●高考明方向
1.了解函式的單調性與導數的關係;
能利用導數研究函式的單調性,
會求函式的單調區間(其中多項式函式不超過三次).
2.了解函式在某點取得極值的必要條件和充分條件,
會用導數求函式的極大值、極小值
其中多項式函式不超過三次);
會求閉區間上函式的最大值、最小值
其中多項式函式不超過三次)
★備考知考情
由於高考對本節知識的考查仍將突出導數的工具性,重點考查利用導數研究函式極值、最值及單調性等問題,其中蘊含對轉化與化歸、分類討論和數形結合等數學思想方法的考查,故備考時要認真掌握導數與函式單調性、極值的關係,強化導數的工具性的作用.另外,導數常與解析幾何、不等式、方程相聯絡.因此,要加強導數應用的廣泛意識,注重數學思想和方法的應用.
一、 知識梳理《名師一號》p41
注意:定義域優先原則!!!
第一課時函式的導數與單調性
知識點一函式的導數與單調性的關係
一般地,函式在某個區間內可導:
如果恒有,則是增函式。
如果恒有,則是減函式。
如果恒有,則是常數。
注意:(補充)求函式單調區間的一般步驟:
(1)求函式的定義域--單調區間必定是定義域的子集.
(2)求函式的導數
(3)令以及,
求自變數的取值範圍,即函式的單調區間。
單調區間須寫成區間!
單調性的證明方法:定義法及導數法
單調性的判斷方法:
定義法及導數法、圖象法、復合函式的單調性
(同增異減)、用已知函式的單調性等
單調性的簡單性質:
奇函式在其對稱區間上的單調性相同;
偶函式在其對稱區間上的單調性相反.
注意:《名師一號》p40 問題**問題1、2
對於可導函式f(x),
f′(x)>0是f(x)為增函式的充要條件嗎?
若不是,那其充要條件是什麼?
f′(x)>0(或f′(x)<0)僅是f(x)在某個區間上為增函式(或減函式)的充分條件,在(a,b)內可導的函式f(x)在(a,b)上遞增(或遞減)的充要條件應是f′(x)≥0(或f′(x)≤0),x∈(a,b)恆成立,且f′(x)在(a,b)的任意子區間內都不恆等於0.
由函式單調性確定引數取值範圍的方法是什麼?
(1)利用集合間的包含關係處理:
y=f(x)在(a,b)上單調,
則區間(a,b)是相應單調區間的子集.
(2)轉化為不等式的恆成立問題:
即利用「若函式單調遞增,則f′(x)≥0;
若函式單調遞減,則f′(x)≤0」來求解.
二、例題分析:
(一) 利用函式單調性確定函式的圖象
例1.《名師一號》p42 高頻考點例1
已知函式f(x)的導函式為f′(x),
若y=f′(x)的圖象如圖所示,
則函式y=f(x)的圖象可能是( )
由函式f(x)的導函式y=f′(x)的圖象自左至右是先增後減,可知函式y=f(x)圖象的切線的斜率自左至右先增大後減小,觀察圖象可知只有b符合.故選b.
注意:《名師一號》p42 高頻考點例1 規律方法
已知y=f′(x)的圖象識別y=f(x)的圖象,關鍵是理解導函式的圖象與函式圖象的公升降關係,本例中導函式y=f′(x)的圖象先遞增後遞減,且區間具有對稱性,從而可得y=f(x)圖象的斜率變化情況也應該是先遞增後遞減,並注意圖象的對稱性,正確的選項就不難得到.
注意:(補充)
一般的,如果乙個函式在某一範圍內導數的絕對值較大,
那麼函式在這個範圍內變化得快,
這時函式的影象就比較陡峭(向上或向下);
反之,函式的影象就平緩一些
(二) 求函式的單調區間
例1.(1)周練13-4
4. 函式的單調遞減區間為( )
a. b.
c.[-1,1d.
例1.(2)周練13-16
設函式f(x)=sinx-cosx+x+1,0求函式f(x)的單調區間與極值.
16.解: 由f(x)=sinx-cosx+x+1,0 知f ′(x)=1+sin(x+).
令f ′(x)=0,從而sin(x+)=-,得x=π,或x=,
當x變化時,f ′(x),f(x)變化情況如下表:
因此,由上表知f(x)的單調遞增區間是(0,π)與(,2π),
單調遞減區間是(π,),極小值為f()=,極大值為f(π)=π+2.
例1.(3)《名師一號》p43 高頻考點例2
已知函式f(x)=(k為常數,
e是自然對數的底數),
曲線y=f(x)在點(1,f(1))處的切線與x軸平行.
(1)求k的值. (2)求f(x)的單調區間.
解析:(1)由題意得f′(x)=,
又f′(1)==0,故k=1.
(2)由(1)知,f′(x)=.
設h(x)=-lnx-1(x>0),
則h′(x)=--<0,即h(x)在(0,+∞)上是減函式.
由h(1)=0知,當00,
從而f′(x)>0;
當x>1時,h(x)<0,從而f′(x)<0.
綜上可知,f(x)的單調遞增區間是(0,1),
單調遞減區間是(1,+∞).
例2.(1)(補充)周練13-17
設函式f(x)=x3-ax2+3x+5(a>0),求f(x)的單調區間.
17.解:(1)(x)=3x2-ax+3,
判別式δ=a2-36=(a-6)(a+6).
1°00對x∈r恆成立.
∴當02°a=6時,y=x3-3x2+3x+5=(x-1)3+4.∴在r上單調遞增.
3°a>6時,δ>0,由(x)>0
x>或x<.
(x)<0∴在(,+∞)和(-∞,)內單調遞增,
在(,)內單調遞減.
例2.(2)(補充)周練13-18
已知函式其中.
(1)當時,求曲線處的切線的斜率;
(2)當時,求函式的單調區間.
18.(1)解:
所以曲線處的切線的斜率為
()以下分兩種情況討論。
1)>,則<.
當變化時,的變化情況如下表:
∴ 2)<,則>,當變化時,的變化情況如下表:
∴例2.(3)(補充)基礎測試5--附加題
已知,函式.
(ⅲ)若在區間(0,]上至少存在乙個實數,
使成立,求實數的取值範圍。
(ⅲ)設 ,
,因為,,
所以,…………15分
在區間上為增函式,
則17分
依題意,只需,
即,即,
解得或(捨去) …………19分
所以正實數的取值範圍是 …………20分
注意:討論函式的單調性典例
(三) 已知函式的單調性求引數的取值範圍
例1.《名師一號》p43 高頻考點例3
已知函式f(x)=lnx-a2x2+ax(a∈r).
(1)當a=1時,求函式f(x)的單調區間;
(2)若函式f(x)在區間(1,+∞)上是減函式,
求實數a的取值範圍.
解析:(1)當a=1時,f(x)=lnx-x2+x,其定義域是:(0,+∞).
f′(x)=-2x+1=-,
令f′(x)=0,即-=0,
解得x=-或x=1.
∵x>0,∴x=1.
當00;當x>1時,f′(x)<0.
∴函式f(x)在區間(0,1)上單調遞增,
在區間(1,+∞)上單調遞減.
(2)顯然函式f(x)=lnx-a2x2+ax的定義域為(0,+∞),
∴f′(x)=-2a2x+a=
=.①當a=0時,f′(x)=>0,
∴f(x)在區間(1,+∞)上為增函式,不合題意.
②當a>0時,f′(x)≤0(x>0)
等價於(2ax+1)(ax-1)≥0(x>0),即x≥,
此時f(x)的單調遞減區間為.
由得a≥1.
③當a<0時,f′(x)≤0(x>0)
等價於(2ax+1)(ax-1)≥0(x>0),即x≥-,
此時f(x)的單調遞減區間為.
由得a≤-.
綜上,實數a的取值範圍是∪[1,+∞).
法二? 轉化為不等式恆成立問題
注意:《名師一號》p40 問題**問題1、2
對於可導函式f(x),
f′(x)>0是f(x)為增函式的充要條件嗎?
若不是,那其充要條件是什麼?
f′(x)>0(或f′(x)<0)僅是f(x)在某個區間上為增函式(或減函式)的充分條件,在(a,b)內可導的函式f(x)在(a,b)上遞增(或遞減)的充要條件應是f′(x)≥0(或f′(x)≤0),x∈(a,b)恆成立,且f′(x)在(a,b)的任意子區間內都不恆等於0.
由函式單調性確定引數取值範圍的方法是什麼?
(1)利用集合間的包含關係處理:
y=f(x)在(a,b)上單調,
則區間(a,b)是相應單調區間的子集.
(2)轉化為不等式的恆成立問題:
即利用「若函式單調遞增,則f′(x)≥0;
若函式單調遞減,則f′(x)≤0」來求解.
練習1:已知函式,.
(ⅰ)討論函式的單調區間;
(ⅱ)設函式在區間內是減函式,
求的取值範圍.
解:(1)
求導:當時,,
在上遞增
當, 求得兩根為
即在遞增,
遞減,遞增
(2)依題意,即且
所以,且
解得:解法二:依題意得時,
即, 因為開口方向向上,
故必在或取得
所以等價於解得:
練習2:周練13-14
已知函式f(x)=在區間(-2,+∞)上單調遞減,則實數a的取值範圍是________.
14. 由題可知,函式f(x)=在區間(-2,+∞)上單調遞減,所以其導函式f′(x)==在(-2,+∞)上小於零,解得a>6.
法二:,當即時在區間(-2,+∞)上單調遞減.
變式:計時雙基練p217 基礎8
已知函式在區間(-2,+∞)上單調遞增,
則實數a的取值範圍是________.
則注意:單調區間必是定義域的子集!
例2.(補充)
若函式f(x)=x3-12x在區間(k-1,k+1)
上不是單調函式,則實數k的取值範圍是( )
a.k≤-3或-1≤k≤1或k≥3
b.-3c.-2 一 導數 1.導數的幾何意義 求函式在某點處的切線方程 函式在點處的導數的幾何意義就是曲線在點處的切線的斜率,也就是說,曲線在點p處的切線的斜率是,切線方程為 2 基本常見函式的導數 c為常數 二 導數的運算 1.導數的四則運算 法則1 兩個函式的和 或差 的導數,等於這兩個函式的導數的和 或差 即... 一 向量知識點歸納 1 與向量概念有關的問題 向量不同於數量,數量是只有大小的量 稱標量 而向量既有大小又有方向 數量可以比較大小,而向量不能比較大小,只有它的模才能比較大小.記號 錯了,而 才有意義.有些向量與起點有關,有些向量與起點無關.由於一切向量有其共性 大小和方向 故我們只研究與起點無關的... 一 複習目標 1 了解導數的概念,能利用導數定義求導數 掌握函式在一點處的導數的定義和導數的幾何意義,理解導函式的概念 了解曲線的切線的概念 在了解瞬時速度的基礎上抽象出變化率的概念 2 熟記基本導數公式 c,x m為有理數 sin x,cos x,e,a,lnx,logx的導數 掌握兩個函式四則運...導數知識點歸納總結
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