專題三導數及其應用

2023-01-16 16:54:06 字數 5530 閱讀 4101

【考點一】導數運算及幾何意義的應用

1.(2012高考廣東卷,理12)曲線在點處的切線方程為 .

【考查知識點】導數的運算及幾何意義

【分析】利用幾何性質確定曲線在某點處的切線斜率,進而解決曲線的切線問題.

【答案】

【解析】由已知,得,又當時,,此時,

故切線方程為,即.

【點評】利用導數求曲線過點的切線應注意p點是否在曲線上,若p點在曲線上,可利用三個關係,即p點的座標適合曲線方程,p點座標適合切線方程,p點處的切線斜率為.

2.(2011高考全國ⅱ卷,理8)曲線在點處的切線與直線和圍成的三角形的面積為( )

abcd.1

【考查知識點】導數的運算及幾何意義

【答案】a

【解析】由已知,得,

故曲線在點處的切線方程為,

易得切線與直線和圍成的三角形的面積為.

3.(2012高考安徽卷,理19)設.

()求在上的最小值;

()設曲線在點處的切線方程為,求的值.

【考查知識點】函式、導數的基礎知識,運用導數研究函式性質等基本方法

【分析】利用導數判斷函式的單調性,總而求出函式的最值;利用三個關係,即p點的座標適合曲線方程,p點座標適合切線方程,p點處的切線斜率為。列方程組求解出變數的值.

【解析】()由題,得,

由及,得,

令,得,即,

解得,即,

①當時,,此時在上單調遞增,

故最小值為;

②當時,,

此時在上單調遞減,在上單調遞增,

故最小值為.

(),由題意得:.

【反思總結】求函式的最值時,先判斷函式的單調性,同時注意函式的定義域.

【考點二】利用導數討論函式的性質(單調性、極值、最值、零點)

1.(2012高考廣東卷,理21)

設,集合,,.

(1)求集合d(用區間表示);

(2)求函式在d內的極值點.

【考查知識點】集合、二元一次不等式的相關知識及利用導數求函式極值

【分析】(1)求集合d時,首先求出集合b,再找a與b的交集;

(2)求極值點時,要在第一問的基礎上進行,故也分為3種情況,其次是討論極值點和區間的位置關係,即極值點是否在所討論的區間內.

【解析】(1)記,則

①當,即時,,此時

②當,即時,

,又,故

當時,當時,(2)由得或,

因,所以函式在和上單調遞增,在上單調遞減,

①當時,,

故函式在d內有乙個極大值點a,有乙個極小值點1;

②當時,,∵∴

∴在d內有乙個極大值點a,無極小值點;

③當時,,則

又∵∴在d內無極值點.

【反思總結】(1)解一元二次不等式時,通常有以下幾個步驟:①判斷的正負,本題在此處進行分類討論;②當時,根據對應二次函式開口的方向及不等式中不等號即可求出解集;當時,求出對應二次函式的根,並判斷兩個根的大小關係,當根之間的大小關係確定時可求解,當根之間的大小關係不確定時,此處還需要進行分類討論;

(2)對於本題,求函式在區間內的極值時,有以下幾個步驟:①求導數,令導數為0,求出方程的根(當方程的根不能直接求出時,首先也應該討論的正負),②判斷根之間的大小關係,並確定函式的單調區間(根之間的大小關係不確定時也需要分類討論)③討論方程的根和區間之間的位置關係(不確定方程的根和區間之間位置關係的時候進行分類討論,本題即是在此處進行的討論);④最終求出極值點.通過以上幾個步驟求極值點時可能需要討論的地方有三處,需要引起注意.

2.(2012高考北京卷,理18)已知函式,,

(1)若曲線與曲線在它們的交點處有公共切線,求a,b的值;

(2)當時,求函式的單調區間,並求其在區間上的最大值.

【考查知識點】導數的運算及幾何意義,利用導數求函式的最值

【分析】(1)對於第一問,利用滿足和,同時與在處的切線斜率相同即能求解;

(2)利用導數的正負情況判斷單調性,再利用單調性求出最值.

【解析】(1)由,則,,

由,則,,

由為公共切點,可得①

又,,,即,代入①式可得:.

(2),設

則,令,解得:,;

,,原函式在和上單調遞增,在單調遞減,

①若,即時,最大值為;

②若,即時,最大值為

③若時,即時,最大值為.

綜上所述:當時,最大值為;

當時,最大值為.

【反思總結】求函式的最值時,首先應求出極值,再和端點值進行比較;而求極值時,注意討論方程有無根,根之間的大小關係以及極值點和區間的位置關係.

3.(2012高考新課標卷,理21)已知函式滿足;

(1)求的解析式及單調區間;

(2)若,求的最大值.

【考查知識點】導數的運算,利用導數求單調區間,利用導數解決恆成立問題及最值問題

【分析】(1)求解析式的關鍵是求出及,所以根據及列兩個方程求解即可;

(2)求單調區間相當於求和的解集,而此題中,無法直接求出不等式的解集,但注意到,此題轉化為判斷與的大小關係,故將看成新的函式,通過的單調性判斷即可;

(3)屬於恆成立問題,首先轉化為,故,從而轉化為最值問題;求解最值時,針對於根的情況進行分類討論得到時,,,因此求的最大值轉化為求的最大值.

【解析】(1)由,得,

令得又由,得,故

因此,則

又,故在上單調遞增,

而,故當時,,函式單調遞增,

當時,,函式單調遞減,

綜上,的解析式為

且單調遞增區間為,單調遞減區間為

(2)得,

,①當時,在上單調遞增,

時,與矛盾

②當時,,,

故當時,

則,令,則,

又,,故當時,

當時,的最大值為.

【反思總結】此題具有典型性,尤其是第二問,注意轉化思想的考查,通常將恆成立問題轉化為最值問題.

4.(2012高考江蘇卷,18)若函式在處取得極大值或極小值,則稱為函式的極值點.

已知是實數,1和是函式的兩個極值點.

(1)求和的值;

(2)設函式的導函式,求的極值點;

(3)設,其中,求函式的零點個數.

【考查知識點】函式的概念和性質,導數的應用

【分析】(1)求出的導數,根據1和是函式的兩個極值點代入列方程組求解即可.

(2)由(1)得,,求出,令,求解討論即可.

(3)比較複雜,先分和討論關於的方程根的情況;再考慮函式的零點.

【解析】(1)由,得.

∵1和是函式的兩個極值點,

∴,,解得.

(2)∵ 由(1)得, ,

∴,解得.

∵當時,;當時,,

∴是的極值點.

∵當或時,,∴不是的極值點.

∴的極值點是-2.

(3)令,則.

先討論關於的方程根的情況(),

當時,由(2)可知,的兩個不同的根為1 和-2 ,

注意到是奇函式,∴的兩個不同的根為-1和2.

當時,∵, ,

∴-2 ,-1,1 ,2 都不是的根.

由(1)知.

① 當時, ,

於是是單調增函式,從而.

此時在無實根.

② 當時.,於是是單調增函式.

又∵,,的圖象不間斷,

∴在內有唯一實根.

同理,在內有唯一實根.

③ 當時,,於是是單調減函式.

又∵,,的圖象不間斷,

∴在內有唯一實根.

因此當時,有兩個不同的根滿足;

當時,有三個不同的根,滿足.

現考慮函式的零點:

(ⅰ)當時,有兩個根,滿足.

而有三個不同的根,有兩個不同的根,

故有5個零點.

(ⅱ)當時,有三個不同的根,滿足.

而有三個不同的根,故有9個零點.

綜上所述,當時,函式有5個零點;

當時,函式有9個零點.

【反思總結】利用導數求函式的零點的方法是先判斷函式的單調性;當函式單調時,根據其端點值情況判斷;當函式不單調時,根據其區間內的極值點和端點值情況判斷.

5.(2012高考福建卷,理20)已知函式,,

(ⅰ)若曲線在點處的切線平行於x軸,求函式的單調區間;

(ⅱ)試確定a的取值範圍,使得曲線上存在唯一的點p,曲線在該點處的切線與曲線只有乙個公共點p.

【考查知識點】本題主要考查函式導數的應用、二次函式的性質、函式零點的存在性定理等基礎知識,考查推理論證能力、基本運算能力、抽象概括能力,以及分類與整合思想、數形結合思想、化歸與轉化思想

【分析】(1)利用導數的運算及幾何意義求解;(2)將切線與曲線有乙個公共點轉化為函式只有乙個零點,通過判斷函式的單調性及其極值情況討論.

【解析】(ⅰ)由於,故在點處的切線斜率為,

所以,則,

此時,由,得,

當時,,當時,,

所以的單調遞減區間為,單調遞增區間為.

(ⅱ)設點,

則曲線在點p處的切線方程為,

令,故在點p處的切線與曲線只有乙個公共點等價於有唯一零點,

因,且,

①若,當時,,則時,,

當時,,則時,,

故只有唯一零點,

但由於點p的任意性,與題中要求唯一的點p矛盾,故不符合題意;

②若,令,則,,

令,得,記,

則當時,,從而在內單調遞減;

當時,,從而在內單調遞增,

(ⅰ)若,由時,,

時,,知在r上單調遞增,

所以函式在r上有且只有乙個零點;

(ⅱ)若,由於在內單調遞增,且,

則當時,有,故,

任取,有,

又當時,易知

其中,,

由於,則必存在,使得,

所以,故在內存在零點,

即在r上至少有兩個零點;

(ⅲ)若,仿照(ⅱ)並利用,

可證函式在r上至少有兩個零點.

綜上所述,當時,曲線存在唯一的點,

曲線在該點處的切線與曲線只有乙個公共點p.

【考點三】恆成立及存在性問題

1.(2011高考北京卷,理18)已知函式.

(1)求的單調區間;

(2)若對,都有,求k的取值範圍.

【考查知識點】導數的運算、運用導數求函式的單調區間及最值

【分析】(1)求導後,通過導數的正負求出單調區間;(2)將「,都有」轉化為「當時,」.

【解析】(1)由已知,得,

令,得,

當時,在和上單調遞增,在上單調遞減,

當時,在和上單調遞減,在上單調遞增.

(2)當時,,所以不可能對,都有;

當時,由(1)知在上的最大值為,

所以對,都有,等價於,解得,

故對,都有時,k的取值範圍為.

【反思總結】利用導數求單調區間的步驟是:求函式的定義域、求導、求解和、寫出函式的單調區間;

涉及到恆成立問題時,通常轉化為最值問題,一般先將涉及到的不等式兩側的某一側化為常數或0,然後將「在d上恆成立轉化為」,將「在d上恆成立轉化為」.

2.(2011高考湖南卷,文22)設函式

(i)討論的單調性;

(ii)若有兩個極值點,記過點的直線的斜率為k,問:是否存在,使得若存在,求出的值,若不存在,請說明理由.

05專題五導數及其應用

一 選擇題 1 已知曲線的一條切線的斜率為,則切點的橫座標為 a 3b 2c 1d 2 函式f x cos2x 2cos2的乙個單調增區間是 abcd 3 函式f x 的定義域為開區間 a,b 導函式是 a,b 內的圖象如圖所示,則函式f x 在開區間 a,b 內有極小值點 a 1個b 2個c 3個...

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