利用导数求函数单调性的步骤 　　（Ⅰ）确定函数 的定义域； 　　（Ⅱ）求导数 ； 　　（Ⅲ）令 ，解出相应的x的范围 　　当 时， 在相应区间上为增函数；当 时 在相应区间上为减函数。 　　（3）强调与认知 　　（Ⅰ）利用导数讨论函数的单调区间，首先要确定函数的定义域D，并且解决问题的过程中始终立足于定义域D。若由不等式 确定的x的取值集合为A，由 确定的x的取值范围为B，则应用 ； 　　（Ⅱ）在某一区间内 （或 ）是函数 在这一区间上为增（或减）函数的充分（不必要）条件。因此方程 的根不一定是增、减区间的分界点，并且在对函数划分单调区间时，除去确定 的根之外，还要注意在定义域内的不连续点和不可导点，它们也可能是增、减区间的分界点。 　　举例： 　　（1） 是R上的可导函数，也是R上的单调函数，但是当x=0时， 。 　　（2） 在点x=0处连续，点x=0处不可导，但 在（-∞，0）内递减，在（0，+∞）内递增。 　　2、函数的极值 　　（1）函数的极值的定义 　　设函数 在点 附近有定义，如果对 附近的所有点，都有 ，则说 是函数 的一个极大值，记作 ‎ ； 　　如果对 附近的所有点，都有 ，则说 是函数 的一个极小值，记作 。 　　极大值与极小值统称极值 　　认知：由函数的极值定义可知： 　　（Ⅰ）函数的极值点 是区间 内部的点，并且函数的极值只有在区间内的连续点处取得； 　　（Ⅱ）极值是一个局部性概念；一个函数在其定义域内可以有多个极大值和极小值，并且在某一点的极小值有可能大于另一点处的极大值； 　　（Ⅲ）当函数 在区间 上连续且有有限个极值点时，函数 在 内的极大值点，极小值点交替出现。 　　（2）函数的极值的判定 　　设函数 可导，且在点 处连续，判定 是极大（小）值的方法是 　　（Ⅰ）如果在点 附近的左侧 ，右侧 ，则 为极大值； 　　（Ⅱ）如果在点 附近的左侧 ，右侧 ，则 为极小值； 　　注意：导数为0的不一定是极值点，我们不难从函数 的导数研究中悟出这一点。 　　（3）探求函数极值的步骤： 　　（Ⅰ）求导数 ； 　　（Ⅱ）求方程 的实根及 不存在的点； 　　考察 在上述方程的根以及 不存在的点左右两侧的符号：若左正右负，则 在这一点取得极大值，若左负右正，则 在这一点取得极小值。 　　3、函数的最大值与最小值 　　（1）定理 　　若函数 在闭区间上连续，则 在 上必有最大值和最小值；在开区间 内连续的函数 ‎ 不一定有最大值与最小值。 　　认知： 　　（Ⅰ）函数的最值（最大值与最小值）是函数的整体性概念：最大值是函数在整个定义区间上所有函数值中的最大值；最小值是函数在整个定义区间上所有函数值中的最小值。 　　（Ⅱ）函数的极大值与极小值是比较极值点附近的函数值得出的（具有相对性），极值只能在区间内点取得；函数的最大值与最小值是比较整个定义区间上的函数值得出的（具有绝对性），最大（小）值可能是某个极大（小）值，也可能是区间端点处的函数值。 　　（Ⅲ）若 在开区间 内可导，且有唯一的极大（小）值，则这一极大（小）值即为最大（小）值。 　　（2）探求步骤： 　　设函数 在 上连续，在 内可导，则探求函数 在 上的最大值与最小值的步骤如下： 　　（ I ）求 在 内的极值； 　　（ II ）求 在定义区间端点处的函数值 ， ； 　　（ III ）将 的各极值与 ， 比较，其中最大者为所求最大值，最小者为所求最小值。 　　引申：若函数 在 上连续，则 的极值或最值也可能在不可导的点处取得。对此，如果仅仅是求函数的最值，则可将上述步骤简化： 　　（ I ）求出 的导数为0的点及导数不存在的点（这两种点称为可疑点）； 　　（ II ）计算并比较 在上述可疑点处的函数值与区间端点处的函数值，从中获得所求最大值与最小值。 　　（3）最值理论的应用 　　解决有关函数最值的实际问题，导数的理论是有力的工具，基本解题思路为： 　　（ I ）认知、立式：分析、认知实际问题中各个变量之间的联系，引入变量，建立适当的函数关系； 　　（ II ）探求最值：立足函数的定义域，探求函数的最值； 　　（ III ）检验、作答：利用实际意义检查（2）的结果，并回答所提出的问题，特殊地，如果所得函数在区间内只有一个点 满足 ，并且 在点 处有极大（小）值，而所给实际问题又必有最大（小）值，那么上述极大（小）值便是最大（小）值。 　　四、经典例题 　　例1、设函数 在点 处可导，且 ‎ ，试求 　　（1） ； 　　（2） ； 　　（3） ； 　　（4） 　　 （ 为常数）。 　　解：注意到 　　 　　当 ） 　　（1） ； 　　（2） 　　 　　=A+A=2A 　　（3）令 ，则当 时 ， 　　∴ 　　 　　 　　 　　（4）‎ ‎ 　　 　　 　　 　　 　　点评：注意 的本质，在这一定义中，自变量x在 处的增量 的形式是多种多样的，但是，不论 选择哪一种形式，相应的 也必须选择相应的形式，这种步调的一致是求值成功的保障。 　　若自变量x在 处的增量为 ，则相应的 ， 　　于是有 ； 　　若令 ，则又有 　　例2、 　　（1）已知 ，求 ； 　　（2）已知 ，求 　　解： 　　（1）令 ，则 ，且当 时， 。 　　注意到这里 　　∴ 　　 　　 　　（2）∵‎ ‎ 　　∴ 　　 　　 　　　　　　　　① 　　注意到 ， 　　∴由已知得 　　 ② 　　∴由①、②得 　　例3、求下列函数的导数 　　（1） ；　　　　　　　　（2） ； 　　（3） ；　　　　　　　　 （4） ； 　　（5） ；　　　　　　　　　（6） 　　解： 　　（1） 　　 　　 　　（2） ， 　　∴ 　　（3） ， 　　∴‎ ‎ 　　（4） ， 　　∴ 　　（5） ， 　　∴ 　　（6） 　　∴当 时， ； 　　∴当 时， 　　∴ 　　　　　　　　 　　即 。 　　点评：为避免直接运用求导法则带来的不必要的繁杂运算，首先对函数式进行化简或化整为零，而后再实施求导运算，特别是积、商的形式可以变为代数和的形式，或根式可转化为方幂的形式时，“先变后求”的手法显然更为灵巧。 　　例4、在曲线C： 上，求斜率最小的切线所对应的切点，并证明曲线C关于该点对称。 　　解： 　　（1） 　　∴当 时， 取得最小值-13 　　又当 时， 　　∴斜率最小的切线对应的切点为A（2，-12）； 　　（2）证明：设 为曲线C上任意一点，则点P关于点A的对称点Q的坐标为 　　且有 　　　　　　　　　　　　 ① ‎ ‎　　∴将 代入 的解析式得 　　 　　 　　 　　 ， 　　∴点 坐标为方程 的解 　　∴ 　　注意到P，Q的任意性，由此断定曲线C关于点A成中心对称。 　　例5、已知曲线 ，其中 ，且均为可导函数， 　　求证：两曲线在公共点处相切。 　　证明：注意到两曲线在公共点处相切当且仅当它们在公共点处的切线重合， 　　设上述两曲线的公共点为 ，则有 　　 ， ， 　　∴ 　　，　　　　　　　　 　　∴ ， 　　∴ ，　　　　　　　　 　　∴ 　　于是，对于 有 ；　　　　 ① 　　对于 ，有 　　　　 ② 　　∴由①得　　 ， 　　由②得　　 　　 　　 　　∴‎ ‎ ，即两曲线在公共点处的切线斜率相等， 　　∴两曲线在公共点处的切线重合 　　∴两曲线在公共点处相切。 　　例6、 　　（1）是否存在这样的k值，使函数 在区间（1，2）上递减，在（2，+∞）上递增，若存在，求出这样的k值； 　　（2）若 恰有三个单调区间，试确定 的取值范围，并求出这三个单调区间。 　　解： 　　（1） 　　由题意，当 时 ，当x∈(2,+∞) 时 ， 　　∴由函数 的连续性可知 ， 　　即 　　整理得 　　解得 或 　　验证： 　　（Ⅰ）当 时， 　　∴若 ，则 ；若 ， 则 ， 符合题意； 　　（Ⅱ）当 时， 　　 ， 　　显然不合题意。 　　于是综上可知，存在 使 在（1，2）上递减，在（2，+∞）上递增。 　　（2） 　　若 ，则 ，此时 只有一个增区间 ，与题设矛盾； 　　若 ，则 ，此时 只有一个增区间 ‎ ，与题设矛盾； 　　若 ，则 　　并且当 时， ； 　　当 时， 　　∴综合可知，当 时， 恰有三个单调区间： 　　减区间 ；增区间 　　点评：对于（1），由已知条件得 ，并由此获得k的可能取值，进而再利用已知条件对所得k值逐一验证，这是开放性问题中寻求待定系数之值的基本策略。 　　例7、已知函数 ，当且仅当 时， 取得极值，并且极大值比极小值大4. 　　（1）求常数 的值； 　　（2）求 的极值。 　　解： 　　（1） ， 　　令 得方程 　　∵ 在 处取得极值 　　∴ 或 为上述方程的根， 　　故有 　　∴ ，即 　　　　 ① 　　∴ 　　 　　 　　又∵ 仅当 时取得极值， 　　∴方程 的根只有 或 ‎ ， 　　∴方程 无实根， 　　∴ 即 　　而当 时， 恒成立， 　　∴ 的正负情况只取决于 的取值情况 　　当x变化时， 与 的变化情况如下表：‎ ‎1‎ ‎(1，+∞)‎ ‎+‎ ‎0‎ ‎—‎ ‎0‎ ‎+‎ 极大值 极小值 ‎ 　　∴ 在 处取得极大值 ，在 处取得极小值 。 　　由题意得 　　整理得 　　　　　　② 　　于是将①，②联立，解得 　　（2）由（1）知， 　　 　　点评：循着求函数极值的步骤，利用题设条件与 的关系，立足研究 的根的情况，乃是解决此类含参问题的一般方法，这一解法体现了方程思想和分类讨论的数学方法，突出了“导数 ”与“ 在 处取得极值”的必要关系。 　　例8、 　　（1）已知 的最大值为3，最小值为-29，求 的值； 　　（2）设 ，函数 的最大值为1，最小值为 ，求常数 的值。 　　解： 　　（1）这里 ，不然 ‎ 与题设矛盾 　　 　　令 ，解得 或x=4（舍去） 　　（Ⅰ）若 ，则当 时， ， 在 内递增； 　　当 时， ， 在 内递减 　　又 连续，故当 时， 取得最大值 　　∴由已知得 　　而 　　∴此时 的最小值为 　　∴由 得 　　（Ⅱ）若 ，则运用类似的方法可得 当 时 有最小值，故有 ； 　　又 　　∴当 时， 有最大值， 　　∴由已知得 　　于是综合（Ⅰ）（Ⅱ）得所求 或 　　（2） ， 　　令 得 　　解得 　 　　当 在 上变化时， 与 的变化情况如下表：‎ ‎-1‎ ‎(-1,0)‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎　　 ‎ ‎+‎ ‎0‎ ‎—‎ ‎0‎ ‎+‎ ‎　　 ‎ 极大值 ‎ 极小值 ‎ ‎　 ‎ ‎ 　　∴当 时， 取得极大值 ；当 时， 取得极小值 ‎ 。 　　由上述表格中展示的 的单调性知 　　∴ 最大值在 与 之中， 的最小值在 和 之中， 　　考察差式 ， 　　即 ， 　　故 的最大值为 　　由此得 　　考察差式 　　 　　 ，即 ， 　　∴ 的最小值为 　　由此得 ，解得 　　于是综合以上所述得到所求 。 　　五、高考真题 　　（一）选择题 　　1、设 ， ， ，…， ， ，则 （　　 ）。 　　A、 　　　　　　B、 　　　　 C、 　　　　　　 D、 　　分析：由题意得 ， 　　 ， 　　 ， 　　 ， 　　 　　∴ 具有周期性，且周期为4， 　　∴‎ ‎ ，应选C。 　　2、函数 有极值的充要条件为（　　　　 ） 　　A、 　　　　 B、 　　　　　　 C、 　　　　 D、 　　分析： 　　∴当 时， 且 ； 　　当 时，令 得 有解， 　　因此 才有极值，故应选C。 　　3、设 ， 分别是定义在R上的奇导数和偶导数，当 时， ，且 ，则不等式 的解集是（　　　　 ） 　　A、（-3，0）∪（3，+∞）　　　　　　 B、（-3，0）∪（0，3）　　　　 　　C、（-∞，-3）∪（3，+∞）　　　　　 D、（-∞，-3）∪（0，3） 　　分析：为便于描述，设 ，则 为奇导数，当 时， ，且 　　∴根据奇函数图象的对称性知， 的解集为（-∞，-3）∪（0，3），应选D。 　　二、填空题 　　1 过原点作曲线 的切线，则切点坐标为　　　　　 ，切线的斜率为　　　 。 　　分析：设切点为M ，则以M为切点的切线方程为 　　∴由曲线过原点得 ，∴ ， 　　∴切点为 ，切线斜率为 。 　　点评：设出目标（之一）迂回作战，则从切线过原点切入，解题思路反而简明得多。 　　2 曲线 在点 处的切线与x轴，直线 所围成的三角形面积为 ，则 =　　　　　　　　 。 　　分析： 　　 　　∴曲线 在点 处的切线方程为 　　即 　　‎ ‎ 　　切线与x轴交点 ， 　　又直线 与切线交点纵坐标为 ， 　　∴上述三角形面积 ， 　　由此解得 即 　　3 曲线 与 在交点处的切线夹角是　　　　　　（以弧度数作答） 　　分析：设两切线的夹角为 ，将两曲线方程联立，解得交点坐标为 　　又 ，　　 　　即两曲线在点 处的切线斜率分别为-2，3 　　∴ ， 　　∴ ，应填 。 　　（三）解答题 　　1 已知 ，讨论导数 的极值点的个数。 　　解析：先将 求导， 即 。 　　当 时， 有两根，于是 有两极值点。 　　当 时， ， 为增函数， 没极值点。 　　本题考查导数的应用以及二次方程根、“ ”等知识。 　　解答： 　　 　　令 ，得 　　1、当 　　 　　即 或 时，方程 有两个不同的实根 、‎ ‎ ， 　　不防设 ， 　　于是 ，从而有下表：‎ ‎+‎ ‎0‎ ‎—‎ ‎0‎ ‎+‎ ‎↗‎ 为极大值 ‎↘‎ 为极小值 ‎↗‎ ‎ 　　即此时 有两个极值点； 　　2、当 即 时，方程 有两个相同的实根 ， 　　于是 ，故当 时， ；当 时， ，因此 无极值； 　　3、当 即 时， ， 　　而 ， 　　故 为增函数。此时 无极值； 　　∴当 时， 有两个极值点；当 时， 无极值点。 　　2 已知函数 的图象在点 处的切线方程为 。 　　（Ⅰ）求函数 的解析式； 　　（Ⅱ）求函数 的单调区间。 　　解析： 　　（1）由 在切线上，求得 ，再由 在函数图象上和 得两个关于 的方程。 　　（2）令 ，求出极值点， 求增区间，‎ ‎ 求减区间。 　　此题考查了导数的几何意义以及利用导数求函数的单调区间。 　　解答 　　（Ⅰ）由函数 的图象在点 处的切线方程为 知： 　　 ，即 ， 　　 　　∴ 　　即 　　解得 　　 　　所以所求函数解析式 　　（Ⅱ） 　　令 解得 　　当 或 时， 　　当 时， 　　所以 在 内是减函数，在 内是增函数。 　　3 已知 是函数 的一个极值点，其中 　　（Ⅰ）求 与 的关系表达式； 　　（Ⅱ）求 的单调区间； 　　（Ⅲ）当 时，函数 的图象上任意一点的切线斜率恒大于‎3m，求 的取值范围。 　　解析：（1）本小题主要考查了导数的概念和计算，应用导数研究函数单调性的基本方法以及函数与方程的思想，第2小题要根据 的符号，分类讨论 ‎ 的单调区间；第3小题是二次三项式在一个区间上恒成立的问题，用区间端点处函数值的符号来表示二次三项式在一个区间上的符号，体现出将一般性问题特殊化的数学思想。 　　解答： 　　（Ⅰ） ， 是函数 的一个极值点 　　∴ 　　∴ ； 　　（Ⅱ） 　　令 ，得 　　 　　 与 的变化如下表：‎ ‎1‎ ‎—‎ ‎0‎ ‎+‎ ‎0‎ ‎—‎ ‎　　单调递减 极小值 单调递增 极大值 单调递减 ‎ 　　因此， 的单调递减区间是 和 ； 的单调递增区间是 ； 　　（Ⅲ）由（Ⅱ） 　　即 　　令 ， 　　 且 ， 　　 　　即m的取值范围是 。 　　4 　　已知函数 。 　　（Ⅰ）求 ‎ 的单调区间和值域； 　　（Ⅱ）设 ，函数 ，若对于任意 ，总存在 ，使得 成立，求 的取值范围。 　　解析：本题考查导数的综合运用，考查综合运用数学知识解决问题能力，考查思维及推理能力以及运算能力，本题入手点容易， 　　（Ⅰ）中对分式函数定区间内单调性与值域问题，往往以导数为工具， 　　（Ⅱ）是三次函数问题，因而导数法也是首选，若 成立，则二次函数值域必满足 关系，从而达到求解目的。 　　解： 　　（Ⅰ）由 得 或 。 　　∵ 　　 ∴ （舍去） 　　则 ， ， 变化情况表为：‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎　　 ‎ ‎—‎ ‎0‎ ‎+‎ ‎　　 ‎ ‎↘‎ ‎↗‎ ‎ 　　因而当 时 为减函数；当 时 为增函数； 　　当 时， 的值域为 ； 　　（Ⅱ） 　　因此 ，当 时 　　因此当 时 为减函数，从而当 时有 　　又 ，即当 时有 　　任给 ， ，存在 使得 　　则 ‎ 　　 　　　　　　 　　由（1）得 或 ，由（2）得 　　又 　　故 的取值范围为 。 　　5 已知 ，函数 　　（1）当 为何值时， 取得最小值？证明你的结论； 　　（2）设 在 上是单调函数，求 的取值范围。 　　解析：本题考查导数的概念和计算，应用导数研究函数性质的方法及推理和运算能力，本题（Ⅰ）常规题型，方法求 ，解 的根，列表，确定单调性，并判断极值点，对（Ⅱ）由（Ⅰ） 在 上单调，而 ，因此只要 即满足题设条件，从中解出 的范围。 　　解答：（Ⅰ） 　　 　　令 则 　　从而 　　 ，其中 　　当 变化时, ， 的变化情况如下表 ‎+‎ ‎0‎ ‎—‎ ‎0‎ ‎+‎ ‎↗‎ 极大值 ‎↘‎ 极小值 ‎↗‎ ‎ 　　∴ 在 处取得极大值， 处取得极小值 　　当 时 ， ，且 在 为减函数，在 ‎ 为增函数 　　而当 时 ，当 时 　　∴当 时 取最小值； 　　（Ⅱ）当 时 在 上为单调函数的充要条件是 　　 ，解得 　　综上， 在 上为单调函数的充要条件为 , 　　即 的取值范围为） 。 　　6.已知 ，函数 　　（Ⅰ）当 时，求使 成立的 成立的 的集合； 　　（Ⅱ）求函数 在区间 上的最小值。 　　答案： 　　（Ⅰ）｛0，1， ｝ 　　（Ⅱ） 　　解答： 　　（Ⅰ）由题意， , 　　当 时 ,解得 或 ， 　　当 时 ，解得 　　综上，所求解集为｛0,1,1+ ｝ 　　(Ⅱ)设此最小值为m 　　①　当 时，在区间［1，2］上，‎ ‎ ， 　　因为 ）， 　　则 是区间［1，2］上的增函数，所以 　　②　 时，在区间［1，2］， 　　由 知 ； 　　③　当 时，在区间［1，2］上， 　　 　　如果 在区间（1，2）内， 　　从而 在区间［1，2］上为增函数，由此得 ； 　　如果 则 。 　　当 时， ，从而 为区间［1， ］上的增函数； 　　当 时， ，从而 为区间［ ，2］上的减函数 　　因此，当 时， 或 。 　　当 时， 故 　　当 时 . 　　综上所述,所求函数的最小值 　　 　　7、 　　(Ⅰ)设函数 求 的最小值; 　　(Ⅱ)设正数 满足 ，证明 ‎ 。 　　解析：本题考查数学归纳法及导数应用等知识，考查综合运用数学知识解决问题的能力。（Ⅰ）已知函数为超越函数，若求其最小值，则采用导数法，求出 ，解 得 ，再判断 与 时 的符号，确定 为极小值点，也是函数的最小值，对（Ⅱ）直接利用数学归纳法证明，但由 到 过渡是难点。 　　解答： 　　（Ⅰ）函数f（x）的定义域为（0，1） 　　 　　 　　令 　　当 时，f′(x)<0, ∴f(x)在区间 是减函数； 　　当 时，f′(x)>0,　　 ∴f(x)在区间 是增函数。 　　∴f（x）在 时取得最小值且最小值为 　　(Ⅱ)用数学归纳法证明 　　（i）当n=1时，由（Ⅰ）知命题成立； 　　(ii)假定当n=k时命题成立，即若正数 　　满足 ,则 　　当n=k+1时，若正数 满足 　　令 , 　　则 为正数，且 　　由归纳假定知 　　 ‎ ‎　　 ① 　　同理，由 ,可得 　　 ≥(1－x)(－k)+(1－x)log2(1－x).　　 ② 　　综合①、②两式 　　 　　≥[x+(1－x)](－k)+xlog2x+(1－x)log2(1－x) 　　≥－(k+1). 　　即当n=k+1时命题也成立。 　　根据（i）、(ii)可知对一切正整数n命题成立。 　　8 函数 在区间 内可导，导函数 是减函数，且 ，设 ， 是曲线 在点 处的切线方程，并设函数 　　（Ⅰ）用 、 、 表示m； 　　（Ⅱ）证明：当 时, 　　（Ⅲ）若关于x的不等式 在 上恒成立，其中a、b为实数，求b的取值范围及a与b所满足的关系。 　　解答： 　　（ I ） 在点 处的切线方程为 　　即 　　因而 ； 　　(Ⅱ)证明：令 ，则 　　因为 递减，所以 递增,因此，当 时， ；当 时， ， 　　所以 是 唯一的极值点，且是极小值点，可知 的最小值为0 　　因此 0即 ； 　　（Ⅲ） 　　解法一：‎ ‎ 是不等式成立的必要条件，以下设此条件成立。 　　 ，即 对任意 成立的充要条件是 ， 　　另一方面，由于 满足前述题设中关于 的条件， 　　利用(Ⅱ)的结果可知， 的充要条件是：过点 与曲线 相切的直线的斜率不大于 ， 　　该切线的方程为： ， 　　于是 的充要条件是 　　综上，不等式 对任意 成立的充要条件是 　　 　　　　　　 ① 　　显然，存在 使①式成立的充要条件是：不等式 　　　　 ② 　　有解，解不等式②得 　　　　　　　　 ③ 　　因此，③式即为 的取值范围，①式即为实数 与 所满足的关系。 　　（Ⅲ） 　　解法二： 是不等式成立的必要条件，以下讨论设此条件成立。 　　 ，即 对任意 成立的充要条件是 　　令 ，于是 对任意 成立的充要条件是 。 　　由 得 　　当 时， ；当 时， ，所以，当 时， 　　 取最小值。因此 成立的充要条件是 ，即 　　综上，不等式 对任意 成立的充要条件是 　　 ① 　　显然，存在a、b使①式成立的充要条件是：不等式 　　　　　　　　　　 ② 　　有解，解不等式②得 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　③ 　　因此，③式即为b的取值范围，①‎ 式即为实数a与b所满足的关系。 　　点评：本题考查导数概念的几何意义，函数极值、最值的判定以及灵活运用数形结合的思想判断函数之间的关系，考查考生的学习能力，抽象思维能力，以及综合运用数学基本关系解决问题的能力。对（Ⅰ），曲线 在点 处切线斜率为 ，切线方程为 ， 　　即 ，因而 ；对（Ⅱ）即证明 在 时恒成立，构造函数 则 　　∵ 　　∴ 　　∴ ，则 　　由 递减　　 ∴ 递增，则当 时 ，当 时， ， 　　则 是 的极值点，且为极小值点， 　　所以 极小值为 ，即 恒成立，　　 　　因而 ；对（Ⅲ）有两种思考方法，是该题难点，其求解过程比较详细。 　　9．设点 和抛物线 其中 由以下方法得到： ，点 在抛物线 上，点 到 的距离是 到 上点的最短距离，…，点 在抛物线 上，点 到 的距离是 到 上点的最短距离。 　　（Ⅰ）求 及 的方程； 　　（Ⅱ）证明 是等差数列。 　　解答： 　　（Ⅰ）由题意得 　　设点 是 上任一点 　　则 　　令 　　则 ‎ 　　由题意得： 　　即 　　又 在 上，∴ 　　解得 　　故 方程为： 　　（Ⅱ）设点 是 上任意一点。 　　则 　　 　　令 　　 　　由题意得 　　即 　　又∵点 在 上 　　∴ 　　∴ 　　即 　　下面用数学归纳法证明： 　　①当n=1时， ，等式成立。 　　②假设n=k时，等号成立，即 　　则当n=k+1时，由（*）知： 　　又 　　∴ 　　即当n=k+1时，等式成立 　　由①②知，等式 ‎ 成立 　　∴ 是等差数列 　　点评： 　　（Ⅰ）设 为 上任一点 　　∵ ，换句话说：在点 处 取得最小值。 　　 　　令 　　∴ 此为关键 　　（Ⅱ）方法同（Ⅰ）推导出： 然后用数学归纳法证明。 　　10. 已知函数 　　（Ⅰ）求函数 的反函数 及 的导数 ； 　　（Ⅱ）假设对任意 ， 　　不等式 成立，求实数m的取值范围。 　　解答： 　　（Ⅰ）解：由 ，得 ， 　　所以 　　 　　（Ⅱ） 　　解法1 由 ，得 　　 　　即对于 恒有 　　　　　　　　　　① 　　设 ，于是不等式①‎ 化为 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　② 　　当 ， 、 时， 　　 ， 　　 ， 　　所以 都是增函数。 　　因此当 时， 的最大值为 的最小值为 　　而不等式②成立当且仅当 ，即 ， 　　于是得 　　解法2：由 ，得 　　 ， 　　设 ， 　　于是原不等式对于 恒成立等价于 　　　　　　　　 ③ 　　由 ， ， 　　注意到 ，故有 ， ， 　　从而可知 与 均在 上单调递增， 　　因此不等式③成立当且仅当 ，即