高中數(shù)學(xué)《導(dǎo)數(shù)在研究函數(shù)中的應(yīng)用》文字素材1新人教A版選修.doc

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高考導(dǎo)數(shù)問題的命題研究與備考策略 1.考查形式與特點(diǎn) (1).高考對函數(shù)概念的考查主要有:求函數(shù)的定義域、值域及反函數(shù)。這類題型直接通過具體問題找出函數(shù)關(guān)系，再研究函數(shù)的定義域、值域及反函數(shù)。 (2).在每年的高考試題中，以中等難度題型設(shè)計(jì)新穎的試題考查函數(shù)的性態(tài)——即函數(shù)的單調(diào)性、奇偶性、周期性和函數(shù)圖象的對稱性等，近兩年，以組合形式一題多角度考查函數(shù)性質(zhì)的高考題正成為新的熱點(diǎn)。 (3).以比較容易的中檔題來考查函數(shù)性質(zhì)的靈活運(yùn)用，在考查函數(shù)內(nèi)容的同時(shí)也考查能否用運(yùn)動(dòng)、變化的函數(shù)觀點(diǎn)觀察問題、分析問題、解決問題。 (4).函數(shù)的最值問題在高考試卷中幾乎年年出現(xiàn)，它們是高考中的重要題型之一．特別是函數(shù)在經(jīng)濟(jì)生活中的應(yīng)用問題，大多數(shù)都是最值問題，這類考題在近幾年考查明顯增加．此類考題一要掌握求函數(shù)最值的幾種常用方法與技巧。二要靈活、準(zhǔn)確地列出模型函數(shù)． (5).近幾年．為了突出函數(shù)在中學(xué)數(shù)學(xué)中的主線地位，高考強(qiáng)化了對函數(shù)推理、論證能力(代數(shù)推理題是高考的熱點(diǎn)題型)及探索性問題的綜合考查，加大了以函數(shù)為載體的多種方法、多種能力(甚至包括閱讀能力、理解能力、表述能力、信息處理能力)的綜合程度．這類試題或者是函數(shù)與其他知識的糅合，或者是多種方法的滲透，每道考題都具有鮮明的特色，值得深思． (6).函數(shù)與解析幾何、不等式、方程、數(shù)列、參數(shù)范圍、導(dǎo)數(shù)等內(nèi)容結(jié)合在一起，以曲線方程的變換、參數(shù)范圍的探求及最值問題綜合在一起編擬的新穎考題，成為近幾年高考中的高檔解答題，以綜合考查應(yīng)用函數(shù)知識分析、解決問題的能力壩I試對函數(shù)思想方法的理解與靈活運(yùn)用，等價(jià)轉(zhuǎn)化及數(shù)形結(jié)合和分類討論等解題策略和掌握程度．這類試題每年至少會有一個(gè)． (7).高考對導(dǎo)數(shù)的考查定位于作為解決初等數(shù)學(xué)問題的工具出現(xiàn)，側(cè)重于考查導(dǎo)數(shù)在函數(shù)與解析幾何中的應(yīng)用，主要有以下三個(gè)方面：①運(yùn)用導(dǎo)數(shù)的有關(guān)知識，研究函數(shù)最值問題，一直是高考長考不衰的熱點(diǎn)內(nèi)容．另一方面，從數(shù)學(xué)角度反映實(shí)際問題，建立數(shù)學(xué)模型，轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最大值與最小值問題，再利用函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，順利地解決函數(shù)的最大值與最小值問題，從而進(jìn)一步地解決實(shí)際問題．②利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義，研究曲線的切線斜率問題也是導(dǎo)數(shù)的一個(gè)重要作用，并且也是高考考查的重點(diǎn)內(nèi)容之一.函數(shù)y=f(x)在X=Xo處的導(dǎo)數(shù)，表示曲線在點(diǎn)P(x0,f(x0))處的切線斜率．③運(yùn)用導(dǎo)數(shù)的有關(guān)知識，研究函數(shù)的單調(diào)性是導(dǎo)數(shù)的又一重點(diǎn)應(yīng)用，在高考中所占的地位是比較重的． 2.命題趨勢 由于函數(shù)在數(shù)學(xué)中具有舉足輕重的地位，它仍必將是高考的一個(gè)熱點(diǎn)，而且對能力的考查還將高于課程標(biāo)準(zhǔn)． (1)對函數(shù)的概念、基本性質(zhì)及圖象的考查主要以小題的形式出現(xiàn)． (2)函數(shù)與不等式、數(shù)列、向量、解析幾何等知識的綜合問題會以解答題形式出現(xiàn)，屬于理解、靈活運(yùn)用層次，難度較大． (3)通過函數(shù)應(yīng)用題考查建立函數(shù)模型及解讀信息的能力，將是高考命題的熱點(diǎn)之一． (4)新課程新增內(nèi)容中與函數(shù)有關(guān)的內(nèi)容——函數(shù)連續(xù)與極限、導(dǎo)數(shù)是考查的重點(diǎn)，所占比重將進(jìn)一步加大. 典例剖析 例1. 已知函數(shù)f(x)=|x2-2ax+b|(x∈R)．給出下列命題： ①f(x)必是偶函數(shù)； ②f(0)=f(2)時(shí),f(x)的圖象必關(guān)于直線x=1對稱； ③若a2-b≤0，則f(x)在區(qū)間[0，+∞]上是增函數(shù)； ④f(x)有最大值|a2-b|． 其中正確的命題的序號是_______． 解析： ①顯然是錯(cuò)誤的； ②由f(O)=f(2)有|b|=|4-4a+b|, 而f(x+1)=|(x+1)2-2a(x+1)+b|=|x2+(2-2a)x-2a+b+l|, f(1-x)=|(1-x)2-2a(1-x)+b|=|x2-(2-2a)x-2a+b+1|， f(x+1)≠f(l-x)．故f(x)不是關(guān)于x=1對稱，所以②不對． ③f(x)=|(x-a)2+b-a2|， 當(dāng)a2-b≤0時(shí)，b-a2≥0， 所以f(x)=(x-a)2+b-a2， 故當(dāng)x≥a時(shí)．f(x)單調(diào)遞增的．故③正確． ④當(dāng)a2-b>0時(shí),f(a)=|b-a2|=a2-b 其圖象如圖，所以④錯(cuò)誤． 答案 ③ 剖析： 函數(shù)的性質(zhì)是高考試題考查的熱點(diǎn)之一，本題涉及了函數(shù)的單調(diào)性、奇偶性、對稱性以及最值，綜合性較強(qiáng)．對于多項(xiàng)選擇填空題，由于各選項(xiàng)相互獨(dú)立，解答時(shí)應(yīng)逐一檢驗(yàn)判斷． 例2. 已知二次函數(shù)y=f(x)經(jīng)過點(diǎn)(0，10)，導(dǎo)函數(shù)f/(x)=2x-5，當(dāng)x∈(n，n+1] (x∈N*)時(shí)，f(x)是整數(shù)的個(gè)數(shù)記為an． (1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式； (2)令bn=，求數(shù)列{an+bn}的前n項(xiàng)和Sn(n≥3). 解析: (1) 由 f/(x)=2x-5 可以設(shè)此二次函數(shù)為f(x)=x2-5x+c(c為常數(shù))． 因f(x)圖象過(0，10)，故c=10，故二次函數(shù)為f(x)=x2-5x+10=(x-)2+，又因x∈(n，n+1)(n∈N*)時(shí)，f(x)為整數(shù)的個(gè)數(shù)為an f(x)在(1，2)上的值域?yàn)閇4，6]，al=2. f(x)在(2，3)上的值域?yàn)閇，4]，a2=1． 當(dāng)n≥3時(shí)，f(x)在(n，n+1)上單調(diào)遞增，其值城為(f(n)，f(n+1)) ∴an=f(n+1)-f(n)=2n-4． ∴an= (2)令cn=an+bn，則c1=a1+b1=4，c2=a2+b2=3, 當(dāng)n≥3時(shí) Sn=c1+c2+(c3+…+cn)=7+(a3+…+an)+(b3+…+bn) =7+(n-2)+++…+ =7+(n-1)(n-2)+2()=n2-3n+. 剖析: 本題主要體現(xiàn)導(dǎo)數(shù)與函數(shù)、數(shù)列方面的綜合應(yīng)用. 3.應(yīng)試對策 (1).由于函數(shù)內(nèi)容固有的重要性，預(yù)計(jì)在以后高考試題中所占比例仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在課時(shí)和知識點(diǎn)中的比例(約為20％)，既可以“低檔題”——選擇、填空形式出現(xiàn)(如集合、映射、函數(shù)基本性質(zhì)以及反函數(shù)多屬此類)。也可以“中檔題”、“高檔題”的形式出現(xiàn)(多與其他問題聯(lián)系在一起)． (2).考試的熱點(diǎn)內(nèi)容仍以考查函數(shù)的定義域、值域、反函數(shù)及圖象，運(yùn)用函數(shù)性質(zhì)的題型為主，其中對運(yùn)用函數(shù)奇偶性、單調(diào)性、周期性、對稱性的題型是重點(diǎn)考查內(nèi)容，應(yīng)予以高度重視．關(guān)于函數(shù)性質(zhì)的考題中，使用具體函數(shù)的約占，而使用抽象函數(shù)的約占，所以，針對這種高考命題形勢，在復(fù)習(xí)函數(shù)性質(zhì)時(shí)，應(yīng)著重強(qiáng)化將具體函數(shù)的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行延伸，以適應(yīng)高考命題的要求． (3).應(yīng)充分注意函數(shù)的圖象題型，這類考題往往在選擇題中出現(xiàn)．會處理“讀圖題型”和函數(shù)圖象的平移變換、伸縮變換、對稱變換等問題，靈活運(yùn)用函數(shù)的圖象與對稱性解題． (4).在注意函數(shù)應(yīng)用性問題、探索性問題和以函數(shù)為載體的綜合性問題的同時(shí)，更要注意函數(shù)與導(dǎo)數(shù)的交叉題型. (5).導(dǎo)數(shù)是新教材增加的內(nèi)容，近幾年的高考試題．與時(shí)俱進(jìn)，逐步加深．有關(guān)導(dǎo)數(shù)的高考題主要考查導(dǎo)數(shù)的幾何意義、函數(shù)的單調(diào)性、極值，應(yīng)用問題中的最值．由于導(dǎo)數(shù)的工具性，好多問題用導(dǎo)數(shù)處理顯得簡捷明了．用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì)比用初等方法研究要方便得多，因此，導(dǎo)數(shù)在函數(shù)中的應(yīng)用作為高考命題重點(diǎn)應(yīng)引起高度注意．考查的方向還是利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的極大(小)值，求函數(shù)在連續(xù)區(qū)間[a，b]上的最大值或最小值，或利用求導(dǎo)法解應(yīng)用題．研究函數(shù)的單調(diào)性或求單調(diào)區(qū)間等，這些已成為高考的一個(gè)新的熱點(diǎn)問題．利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義作為解題工具，有可能出現(xiàn)在解析幾何綜合試題中，復(fù)習(xí)時(shí)要注意到這一點(diǎn). 高考中導(dǎo)數(shù)問題的六大熱點(diǎn) 導(dǎo)數(shù)部分內(nèi)容，由于其應(yīng)用的廣泛性，為解決函數(shù)問題提供了一般性的方法及簡捷地解決一些實(shí)際問題．因此在高考新課程卷中占有較為重要的地位，其考查重點(diǎn)是導(dǎo)數(shù)判斷或論證單調(diào)性、函數(shù)的極值和最值，利用導(dǎo)數(shù)解決實(shí)際問題等方面，常以一小一大或二小一大的試題出現(xiàn)，分值12~17分．下面例析導(dǎo)數(shù)的六大熱點(diǎn)問題，供參考． 一、運(yùn)算問題 是指運(yùn)用導(dǎo)數(shù)的定義、常見函數(shù)的導(dǎo)數(shù)、函數(shù)和差積商的導(dǎo)數(shù)，及復(fù)合函數(shù)、隱函數(shù)的導(dǎo)數(shù)法則，直接求出其導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算問題． 例1已知為正整數(shù).設(shè)． 證明：因?yàn)椋? 所以． 例2 ⑴ 已知y＝(x＋1)2，用定義法求y． ⑵ 求y＝2x2－3x＋4－的導(dǎo)數(shù)． ⑶ 已知函數(shù)f(x)＝，且(1)＝2，求a的值． 分析：對于⑴運(yùn)用導(dǎo)數(shù)的定義，即y＝，即可解決；對于⑵可應(yīng)用(uv)＝v＋u以及解之；對于⑶是逆向型的復(fù)合函數(shù)導(dǎo)數(shù)運(yùn)算問題，用及方程思想即可解決． 解析：⑴ y＝＝＝2x＋2． ⑵ 由法則，即得y＝4x－3＋． ⑶ ∵＝(ax2－1)?2ax，即(1)＝a(a－1)＝2，解得a＝2． 二、切線問題 是指運(yùn)用導(dǎo)數(shù)的幾何意義或物理意義，解決瞬時(shí)速度，加速度，光滑曲線切線的斜率等三類問題．特別是求切線的斜率、傾斜角及切線方程問題，其中： ⑴ 曲線y＝f(x)在點(diǎn)P(x0，f(x0))處的斜率k，傾斜角為，則tan＝k＝． ⑵ 其切線l的方程為：y＝y(tǒng)0＋(x－x0)．若曲線y＝f(x)在點(diǎn)P(x0，f(x0))的切線平行于y軸(即導(dǎo)數(shù)不存在)時(shí)，由切線定義知，切線方程為x＝x0． 例3 已知，函數(shù)．設(shè)，記曲線在點(diǎn)處的切線為． ⑴ 求的方程； ⑵ 設(shè)與軸交點(diǎn)為．證明： ①； ②若，則． ⑴ 解：求的導(dǎo)數(shù)：，由此得切線的方程： ． ⑵ 證明：依題意，切線方程中令y＝0， . ① 由 . ② ． 例4設(shè)，，曲線在處切線的傾斜角的取值范圍是，則到曲線對稱軸距離的取值范圍是 （A）　　?。˙）　　　?。–）　　（D） 解：＝2ax＋b，故點(diǎn)處切線斜率k＝2ax0＋b＝tan∈[0，1]，于是點(diǎn)P到對稱軸x＝－的距離d＝|x0－(－)|＝∈，故選(B)． 三、單調(diào)性問題 一般地，設(shè)函數(shù)y＝f(x)在某個(gè)區(qū)間內(nèi)可導(dǎo)．如果f (x)＞0，則f(x)為增函數(shù)；如果f (x)＜0，則f(x)為減函數(shù)．單調(diào)性是導(dǎo)數(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)內(nèi)容，主要有四類問題： ①運(yùn)用導(dǎo)數(shù)判斷單調(diào)區(qū)間； ②證明單調(diào)性； ③已知單調(diào)性求參數(shù)； ④先證明其單調(diào)性，再運(yùn)用單調(diào)證明不等式等問題． 例5 設(shè)a＞0，是R上的偶函數(shù)． （I）求a的值； （II）證明在（0，+∞）上是增函數(shù)。 (Ⅰ) 解：依題意,對一切xR有f(x)=f(-x)，即 ，所以對一切xR成立 由此得到，即 又因?yàn)?，所? (Ⅱ)證明：由得 當(dāng)x(0，+∞)時(shí)，有， 此時(shí)，所以在(0，+∞)是增函數(shù). 評注：對于第(Ⅱ)問是證明函數(shù)的單調(diào)性，雖然可利用函數(shù)單調(diào)性定義直接證明，但對f(x1)－f(x2)的變形要求較高，技巧性強(qiáng)，且運(yùn)算量大，是一種“巧法”；而利用導(dǎo)數(shù)法，簡捷明快，也成了“通法”． 四、極值問題 即運(yùn)用導(dǎo)數(shù)解決極值問題．一般地，當(dāng)函數(shù)f(x)在x0處連續(xù)，判別f(x0)為極大(小)值的方法是： ⑴ 如果在x0附近的左側(cè)＞0，右側(cè)＜0，那么f(x0)是極大值． ⑵ 如果在x0附近的左側(cè)＜0，右側(cè)＞0，那么f(x0)是極小值． 例6 函數(shù)y＝1＋3x－x3有( ) (A) 極小值－1，極大值1 (B) 極小值－2，極大值3 (C) 極小值－2，極大值2 (D) 極小值－1，極大值3 分析：本題是求已知三次函數(shù)的極值問題，考慮運(yùn)用導(dǎo)數(shù)先確定函數(shù)的單調(diào)性，再求其極值． 解：由y＝3－3x2＝0，得 x＝1或x＝－1． 當(dāng)x∈(－∞，－1)∪(1，＋∞)時(shí)，y＜0． 當(dāng)x∈(－1，1)時(shí)，y＞0． 因此函數(shù)y＝1＋3x－x3在(－∞，－1)上單調(diào)遞減，在(－1，1)上單調(diào)遞增，在(1，＋∞)上單調(diào)遞減，即x＝－1是極小值點(diǎn)，x＝1是極大值點(diǎn)．所以極小值為－1，極大值為3，故選(D)． 五、最值問題 運(yùn)用導(dǎo)數(shù)求最大(小)值的一般步驟如下： 若f(x)在[a，b]上連續(xù)，在(a，b)內(nèi)可導(dǎo)，則 ⑴ 求，令＝0，求出在(a，b)內(nèi)使導(dǎo)數(shù)為0的點(diǎn)及導(dǎo)數(shù)不存在的點(diǎn)． ⑵ 比較三類點(diǎn)：導(dǎo)數(shù)不存在的點(diǎn)，導(dǎo)數(shù)為0的點(diǎn)及區(qū)間端點(diǎn)的函數(shù)值，其中最大者便是f(x)在[a，b]上的最大值，最小者便是f(x)在[a，b]上的是小值． 例7 求函數(shù)f(x)＝x4－2x2＋5在[－2，2]上的最大值與最小值． 解： ＝4x3－4x，令＝0，解得x1＝－1，x2＝0，x3＝1，均在(－2，2)內(nèi)． 計(jì)算f(－1)＝4，f(0)＝5，f(1)＝4，f(－2)＝13，f(2)＝13． 通過比較，可見f(x) 在[－2，2]上的最大值為13，最小值為4． 六、應(yīng)用問題 例8 用總長14.8m的鋼條制成一個(gè)長方體容器的框架，如果所制做容器的底面的一邊比另一邊長0.5m，那么高為多少時(shí)容器的容積最大？并求出它的最大容積. 分析：本小題主要考查應(yīng)用所學(xué)導(dǎo)數(shù)的知識、思想和方法解決實(shí)際問題的能力，建立函數(shù)式、解方程、不等式、最大值等基礎(chǔ)知識． 解：設(shè)容器底面短邊長為m，則另一邊長為 m，高為 ． 由和，得， 設(shè)容器的容積為，則有 ． 即， 令，有， 即，解得，（不合題意，舍去）. 當(dāng)x＝1時(shí)，y取得最大值，即， 這時(shí)，高為. 答：容器的高為1.2m時(shí)容積最大，最大容積為．