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文档介绍
2020届二轮复习(理)第2部分专题6第2讲 导数的简单应用学案
第2讲 导数的简单应用 [做小题——激活思维] 1.(2019·全国卷Ⅰ)曲线y=3(x2+x)ex在点(0,0)处的切线方程为________. y=3x [因为y′=3(2x+1)ex+3(x2+x)ex=3(x2+3x+1)ex,所以曲线在点(0,0)处的切线的斜率k=y′|x=0=3,所以所求的切线方程为y=3x.] 2.设f′(x)是函数f(x)的导函数,y=f′(x)的图象如图所示,则y=f(x)的图象最有可能是以下选项中的( ) C [由题图知,当x<0时,f′(x)>0,所以y=f(x)在(-∞,0)上单调递增.因为当0<x<2时,f′(x)<0,所以y=f(x)在(0,2)上单调递减.又当x>2时,f′(x)>0,所以y=f(x)在(2,+∞)上单调递增.] 3.函数y=x2-ln x的单调递减区间为( ) A.(-1,1] B.(0,1] C.[1,+∞) D.(0,+∞) B [函数定义域为(0,+∞),由y′=x-=≤0得,0<x≤1,故选B.] 4.若函数f(x)=kx-ln x在区间(1,+∞)上单调递增,则k的取值范围是( ) A.(-∞,-2] B.(-∞,-1] C.[2,+∞) D.[1,+∞) D [f′(x)=k-,由题意知k-≥0,即k≥在(1,+∞)上恒成立,又当x∈(1,+∞)时,0<<1,所以k≥1,故选D.] 5.函数f(x)=x3-4x+m在[0,3]上的最大值为4,则m的值为( ) A.7 B. C.3 D.4 D [f′(x)=x2-4,x∈[0,3], f′(x)=0时,x=2, f′(x)<0时,0≤x<2,f′(x)>0时,2<x≤3. 所以f(x)在[0,2)上是减函数, 在(2,3]上是增函数. 又f(0)=m,f(3)=-3+m. 所以在[0,3]上,f(x)max=f(0)=4, 所以m=4,故选D.] 6.已知f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1处的极值为10,则a+b等于( ) A.0或-7 B.-7 C.0 D.7 B [因为f′(x)=3x2+2ax+b,所以f′(1)=3+2a+b=0,① f(1)=1+a+b+a2=10,② 由①②得或 而要在x=1处取到极值,则Δ=4a2-12b>0, 故舍去所以只有 所以a+b=-7,故选B.] [扣要点——查缺补漏] 1.导数的几何意义 (1)f′(x0)的几何意义是曲线y=f(x)在点P(x0,y0)处切线的斜率. (2)函数y=f(x)在点x=x0处的切线方程为y-f(x0)=f′(x0)(x-x0),如T1. 2.导数与函数的单调性 (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.如T2. (2)若求单调区间(或证明单调性),只要在函数定义域内解(或证明)不等式f′(x)>0或f′(x)<0.如T3. (3)若已知函数的单调性,则转化为不等式f′(x)≥0或f′(x)≤0在单调区间上恒成立问题来求解.如T4. 3.导数与函数的极值、最值 (1)可导函数极值点的导数为0,但导数为0的点不一定是极值点,如函数f(x)=x3,f′(0)=0,但x=0不是极值点.如T5. (2)极值点不是一个点,而是一个数x0,当x=x0时,函数取得极值,在x0处,f′(x0)=0是函数f(x)在x0处取得极值的必要不充分条件. (3)一般地,在闭区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,那么函数y=f(x)在[a,b]上必有最大值与最小值,函数的最值必在极值点或区间的端点处取得.如T6. 导数的运算及其几何意义(5年11考) [高考解读] 以导数的几何意义为载体,考查曲线切线方程的求法,注意方程思想的应用及复合函数的求导问题. 1.[一题多解](2018·全国卷Ⅰ)设函数f(x)=x3+(a-1)x2+ax.若f(x)为奇函数,则曲线y=f(x)在点(0,0)处的切线方程为( ) A.y=-2x B.y=-x C.y=2x D.y=x D [法一:(直接法)因为函数f(x)=x3+(a-1)x2+ax为奇函数,所以f(-x)=-f(x), 所以(-x)3+(a-1)(-x)2+a(-x)=-[x3+(a-1)x2+ax],所以2(a-1)x2=0,因为x∈R,所以a=1,所以f(x)=x3+x,所以f′(x)=3x2+1,所以f ′(0)=1,所以曲线y=f(x)在点(0,0)处的切线方程为y=x.故选D. 法二:(特值法)因为函数f(x)=x3+(a-1)x2+ax为奇函数,所以f(-1)+f(1)=0,所以-1+a-1-a+(1+a-1+a)=0,解得a=1,所以f(x)=x3+x,所以f′(x)=3x2+1,所以f′(0)=1,所以曲线y=f(x)在点(0,0)处的切线方程为y=x.故选D.] 2.(2011·大纲版高考)曲线y=e-2x+1在点(0,2)处的切线与直线y=0和y=x围成的三角形的面积为( ) A. B. C. D.1 A [由题意,得:y′=(e-2x+1)′=e-2x(-2x)′=-2e-2x, 则在点(0,2)处的切线斜率为k=-2e0=-2, ∴切线方程为y=-2x+2. 联立得C. ∴与y=0和y=x围成三角形的面积为 S△OBC=OB×=×1×=.] 3.(2016·全国卷Ⅱ)若直线y=kx+b是曲线y=ln x+2的切线,也是曲线y=ln(x+1)的切线,则b=________. 1-ln 2 [求得(ln x+2)′=,[ln(x+1)]′=. 设曲线y=ln x+2上的切点为(x1,y1),曲线y=ln(x+1)上的切点为(x2,y2), 则k==,所以x2+1=x1. 又y1=ln x1+2,y2=ln(x2+1)=ln x1, 所以k==2, 所以x1==,y1=ln+2=2-ln 2, 所以b=y1-kx1=2-ln 2-1=1-ln 2.] 与切线有关问题的处理策略 (1)已知切点A(x0,y0)求斜率k,即求该点处的导数值,k=f′(x0). (2)已知斜率k,求切点A(x1,f(x1)),即解方程f′(x1)=k. (3)求过某点M(x1,y1)的切线方程时,需设出切点A(x0,f(x0)),则切线方程为y-f(x0)=f′(x0)(x-x0),再把点M(x1,y1)代入切线方程,求x0. 1.(考查导数的运算)设函数f(x)=f′x2-2x+f(1)ln x,曲线f(x)在(1,f(1))处的切线方程是( ) A.5x-y-4=0 B.3x-y-2=0 C.x-y=0 D.x=1 A [∵f(x)=f′x2-2x+f(1)ln x, ∴f′(x)=2f′x-2+. 令x=得f′=2f′×-2+2f(1), 即f(1)=1. 又f(1)=f′-2,∴f′=3, ∴f′(1)=2f′-2+f(1)=6-2+1=5. ∴曲线在点(1,f(1))处的切线方程为y-1=5(x-1), 即5x-y-4=0,故选A.] 2.(与不等式交汇)若曲线y=x3-2x2+2在点A处的切线方程为y=4x-6,且点A在直线mx+ny-1=0(其中m>0,n>0)上,则+的最小值为( ) A.4 B.3+2 C.6+4 D.8 C [设A(s,t),y=x3-2x2+2的导数为y′=3x2-4x,可得切线的斜率为3s2-4s,切线方程为y=4x-6,可得3s2-4s=4,t=4s-6,解得s=2,t=2或s=- ,t=-.由点A在直线mx+ny-1=0(其中m>0,n>0),可得2m+2n=1,则+=(2m+2n)=2≥2=6+4, 当且仅当n=m时,取得最小值6+4,故选C.] 3.(求切点的坐标)设曲线y=ex在点(0,1)处的切线与曲线y=(x>0)上点P处的切线垂直,则点P的坐标为________. (1,1) [∵函数y=ex的导函数为y′=ex, ∴曲线y=ex在点(0,1)处的切线的斜率k1=e0=1. 设P(x0,y0)(x0>0), ∵函数y=的导函数为y′=-, ∴曲线y=(x>0)在点P处的切线的斜率k2=-, 由题意知k1k2=-1, 即1·=-1, 解得x=1,又x0>0,∴x0=1. 又∵点P在曲线y=(x>0)上, ∴y0=1,故点P的坐标为(1,1).] 4.(与圆锥曲线交汇)已知P,Q为抛物线x2=2y上两点,点P,Q的横坐标分别为4,-2,过P,Q分别作抛物线的切线,两切线交于点A,则点A的纵坐标为________. -4 [由已知可设P(4,y1),Q(-2,y2), ∵点P,Q在抛物线x2=2y上, ∴∴ ∴P(4,8),Q(-2,2). 又∵抛物线可化为y=x2,∴y′=x. ∴过点P的切线斜率为y′|x=4=4. ∴过点P的切线为y-8=4(x-4),即y=4x-8. 又∵过点Q的切线斜率为y′|x=-2=-2, ∴过点Q的切线为y-2=-2(x+2), 即y=-2x-2. 联立得 ∴点A的纵坐标为-4.] 利用导数研究函数的单调性(5年4考) [高考解读] 以函数的单调性为载体,融一元二次不等式的解法、分类讨论思想、函数、方程、不等式的关系于一体,考查学生对知识的灵活应用能力,有一定的难度. (2018·全国卷Ⅰ节选)已知函数f(x)=-x+aln x. 讨论f(x)的单调性. [解] ∵f(x)的定义域为(0,+∞),且f′(x)=--1+=-. (ⅰ)若a≤2,则f′(x)≤0,当且仅当a=2,x=1时f′(x)=0,所以f(x)在(0,+∞)单调递减. (ⅱ)若a>2,令f′(x)=0,得x=或x=. 当x∈∪时,f′(x)<0; 当x∈时,f′(x)>0. 所以f(x)在,单调递减,在单调递增. 利用导数研究函数单调性的一般步骤 (1)确定函数的定义域. (2)求导函数f′(x). (3)①若求单调区间(或证明单调性),只要在函数定义域内解(或证明)不等式f′(x)>0或f′(x)<0即可; ②若已知函数的单调性,则转化为不等式f′(x)≥0或f′(x)≤0在单调区间上恒成立问题来求解. (4)含参数讨论单调性常见的四个方面讨论. 如f′(x)=. ①二次系数的讨论. ②根的有关讨论,“Δ”讨论. ③根大小讨论. ④根在不在定义域内讨论. 1.(借助单调性比较大小)定义在R上的函数f(x)满足f′(x)>f(x)恒成立,若x1<x2,则ex1f(x2)与ex2f(x1)的大小关系为( ) A.ex1f(x2)>ex2f(x1) B.ex1f(x2)<ex2f(x1) C.ex1f(x2)=ex2f(x1) D.ex1f(x2)与ex2f(x1)的大小关系不确定 A [设g(x)=,则g′(x)==, 由题意知g′(x)>0,所以g(x)单调递增, 当x1<x2时,g(x1)<g(x2), 即<, 所以ex1f(x2)>ex2f(x1).] 2.(借助单调性解不等式)已知偶函数f(x)(x≠0)的导函数为f′(x),且满足f(1)=0.当x>0时,xf′(x)<2f(x),则使得f(x)>0成立的x的取值范围是( ) A.(-∞,-1)∪(0,1) B.(-∞,-1)∪(1,+∞) C.(-1,0)∪(0,1) D.(-1,0)∪(1,+∞) C [令g(x)=, ∴g′(x)==, 又g(1)=0, 当x>0时,xf′(x)<2f(x),即g′(x)<0, 因为f(x)为偶函数,所以当x<0时,g′(x)>0, f(x)>0等价于g(x)>0,所以或所以0<x<1或-1<x<0,选C.] 3.(已知单调性求参数的范围)已知a∈R,函数f(x)=(-x2+ax)ex(x∈R,e为自然对数的底数). (1)当a=2时,求函数f(x)的单调递增区间; (2)若函数f(x)在(-1,1)上单调递增,求a的取值范围. [解](1)当a=2时,f(x)=(-x2+2x)·ex, 所以f′(x)=(-2x+2)ex+(-x2+2x)ex=(-x2+2)ex. 令f′(x)>0,即(-x2+2)ex>0, 因为ex>0,所以-x2+2>0,解得-<x<. 所以函数f(x)的单调递增区间是(-,). (2)因为函数f(x)在(-1,1)上单调递增, 所以f′(x)≥0对x∈(-1,1)都成立. 因为f′(x)=(-2x+a)ex+(-x2+ax)ex=[-x2+(a-2)x+a]ex, 所以[-x2+(a-2)x+a]ex≥0对x∈(-1,1)都成立. 因为ex>0,所以-x2+(a-2)x+a≥0, 则a≥==(x+1)-对x∈(-1,1)都成立. 令g(x)=(x+1)-,则g′(x)=1+>0. 所以g(x)=(x+1)-在(-1,1)上单调递增. 所以g(x)<g(1)=(1+1)-=. 所以a的取值范围是. 4.(含参数的复合函数的单调性)已知函数f(x)=aln(x+1)-ax-x2,讨论f(x)在定义域上的单调性. [解] 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. 利用导数研究函数的极值(最值)问题(5年5考) [高考解读] 试题常以线性函数与指数函数或对数函数的组合形式出现,考查导数的运算法则、极(最)值的求法,考查分类讨论及数形结合思想,考查等价转化能力及逻辑推理能力,难度较大. 1.(2017·全国卷Ⅱ)若x=-2是函数f(x)=(x2+ax-1)·ex-1的极值点,则f(x)的极小值为( ) A.-1 B.-2e-3 C.5e-3 D.1 A [函数f(x)=(x2+ax-1)ex-1, 则f′(x)=(2x+a)ex-1+(x2+ax-1)·ex-1 =ex-1·[x2+(a+2)x+a-1]. 由x=-2是函数f(x)的极值点得 f′(-2)=e-3·(4-2a-4+a-1)=(-a-1)·e-3=0, 所以a=-1. 所以f(x)=(x2-x-1)ex-1,f′(x)=ex-1·(x2+x-2). 由ex-1>0恒成立,得x=-2或x=1时,f′(x)=0,且x<-2时,f′(x)>0; -2查看更多