高中数学高考综合复习专题三十八导数及其应用

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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
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