备战高考数学大二轮复习 专题二 函数与导数 2.3.1 导数与函数的单调性、极值、最值课件 理.ppt

2 3导数在函数中的应用 2 一 导数与函数的单调性 极值 最值 4 命题热点一 命题热点二 命题热点三 利用导数讨论函数的单调性 思考 函数的导数与函数的单调性具有怎样的关系 例1设a z 已知定义在r上的函数f x 2x4 3x3 3x2 6x a在区间 1 2 内有一个零点x0 g x 为f x 的导函数 1 求g x 的单调区间 2 设m 1 x0 x0 2 函数h x g x m x0 f m 求证 h m h x0 0 3 求证 存在大于0的常数a 使得对于任意的正整数p q 且 5 命题热点一 命题热点二 命题热点三 6 命题热点一 命题热点二 命题热点三 2 证明 由h x g x m x0 f m 得h m g m m x0 f m h x0 g x0 m x0 f m 令函数h1 x g x x x0 f x 则h 1 x g x x x0 由 1 知 当x 1 2 时 g x 0 故当x 1 x0 时 h 1 x 0 h1 x 单调递增 因此 当x 1 x0 x0 2 时 h1 x h1 x0 f x0 0 可得h1 m 0 即h m 0 令函数h2 x g x0 x x0 f x 则h 2 x g x0 g x 由 1 知g x 在区间 1 2 上单调递增 故当x 1 x0 时 h 2 x 0 h2 x 单调递增 当x x0 2 时 h 2 x 0 h2 x 单调递减 因此 当x 1 x0 x0 2 时 h2 x h2 x0 0 可得h2 m 0 即h x0 0 所以 h m h x0 0 7 命题热点一 命题热点二 命题热点三 8 命题热点一 命题热点二 命题热点三 9 命题热点一 命题热点二 命题热点三 题后反思利用函数的导数研究函数的单调性的一般步骤 1 确定函数的定义域 2 求导数f x 3 若求函数的单调区间 或证明函数的单调性 只需在函数y f x 的定义域内解 或证明 不等式f x 0或f x 0 若已知y f x 的单调性 则转化为不等式f x 0或f x 0在函数的单调区间上恒成立问题求解 10 命题热点一 命题热点二 命题热点三 答案 解析 对点训练1设函数f x ln 1 x ln 1 x 则f x 是 a 奇函数 且在区间 0 1 上是增函数b 奇函数 且在区间 0 1 上是减函数c 偶函数 且在区间 0 1 上是增函数d 偶函数 且在区间 0 1 上是减函数 11 命题热点一 命题热点二 命题热点三 利用导数求函数的极值或最值 思考 函数的极值与导数有怎样的关系 如何求函数的最值 例2已知函数f x excosx x 1 求曲线y f x 在点 0 f 0 处的切线方程 12 命题热点一 命题热点二 命题热点三 解 1 因为f x excosx x 所以f x ex cosx sinx 1 f 0 0 又因为f 0 1 所以曲线y f x 在点 0 f 0 处的切线方程为y 1 2 设h x ex cosx sinx 1 则h x ex cosx sinx sinx cosx 2exsinx 13 命题热点一 命题热点二 命题热点三 题后反思1 对于函数y f x 若在点x a处有f a 0 且在点x a附近的左侧f x 0 则当x a时f x 有极小值f a 若在点x b处有f b 0 且在点x b附近的左侧f x 0 右侧f x 0 则当x b时f x 有极大值f b 2 求函数y f x 在区间 a b 上的最大值与最小值的步骤 1 求函数y f x 在区间 a b 内的极值 2 将函数y f x 的各极值与端点处的函数值f a f b 比较 其中最大的一个是最大值 最小的一个是最小值 14 命题热点一 命题热点二 命题热点三 对点训练2已知函数f x ax2 1 a 0 g x x3 bx 1 若曲线y f x 与曲线y g x 在它们的交点 1 c 处具有公共切线 求a b的值 2 当a2 4b时 求函数f x g x 的单调区间 并求其在区间 1 上的最大值 解 1 f x 2ax g x 3x2 b 因为曲线y f x 与曲线y g x 在它们的交点 1 c 处具有公共切线 所以f 1 g 1 且f 1 g 1 即a 1 1 b 且2a 3 b 解得a 3 b 3 15 命题热点一 命题热点二 命题热点三 16 命题热点一 命题热点二 命题热点三 17 命题热点一 命题热点二 命题热点三 利用导数求与函数零点有关的参数的取值范围 思考 如何利用导数求与函数零点有关的参数的取值范围 例3已知函数f x x3 ax g x lnx 1 当a为何值时 x轴为曲线y f x 的切线 2 用min m n 表示m n中的最小值 设函数h x min f x g x x 0 讨论h x 零点的个数 18 命题热点一 命题热点二 命题热点三 2 当x 1 时 g x lnx 0 从而h x min f x g x g x 0 故h x 在 1 无零点 故x 1是h x 的零点 若a0 所以只需考虑f x 在 0 1 的零点个数 若a 3或a 0 则f x 3x2 a在 0 1 无零点 故f x 在 0 1 单调 19 命题热点一 命题热点二 命题热点三 20 命题热点一 命题热点二 命题热点三 题后反思与函数零点有关的参数范围问题 往往利用导数研究函数的单调区间和极值点 并结合特殊点 从而判断函数的大致图象 讨论其图象与x轴的交点个数问题 或者转化为两个熟悉函数的交点问题 进而确定参数的取值范围 21 命题热点一 命题热点二 命题热点三 对点训练3设函数f x 1 x 2 2ln 1 x 1 求函数f x 的单调区间 2 若关于x的方程f x x2 x a在区间 0 2 上恰有两个相异实根 求实数a的取值范围 解 1 函数的定义域为 1 因为f x 1 x 2 2ln 1 x 由f x 0 得x 0 由f x 0 得 1 x 0 故f x 的单调递增区间是 0 单调递减区间是 1 0 22 命题热点一 命题热点二 命题热点三 2 方程f x x2 x a 即x a 1 2ln 1 x 0 由g x 0 得x 1 由g x 0 得 1 x 1 所以g x 在 0 1 上单调递减 在 1 2 上单调递增 为使f x x2 x a在 0 2 上恰有两个相异的实根 只须g x 0在 0 1 和 1 2 上各有一个实根 解得2 2ln2 a 3 2ln3 故实数a的取值范围是 2 2ln2 3 2ln3 23 规律总结 拓展演练 1 求函数f x 的单调递增区间 可转化为求不等式f x 0的解集 若f x 在m上单调递增 则f x 0在m上恒成立 2 f x 在区间a上单调递减与f x 的单调递减区间为a不同 当f x 在区间a上单调递减时 a可能是f x 的单调递减区间的一个真子集 若f x 的单调递减区间为 m n 则在x m x n 两侧导数值异号 f m 0 f n 0 3 求可导函数极值的步骤 1 确定函数f x 的定义域 2 求f x 3 求f x 0在定义域内的根 4 判定根两侧导数的符号 5 下结论 要注意函数的极值点对应的导数为0 但导数为0的点不一定是函数的极值点 必须是导数为0的点的左右附近对应的导数异号 24 规律总结 拓展演练 4 求函数f x 在区间 a b 上的最大值与最小值 首先求出各极值及区间端点处的函数值 然后比较其大小 得出结论 最大的就是最大值 最小的就是最小值 5 对于研究方程根的个数的相关问题 利用导数这一工具和数形结合的数学思想就可以很好地解决 这类问题求解的通法是 1 构造函数 并求其定义域 2 求导数 得函数的单调区间和极值点 3 画出函数图象的草图 4 数形结合 挖掘隐含条件 确定函数的图象与x轴的交点情况进而求解 25 规律总结 拓展演练 1 2018全国 理5 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 2xb y xc y 2xd y x d 解析因为f x 为奇函数 所以f x f x 即 x3 a 1 x2 ax x3 a 1 x2 ax 解得a 1 则f x x3 x 由f x 3x2 1 得在 0 0 处的切线斜率k f 0 1 故所求的切线方程为y x 26 规律总结 拓展演练 2 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 1b 2e 3c 5e 3d 1 a 解析由题意可得 f x 2x a ex 1 x2 ax 1 ex 1 x2 a 2 x a 1 ex 1 因为x 2是函数f x 的极值点 所以f 2 0 所以a 1 所以f x x2 x 1 ex 1 所以f x x2 x 2 ex 1 令f x 0 解得x1 2 x2 1 当x变化时 f x f x 的变化情况如下表 所以当x 1时 f x 有极小值 并且极小值为f 1 1 1 1 e1 1 1 故选a 27 规律总结 拓展演练 3 2018全国 理13 曲线y 2ln x 1 在点 0 0 处的切线方程为 y 2x 当x 0时 y 2 曲线在 0 0 处的切线方程为y 2x 28 规律总结 拓展演练 4 1 讨论函数f x ex的单调性 并证明当x 0时 x 2 ex x 2 0 2 证明 当a 0 1 时 函数g x x 0 有最小值