专题一函数与导数.doc

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1、夷陵中学2013届高三重点班重点难点突破专题一 函数与导数题型一利用导数求解函数的单调性问题【例1】已知函数f(x)x3ax2x1,aR()讨论函数f(x)的单调区间;()设函数f(x)在区间(,)内是减函数,求a的取值范围【解】()由f(x)x3ax2x1,求导得f(x)3x22ax1,当a23时,4(a23)0,f(x)0,f(x)在R上递增,当a23,f(x)求得两根为x,则函数f(x)在区间(,)上递增,在区间(,)上递减,在区间(,)上递增.()由()得,且a23,解得a2.【例2】已知函数,其中为参数,且(1)当时,判断函数是否有极值;(2)要使函数的极小值大于零,求参数的取值范围

2、;(3)若对(2)中所求的取值范围内的任意参数,函数在区间内都是增函数,求实数的取值范围解()当时,则在内是增函数,故无极值.(),令,得.由(),只需分下面两种情况讨论. 当时,随x的变化的符号及的变化情况如下表:x0+0-0+极大值极小值因此,函数在处取得极小值,且.要使,必有,可得.由于,故.当时,随x的变化,的符号及的变化情况如下表:+0-0+增极大值减极小值增因此,函数处取得极小值,且若,则.矛盾.所以当时,的极小值不会大于零.综上,要使函数在内的极小值大于零,参数的取值范围为.(III)解:由(II)知,函数在区间与内都是增函数。由题设,函数内是增函数,则a须满足不等式组 或 由(

3、II),参数时时,.要使不等式关于参数恒成立,必有,即.综上,解得或.所以的取值范围是.题型二 导数与切线问题【例3】已知函数f (x)=ax3+bx23x在x=1处取得极值.()求函数f (x)的解析式;()求证:对于区间3,2上任意两个自变量的值x1,x2,对于任意一个正实数a都有|f (x1)f (x2)|;()若过点A(1,m)(m2)可作曲线y=f(x)的三条切线,求实数m的取值范围.解:(I)f(x)=3ax2+2bx3,依题意,f(1)=f(1)=0,即 解得a=1,b=0. f (x)=x33x. (II)f(x)=x33x,f(x)=3x23=3(x+1)(x1),利用导数求

4、得f(x)在区间3,2上的最大值和最小值分别为:fmax(x)=f(1)=f(2)=2,fmin(x)=f(-3)=18对于区间3,2上任意两个自变量的值x1,x2,都有|f(x1)f(x2)|fmax(x) fmin(x)|f(x1)f(x2)|fmax(x)fmin(x)|=2(18)=20由条件可得,当且仅当时,等号成立,即恒成立,对于任意一个正实数a都有|f (x1)f (x2)|. (III)f(x)=3x23=3(x+1)(x1), 曲线方程为y=x33x,点A(1,m)不在曲线上.设切点为M(x0,y0),则点M的坐标满足因,故切线的斜率为,整理得.过点A(1,m)可作曲线的三条

5、切线,关于x0方程=0有三个实根.设g(x0)= ,则g(x0)=6,由g(x0)=0,得x0=0或x0=1.g(x0)在(,0),(1,+)上单调递增,在(0,1)上单调递减.函数g(x0)= 的极值点为x0=0,x0=1 关于x0方程=0有三个实根的充要条件是,解得3m2.故所求的实数a的取值范围是3m0,得。 令,并由,解得 列表分析:(0,1)1(1,+)0+递减极小值0递增 知在处取最小值, ()当时,在且x1时,在(0,+)上只有一个解,即当方程有唯一解 ()当时,在且x1时,在(0,+)上无实数解, 即当方程的解的个数为零. ()当时,又,故函数在区间上有一个零点;由(2) 0故

6、函数在区间上有一个零点,时,在(0,+)上有两个实数解,即方程的解的个数为2 综上 : 方程的解的个数为:时一个,时0个,时2个 【例10】已知函数f(x)=x(xa)(xb),点A(m,f(m),B(n,f(n) (1)设b= a,求函数f(x)的单调区间; (2)若函数f(x)的导函数满足:当|x|l时,有|恒成立,求函数f(x)的表达式; (3)若0ab,函数f(x)在x=m和x=n处取得极值,且a+b2问:是否存在常数a,b,使得=0? 若存在,求出a,b的值;若不存在,请说明理由1) 令, 得:,当时, 所求单调增区间是,单调减区间是(,)当时,所求单调增区间是, 单调减区间是(,)

7、当时, 所求单调增区间是(2) 当时,恒有 即得此时,满足当时恒成立(3)存在使得若,即 由于,知 由题设,是的两根 , 代入得:,当且仅当时取“” 又, ,题型七 导数与恒成立问题【例11】设,函数 .()求函数 的单调区间;()当时,函数取得极值,证明:对于任意的 .解:() 当时,恒成立,在上是增函数; 当时,令,即,解得.因此,函数在区间 内单调递增,在区间 内也单调递增.令,解得.因此,函数在区间 内单调递减. ()当时,函数取得极值,即 ,由()在单调递增,在单调递减,单调递增.在时取得极大值;在时取得极小值,故在上,的最大值是,最小值是;对于任意的 题型八导数与不等式【例12】已

8、知函数 (I)求的极值;(II)若的取值范围; (III)已知【解】:()令得 当为增函数;当为减函数,可知有极大值为 ()欲使在上恒成立,只需在上恒成立,设由()知, (),由上可知在上单调递增, , 同理 两式相加得 【例13】已知函数(1)时,求曲线在点处的切线方程;(2)当时,若在区间上的最大值为-1,求的取值;(3)若对任意,且恒成立,求的取值范围。解析:(1)当时,曲线在点处的切线方程为:.(2)函数的导函数为,令得,所以函数在上单调递增;令得,所以函数在上单调递减.当,即时,在区间上的最大值为,由得,符合题意;当,即时,在区间上的最大值为,由得,不符合题意,舍去;当,即时,在区间

9、上的最大值为,由,得,不符合题意,舍去.综上所述, .(3)设,则,只要在上单调递增即可.而,所以只需在上恒成立即可.因为,所以只需在恒成立即可. 即即可.而当且仅当即时,最小值为所以,即的取值为.【例14】已知函数(1)为定义域上的单调函数,求实数的取值范围(2)当时,求函数的最大值(3)当时,且,证明:【解】:(1), 因为对,有不存在实数使,对恒成立 由恒成立,而,所以经检验,当时,对恒成立。当时,为定义域上的单调增函数 (2)当时,由,得 当时,当时,在时取得最大值,此时函数的最大值为 (3)由(2)得,对恒成立,当且仅当时取等号 当时, 同理可得, 法二:当时(由待证命题的结构进行猜

10、想,辅助函数,求差得之),在上递增,令在上总有,即在上递增当时,即令由(2)它在上递减 即, ,综上成立,其中。【例15】已知函数是奇函数,且图像在点处的切线斜率为3(为自然对数的底数)求实数、的值;若,且对任意恒成立,求的最大值;当(,)时,证明:【答案】是奇函数,所以,即2分,所以,从而3分,此时,4分,依题意,所以5分当时,设,则6分设,则,在上是增函数8分因为,所以,使10分,时,即在上为减函数;同理在上为增函数12分,从而的最小值为13分所以,的最大值为14分。要证,即要证6分,即证,8分,设,9分,则10分设,则11分,在上为增函数12分,从而,在上为增函数 13分,因为,所以,所

11、以14分【例16】设函数.(1)若对定义域内的任意,都有成立,求实数的值;(2)若函数在定义域上是单调函数,求实数的取值范围;(3)求证:(1)函数的定义域为 (2) 综上可知,实数的取值范围是 (3) 【例17】已知函 数,其中 x0,aR,令 函数 h(x)=f(r)-g(x).(1)若函 数h(x)在(0,+)上单调递增,求a的取值范围;(II)当a取(I)中的最大值时,判断方程h(x)+h(2-1)=0在(0,1)上是否有解,并说明理由;(III)令函 数F(x)= +21nx,证明不等式题型九 导数创新题【例18】如右图(1)所示,定义在区间上的函数,如果满足:对,常数A,都有成立,

12、则称函数在区间上有下界,其中称为函数的下界. (提示:图(1)、(2)中的常数、可以是正数,也可以是负数或零)()试判断函数在上是否有下界?并说明理由;()又如具有右图(2)特征的函数称为在区间上有上界.请你类比函数有下界的定义,给出函数在区间上有上界的定义,并判断()中的函数在上是否有上界?并说明理由; ()若函数在区间上既有上界又有下界,则称函数在区间上有界,函数叫做有界函数试探究函数 (是常数)是否是(、是常数)上的有界函数?:(I)解法1:,由得, , , 当时,函数在(0,2)上是减函数;当时,函数在(2,)上是增函数; 是函数的在区间(0,)上的最小值点,对,都有, 即在区间(0,

13、)上存在常数A=32,使得对都有成立,函数在(0,)上有下界. 解法2:当且仅当即时“”成立 对,都有,即在区间(0,)上存在常数A=32,使得对都有成立,函数在(0,)上有下界.(II)类比函数有下界的定义,函数有上界可以这样定义:定义在D上的函数,如果满足:对,常数B,都有B成立,则称函数在D上有上界,其中B称为函数的上界. 设则,由(1)知,对,都有,函数为奇函数,即存在常数B=32,对,都有,函数在(, 0)上有上界. (III),由得, , , 当时,函数在(0,)上是减函数;当时,函数在(,)上是增函数; 是函数的在区间(0,)上的最小值点, 当时,函数在上是增函数;, 、是常数,

14、、都是常数令, 对,常数A,B,都有即函数在上既有上界又有下界当 时函数在上是减函数对都有,函数在上有界. 当时,函数在上有最小值令,令B=、中的最大者,则对,常数A,B,都有,函数在上有界.综上可知函数是上的有界函数【例19】已知函数,为函数的导函数()若数列满足:,(),求数列的通项;()若数列满足:,().当时,数列是否为等差数列?若是,请求出数列的通项;若不是,请说明理由;.当时, 求证:【解析】:(), 1分,即 3分, 数列是首项为,公比为的等比数列,即 5分()(),当时,假设,则由数学归纳法,得出数列为常数数列,是等差数列,其通项为 8分(), 当时,假设,则 由数学归纳法,得出数列 10分又,即 12分, 14分- 21 -

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