新版高考數(shù)學三輪講練測核心熱點總動員新課標版 專題21 函數(shù)與導數(shù)大題 Word版含解析
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2、 1 【名師精講指南篇】 【高考真題再現(xiàn)】 1.【20xx新課標全國】已知函數(shù)f(x)=x2+ax+b,g(x)=ex(cx+d),若曲線y=f(x)和曲線y=g(x)都過點P(0,2),且在點P處有相同的切線y=4x+2 (Ⅰ)求a,b,c,d的值 (Ⅱ)若x≥-2時,f(x)≤kg(x),求k的取值范圍. 【解析】(1)利用導數(shù)的幾何意義進行求解;(2)構造函
3、數(shù)“”,對k的取值范圍進行分類討論,進而得到答案. 2.【20xx新課標全國】已知函數(shù),曲線在點處切線方程為. (Ⅰ)求的值; (Ⅱ)討論的單調性,并求的極大值. 【答案】(1),,故,解得; (2),;令,所以或,所以當變化時,、變化如下表所示: + 0 - 0 + 單調遞增 極大值 單調遞減 極小值 單調遞增 所以極大值. 3.【20xx高考全國1】設函數(shù),曲線在點處的切線方程為 (I)求 (II)證明: 4.【20xx高考全國1文】設函數(shù),曲線處的切線斜率為0 (1) 求b; (2) 若存在使得,求a的取值范圍.
4、 【解析】(1),由題設知,解得. (2)的定義域為,由(1)知,, 5.【20xx全國卷1理】已知函數(shù). (Ⅰ) 當為何值時,軸為曲線的切線; (Ⅱ) 用表示中的最小值,設函數(shù),討論零點的個數(shù). 【解析】(Ⅰ)設曲線y=f(x)與x軸相切于點,則,,即 解得,. 因此,當時,x軸為曲線y=f(x)的切線方程. (Ⅱ)①當時,,從而,無零點. ②當時, (?。┤簦瑒t,,故是的零點;(ⅱ)若,則,,故不是的零點. ③當,,所以只需考慮在的零點個數(shù). (?。┤艋颍瑒t在無零點,故在單增.,,所以時,在有一個零點;當時,在沒有零點. (ⅱ)若,則在單調遞減,在單調遞增,故
5、在中,當時,有最小值,最小值為. 若,即,在沒有零點; 若,即,在有唯一零點; 若,即,由于,,所以當時,在有兩個零點;當時,在有一個零點. 綜上,當或時,有一個零點;當或時,有兩個零點;當時,有三個零點. 6.【20xx全國卷1文】已知函數(shù). (Ⅰ) 討論的導函數(shù)零點個數(shù); (Ⅱ) 證明:當時,. 7.【20xx全國卷2理】設函數(shù). (Ⅰ) 證明:在單調遞減,在單調遞增; (Ⅱ) 若對于任意,都有,求m的取值范圍. 【解析】 (Ⅰ) 若,則當時,;當時,,; 若,則當時,;當時,,. 所以,在單調遞減,在單調遞增 (Ⅱ)由(Ⅰ)知,對任意的在單調遞減,在單調遞
6、增,故在處取得最小值,所以對于任意的充要條件是 即 ① 設函數(shù),則 當時,;當時,,故在單調遞減,在單調遞增. 又,故當時, 當時,,即①式成立; 當時,由的單調性,,即; 當時,,即. 綜上,的取值范圍是. 8.【20xx全國卷2文】已知函數(shù). (Ⅰ) 討論函數(shù)的遞增性; (Ⅱ) 當有最大值,且最大值大于時,求a的取值范圍. 【熱點深度剖析】 20xx年高考理科考查導數(shù)的幾何意義、導數(shù)與函數(shù)的最值、導數(shù)與函數(shù)的單調性,考查學生的分類討論能力以及化歸與轉化思想;文科考查導數(shù)的幾何意義、導數(shù)與函數(shù)的單調性、導數(shù)與函數(shù)的極值,考查學生
7、的基本推理能力. 20xx年理科高考考查了導數(shù)的幾何意義,利用導數(shù)判斷函數(shù)的單調性,利用導數(shù)求函數(shù)的最值,.突出考查綜合運用數(shù)學知識和方法分析問題、解決問題的能力;文科考查了求曲線的切線方程,導數(shù)在研究函數(shù)性質中的運用,考查學生的分類討論能力以及化歸與轉化思想,突出考查綜合運用數(shù)學知識和方法分析問題、解決問題的能力.20xx年文理4份試卷分別涉及到切線、零點、單調性、最值、不等式證明、恒成立問題.近三年的高考試題基本上形成了一個模式,第一問求解函數(shù)的解析式,以切線方程、極值點或者最值、單調區(qū)間等為背景得到方程進而確定解析式,或者給出解析式探索函數(shù)的最值、極值、單調區(qū)間等問題,較為簡單;第二問均
8、為和不等式相聯(lián)系,考查不等式恒成立問題、證明不等式等綜合問題,難度較大. 從近幾年的高考試題來看,利用導數(shù)來研究函數(shù)的單調性和極值問題已成為炙手可熱的考點,既有小題,也有解答題,小題主要考查利用導數(shù)研究函數(shù)的單調性和極值,解答題主要考查導數(shù)與函數(shù)單調性,或方程、不等式的綜合應用.預測20xx年高考函數(shù)大題以對數(shù)函數(shù),指數(shù)函數(shù),反比例函數(shù)以及一次函數(shù),二次函數(shù)中的兩個或三個為背景,組合成一個函數(shù),考查利用導數(shù)研究函數(shù)的單調性與極值及切線,與不等式結合考查恒成立問題. 【重點知識整合】 導數(shù)的定義:設函數(shù)在處附近有定義,當自變量在處有增量時,則函數(shù)相應地有增量,如果時,與的比(也叫函數(shù)的平均變
9、化率)有極限即無限趨近于某個常數(shù),我們把這個極限值叫做函數(shù)在處的導數(shù),記作,即. 注意:在定義式中,設,則,當趨近于時,趨近于,因此,導數(shù)的定義式可寫成 . 導數(shù)的幾何意義: 導數(shù)是函數(shù)在點的處瞬時變化率,它反映的函數(shù)在點處變化的快慢程度. 它的幾何意義是曲線上點()處的切線的斜率.因此,如果在點可導,則曲線在點()處的切線方程為 注意:“過點的曲線的切線方程”與“在點處的切線方程”是不相同的,后者必為切點,前者未必是切點. 導數(shù)的物理意義: 函數(shù)在點處的導數(shù)就是物體的運動方程在點時刻的瞬時速度,即 4.幾種常見函數(shù)的導數(shù):(為常數(shù));(); ; ;; ; ; . 5
10、.求導法則: 法則: ; 法則: , ; 法則: . 6.復合函數(shù)的導數(shù):設函數(shù)在點處有導數(shù),函數(shù)在點的對應點處有導數(shù),則復合函數(shù)在點x處也有導數(shù),且 或 7.導數(shù)與函數(shù)的單調性 函數(shù)在某個區(qū)間內有導數(shù),如果,那么函數(shù)在這個區(qū)間上是增函數(shù),該區(qū)間是函數(shù)的增區(qū)間;若,那么函數(shù)在這個區(qū)間上是減函數(shù),該區(qū)間是函數(shù)的減區(qū)間. 2.利用導數(shù)研究多項式函數(shù)單調性的一般步驟: 求;確定在內符號; 若在上恒成立,則在上是增函數(shù);若在上恒成立,則在上是減函數(shù) 8. 導數(shù)與函數(shù)的極(最)值 1.極大值: 一般地,設函數(shù)在點附近有定義,如果對附近的所有的點,都有,就說是函數(shù)的一個極大值,記
11、作極大值,是極大值點. 2.極小值:一般地,設函數(shù)在附近有定義,如果對附近的所有的點,都有就說是函數(shù)的一個極小值,記作極小值,是極小值點. 3.極值:極大值與極小值統(tǒng)稱為極值在定義中,取得極值的點稱為極值點,極值點是自變量的值,極值指的是函數(shù)值請注意以下幾點: ()極值是一個局部概念由定義,極值只是某個點的函數(shù)值與它附近點的函數(shù)值比較是最大或最小.并不意味著它在函數(shù)的整個的定義域內最大或最小. ()函數(shù)的極值不是唯一的即一個函數(shù)在某區(qū)間上或定義域內極xs大值或極小值可以不止一個. ()極大值與極小值之間無確定的大小關系即一個函數(shù)的極大值未必大于極小值,如下圖所示,是極大值點,是極小值
12、點,而>. ()函數(shù)的極值點一定出現(xiàn)在區(qū)間的內部,區(qū)間的端點不能成為極值點而使函數(shù)取得最大值、最小值的點可能在區(qū)間的內部,也可能在區(qū)間的端點. 4.當在點連續(xù)時,判別是極大、極小值的方法: 若滿足,且在的兩側的導數(shù)異號,則是的極值點,是極值,并且如果在兩側滿足“左正右負”,則是的極大值點,是極大值;如果在兩側滿足“左負右正”,則是的極小值點,是極小值. 5.求可導函數(shù)的極值的步驟: 確定函數(shù)的定義區(qū)間,求導數(shù);求方程的根; 用函數(shù)的導數(shù)為的點,順次將函數(shù)的定義區(qū)間分成若干小開區(qū)間,并列成表格.檢查在方程根左右的值的符號,如果左正右負,那么在這個根處取得極大值;如果左負右正,那么在這
13、個根處取得極小值;如果左右不改變符號,那么在這個根處無極值.如果函數(shù)在某些點處連續(xù)但不可導,也需要考慮這些點是否是極值點 . 9.函數(shù)的最大值和最小值: 一般地,在閉區(qū)間上連續(xù)的函數(shù)在上必有最大值與最小值. 注意:在開區(qū)間內連續(xù)的函數(shù)不一定有最大值與最小值.如函數(shù)在內連續(xù),但沒有最大值與最小值; 函數(shù)的最值是比較整個定義域內的函數(shù)值得出的;函數(shù)的極值是比較極值點附近函數(shù)值得出的. 函數(shù)在閉區(qū)間上連續(xù),是在閉區(qū)間上有最大值與最小值的充分條件而非必要條件. 函數(shù)在其定義區(qū)間上的最大值、最小值最多各有一個,而函數(shù)的極值可能不止一個,也可能沒有一個. 10.利用導數(shù)求函數(shù)的最值步驟: 由
14、上面函數(shù)的圖象可以看出,只要把連續(xù)函數(shù)所有的極值與定義區(qū)間端點的函數(shù)值進行比較,就可以得出函數(shù)的最值了.設函數(shù)在上連續(xù),在內可導,則求在上的最大值與最小值的步驟如下: 求在內的極值; 將的各極值與、比較得出函數(shù)在上的最值p. 【應試技巧點撥】 1.利用導數(shù)求切線問題中的“在”與“過” 在解決曲線的切線問題時,利用導數(shù)求切線的斜率是非常重要的一類方法.在求解過程中特別注意:曲線在某點處的切線若有則只有一條,曲線過某點的要切線往往不止一條;切線與曲線的公共點不一定只有一個.因此在審題時應首先判斷是“在”還是“過”.若“在”,利用該點出的導數(shù)為直線的斜率,便可直接求解;若“過”,解決問題關
15、鍵是設切點,利用“待定切點法”,即:設點A(x,y)是曲線上的一點,則以A為切點的切線方程為 y-y=f,再根據(jù)題意求出切點. 2.函數(shù)的導數(shù)在其單調性研究的作用:(1)當函數(shù)在一個指定的區(qū)間內單調時,需要這個函數(shù)的導數(shù)在這個區(qū)間內不改變符號(即恒大于或者等于零、恒小于或者等于零),當函數(shù)在一個區(qū)間內不單調時,這個函數(shù)的導數(shù)在這個區(qū)間內一定變號,如果導數(shù)的圖象是連續(xù)的曲線,這個導數(shù)在這個區(qū)間內一定存在變號的零點,可以把問題轉化為對函數(shù)零點的研究. (2)根據(jù)函數(shù)的導數(shù)研究函數(shù)的單調性,在函數(shù)解析式中若含有字母參數(shù)時要進行分類討論,這種分類討論首先是在函數(shù)的定義域內進行,其次要根據(jù)函數(shù)的導
16、數(shù)等于零的點在其定義域內的情況進行,如果這樣的點不止一個,則要根據(jù)字母參數(shù)在不同范圍內取值時,導數(shù)等于零的根的大小關系進行分類討論,最后在分類解決問題后要整合一個一般的結論. 在利用“若函數(shù)單調遞增,則”求參數(shù)的范圍時,注意不要漏掉“等號”. 3.利用導數(shù)研究函數(shù)的極值與最值:(1)確定定義域. (2)求導數(shù). (3)①若求極值,則先求方程的根,再檢驗在方程根左、右值的符號,求出極值.(當根中有參數(shù)時要注意分類討論根是否在定義域內) ②若已知極值大小或存在的情況,則轉化為已知方程根的大小或存在情況,從而求解. 4.求函數(shù)在上的最大值與最小值的步驟 (1)求函數(shù)在內的極值; (2)
17、將函數(shù)的各極值與端點處的函數(shù)值比較,其中最大的一個是最大值,最小的一個是最小值. 5.利用導數(shù)處理恒成立問題 不等式在某區(qū)間的恒成立問題,可以轉化為求函數(shù)在區(qū)間上的最值問題來解決,函數(shù)的最值問題的求解,利用求導分析函數(shù)單調性是常規(guī)途徑,例如:①為增函數(shù)(為減函數(shù)).②在區(qū)間上是增函數(shù)≥在上恒成立;在區(qū)間上為減函數(shù)≤在上恒成立. 6.利用導數(shù),如何解決函數(shù)與不等式大題 在高考題的大題中,每年都要設計一道函數(shù)大題. 在函數(shù)的解答題中有一類是研究不等式或是研究方程根的情況,基本的題目類型是研究在一個區(qū)間上恒成立的不等式(實際上就是證明這個不等式),研究不等式在一個區(qū)間上成立時不等式的某個參數(shù)
18、的取值范圍,研究含有指數(shù)式、對數(shù)式、三角函數(shù)式等超越式的方程在某個區(qū)間上的根的個數(shù)等,這些問題依據(jù)基礎初等函數(shù)的知識已經無能為力,就需要根據(jù)導數(shù)的方法進行解決.使用導數(shù)的方法研究不等式和方程的基本思路是構造函數(shù),通過導數(shù)的方法研究這個函數(shù)的單調性、極值和特殊點的函數(shù)值,根據(jù)函數(shù)的性質推斷不等式成立的情況以及方程實根的個數(shù).因為導數(shù)的引入,為函數(shù)問題的解決提供了操作工具.因此入手大家比較清楚,但是深入解決函數(shù)與不等式相結合的題目時,往往一籌莫展.原因是找不到兩者的結合點,不清楚解決技巧.解題技巧總結如下 (1)樹立服務意識:所謂“服務意識”是指利用給定函數(shù)的某些性質(一般第一問先讓解決出來),
19、如函數(shù)的單調性、最值等,服務于第二問要證明的不等式. (2)強化變形技巧:所謂“強化變形技巧”是指對于給出的不等式直接證明無法下手,可考慮對不等式進行必要的等價變形后,再去證明.例如采用兩邊取對數(shù)(指數(shù)),移項通分等等.要注意變形的方向:因為要利用函數(shù)的性質,力求變形后不等式一邊需要出現(xiàn)函數(shù)關系式. (3)巧妙構造函數(shù):所謂“巧妙構造函數(shù)”是指根據(jù)不等式的結構特征,構造函數(shù),利用函數(shù)的最值進行解決.在構造函數(shù)的時候靈活多樣,注意積累經驗,體現(xiàn)一個“巧妙”. 【考場經驗分享】 1.利用導數(shù)討論函數(shù)的單調性需注意的幾個問題 (1)確定函數(shù)的定義域,解決問題的過程中,只能在函數(shù)的定義域內,
20、通過討論導數(shù)的符號,來判斷函數(shù)的單調區(qū)間. (2)在對函數(shù)劃分單調區(qū)間時,除了必須確定使導數(shù)等于0的點外,還要注意定義區(qū)間內的不連續(xù)點或不可導點. (3)注意在某一區(qū)間內(或)是函數(shù)在該區(qū)間上為增(或減)函數(shù)的充分條件. 2.可導函數(shù)的極值 (1)極值是一個局部性概念,一個函數(shù)在其定義域內可以有許多個極大值和極小值,在某一點的極小值也可能大于另一點的極大值,也就是說極大值與極小值沒有必然的大小關系. (2)若在內有極值,那么在內絕不是單調函數(shù),即在某區(qū)間上單調增或減的函數(shù)沒有極值. 3.如果一個函數(shù)單調性相同的區(qū)間不止一個,這些區(qū)間之間不能用“∪”連接,只能用逗號或“和”字隔開,如
21、把增區(qū)間寫為“(-∞,-)∪(1,+∞)”是不正確的,因為“(-∞,-)∪(1,+∞)”不是一個區(qū)間,該函數(shù)在(-∞,-)∪(1,+∞)上不是單調遞增的. 4.利用導數(shù)解決不等式問題的類型:(1)不等式恒成立:基本思路就是轉化為求函數(shù)的最值或函數(shù)值域的端點值問題. (2)比較兩個數(shù)的大?。阂话愕慕鉀Q思路是把兩個函數(shù)作差后構造一個新函數(shù),通過研究這個函數(shù)的函數(shù)值與零的大小確定所比較的兩個函數(shù)的大?。? (3)證明不等式:對于只含有一個變量的不等式都可以通過構造函數(shù),然后利用函數(shù)的單調性和極值解決. 5.函數(shù)的解答題,一般放在最后一道題的位置,難度較大,尤其是第二問,與不等式聯(lián)系,是拉開分數(shù)
22、的試題,故關于此題,要端正好心態(tài),對于第一問一般不難,是學生必須帶分的部分,做題要仔細,特別是與單調區(qū)間有關,首先要考慮定義域,另外,求導要準確,這是基礎;對于第二問,往往需要通過不等式等價轉化,構造函數(shù),通過求導研究函數(shù)的單調性最值,然后達到證明不等式的基本模式. 【名題精選練兵篇】 1.【20xx屆江蘇省南師附中等四校高三聯(lián)考】設,函數(shù),其中是自然對數(shù)的底數(shù),曲線在點處的切線方程為. (1)求實數(shù)的值; (2)求證:函數(shù)存在極小值; (3)若,使得不等式成立,求實數(shù)的取值范圍. 【解析】(1)∵,∴, 由題設得:,∴ (2)由(1)得,∴, ∴,∴函數(shù)在是增函數(shù), ∵
23、,且函數(shù)圖像在上不間斷, ∴,使得, 結合函數(shù)在是增函數(shù)有: ∴函數(shù)存在極小值 ∴, ∴, ∴在內單調遞增. ∴, 結合(*)有, 即實數(shù)的取值范圍為 2.【20xx屆湖北省龍泉中學等校高三9月聯(lián)考】 定義在上的函數(shù)及二次函數(shù)滿足: ,,且的最小值是. (Ⅰ)求和的解析式; (Ⅱ)若對于,均有成立,求實數(shù)的取值范圍; (Ⅲ)設討論方程的解的個數(shù)情況. (Ⅱ)設,, 依題意知:當時, ∵,在上單調遞增, ,解得, 實數(shù)的取值范圍是; (Ⅲ) 圖像解法:的圖象如圖所示: 令,則 而有兩個解, 有個解. 有個解.
24、 代數(shù)解法:令,則 3.【20xx屆陜西省西北工大附中高三第四次適應性考試】已知函數(shù)和直線. (1)當曲線在點處的切線與直線垂直時,求原點到直線的距離; (2)若對于任意的恒成立,求的取值范圍; (3)求證:. 【解析】(1) ∴,于是,直線的方程為 原點到直線的距離為. (3)由(2)知,當時,時,成立, 不妨令, 所以, 累加可得 , 4.【20xx屆河南省洛陽市一中高三下學期第二次模擬】設函數(shù)為自然對數(shù)的底數(shù). (1)若曲線在點 處的切線方程為,求實數(shù)的值; (2)當時,若存在 ,使成立,求實數(shù)的最小值. ① 當時,在上為減函數(shù),則
25、,故. ② 當時,由于在上的值域為. 當時,在恒成立,故在上為增函數(shù), 于是,不合題意. 當即時,由的單調性和值域知,存在唯一使 ,且滿足:當時,,為減函數(shù);當時, ,為增函數(shù);所以,. 所以,與矛盾. 綜上得的最小值為. 5.【20xx屆江蘇鹽城三模】已知函數(shù)(). (1)若函數(shù)的最小值為,求的值; (2)設函數(shù),試求的單調區(qū)間; (3)試給出一個實數(shù)的值,使得函數(shù)與的圖象有且只有一條公切線,并說明此時兩函數(shù)圖象有且只有一條公切線的理由. (2)由題意,得, 則, ①當時,,函數(shù)在上單調遞增; ②當時,由,得或, 綜上所述,的單調區(qū)間如下:
26、 ①當時,函數(shù)在上單調遞增; ②當時,函數(shù)在上單調遞減; ③當時,函數(shù)的增區(qū)間為,減區(qū)間為與; ④當時,函數(shù)的增區(qū)間為,減區(qū)間為與. (3)符合題意. 理由如下:此時. 設函數(shù)與上各有一點,, 則以點為切點的切線方程為, 以點為切點的切線方程為, 6.【20xx屆湖北省沙市中學高三下第三次半月考】設函數(shù)f(x)=aln x+x2-bx(a≠1),曲線y=f(x)在點(1,f(1))處的切線斜率為0. (1)求b; (2)若存在x0≥1,使得f(x0)<,求a的取值范圍. 【解析】(1)(x)=+(1-a)x-b.由題設知(1)=0,解得b=1, (2)f(x)的
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