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2020版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第二章 函數(shù)、導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用 第十一節(jié) 導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用學(xué)案 理(含解析)新人教A版

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1、第十一節(jié) 導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用 2019考綱考題考情 考綱要求 考題舉例 考向標(biāo)簽 1.了解函數(shù)單調(diào)性和導(dǎo)數(shù)的關(guān)系;能利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,會(huì)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間(其中多項(xiàng)式函數(shù)一般不超過三次) 2.了解函數(shù)在某點(diǎn)取得極值的必要條件和充分條件;會(huì)用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的極大值、極小值(其中多項(xiàng)式函數(shù)一般不超過三次);會(huì)求閉區(qū)間上函數(shù)的最大值、最小值(其中多項(xiàng)式函數(shù)一般不超過三次) 3.會(huì)利用導(dǎo)數(shù)解決某些實(shí)際問題(生活中的優(yōu)化問題) 2018·全國卷Ⅰ·T21(討論函數(shù)的單調(diào)性、不等式證明) 2018·全國卷Ⅱ·T21(證明不等式、函數(shù)的零點(diǎn)) 2018·全國卷Ⅲ·T21(應(yīng)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的最值

2、) 2017·全國卷Ⅰ·T21(函數(shù)單調(diào)性、零點(diǎn)) 2017·全國卷Ⅱ·T21(函數(shù)極值) 2017·全國卷Ⅲ·T21(利用導(dǎo)數(shù)證明不等式) 命題角度: 1.導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的單調(diào)性 2.導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的極值、最值 3.導(dǎo)數(shù)與不等式 4.導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的零點(diǎn) 核心素養(yǎng):邏輯推理 1.函數(shù)的導(dǎo)數(shù)與單調(diào)性的關(guān)系 函數(shù)y=f(x)在某個(gè)區(qū)間內(nèi)可導(dǎo),則 (1)若f′(x)>0,則f(x)在這個(gè)區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增。 (2)若f′(x)<0,則f(x)在這個(gè)區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減。 (3)若f′(x)=0,則f(x)在這個(gè)區(qū)間內(nèi)是常數(shù)函數(shù)。 2.函數(shù)的極值與導(dǎo)數(shù) (1)函數(shù)的極小值 若函數(shù)

3、y=f(x)在點(diǎn)x=a處的函數(shù)值f(a)比它在點(diǎn)x=a附近其他點(diǎn)的函數(shù)值都小,且f′(a)=0,而且在點(diǎn)x=a附近的左側(cè)f′(x)<0,右側(cè)f′(x)>0,則x=a叫做函數(shù)的極小值點(diǎn),f(a)叫做函數(shù)的極小值。 (2)函數(shù)的極大值 若函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x=b處的函數(shù)值f(b)比它在點(diǎn)x=b附近其他點(diǎn)的函數(shù)值都大,且f′(b)=0,而且在點(diǎn)x=b附近的左側(cè)f′(x)>0,右側(cè)f′(x)<0,則x=b叫做函數(shù)的極大值點(diǎn),f(b)叫做函數(shù)的極大值,極大值和極小值統(tǒng)稱為極值。 3.函數(shù)的最值與導(dǎo)數(shù) (1)函數(shù)f(x)在[a,b]上有最值的條件: 一般地,如果在區(qū)間[a,b]上,函數(shù)y=f(

4、x)的圖象是一條連續(xù)不斷的曲線,那么它必有最大值和最小值。 (2)求函數(shù)y=f(x)在[a,b]上的最大值與最小值的步驟為: ①求函數(shù)y=f(x)在(a,b)內(nèi)的極值; ②將函數(shù)y=f(x)的各極值與端點(diǎn)處的函數(shù)值f(a),f(b)比較,其中最大的一個(gè)是最大值,最小的一個(gè)是最小值。 1.函數(shù)f(x)在區(qū)間(a,b)上遞增,則f′(x)≥0,“f′(x)>0在(a,b)上成立”是“f(x)在(a,b)上單調(diào)遞增”的充分不必要條件。 2.對(duì)于可導(dǎo)函數(shù)f(x),“f′(x0)=0”是“函數(shù)f(x)在x=x0處有極值”的必要不充分條件。如函數(shù)y=x3在x=0處導(dǎo)數(shù)為零,但x=0不是函數(shù)y

5、=x3的極值點(diǎn)。 一、走進(jìn)教材 1.(選修2-2P26練習(xí)T1(2)改編)函數(shù)y=x-ex的單調(diào)遞減區(qū)間為(  ) A.(-∞,0) B.(0,+∞) C.[1,+∞) D.(1,+∞) 解析 y′=1-ex<0,所以x>0。故選B。 答案 B 2.(選修2-2P32A組T5(4)改編)函數(shù)f(x)=2x-xlnx的極值是(  ) A. B. C.e D.e2 解析 因?yàn)閒′(x)=2-(lnx+1)=1-lnx,當(dāng)f′(x)>0時(shí),解得0e,所以x=e時(shí),f(x)取到極大值,f(x)極大值=f(e)=e。故選C。 答案 

6、C 二、走近高考 3.(2018·全國卷Ⅰ)已知函數(shù)f(x)=2sinx+sin2x,則f(x)的最小值是________。 解析 因?yàn)閒(x)=2sinx+sin2x,所以f′(x)=2cosx+2cos2x=4cos2x+2cosx-2=4·(cosx+1),由f′(x)≥0得≤cosx≤1,即2kπ-≤x≤2kπ+,k∈Z,由f′(x)≤0得-1≤cosx≤,即2kπ+π≥x≥2kπ+或2kπ-π≤x≤2kπ-,k∈Z,所以當(dāng)x=2kπ-(k∈Z)時(shí),f(x)取得最小值,且f(x)min=f=2sin+sin2=-。 解法一:因?yàn)閒(x)=2sinx+sin2x=2sinx(

7、1+cosx),所以[f(x)]2=4sin2x(1+cosx)2=4(1-cosx)(1+cosx)3,設(shè)cosx=t,則y=4(1-t)(1+t)3(-1≤t≤1),所以y′=4[-(1+t)3+3(1-t)(1+t)2]=4(1+t)2(2-4t),所以當(dāng)-10;當(dāng)

8、x),所以[f(x)]2=4sin2x(1+cosx)2=4(1-cosx)(1+cosx)3≤·4=,當(dāng)且僅當(dāng)3(1-cosx)=1+cosx,即cosx=時(shí)取等號(hào),所以0≤[f(x)]2≤,所以-≤f(x)≤,所以f(x)的最小值為-。 解法三:f(x)的最小值只能在使得解得cosx=1,cosx=-1,cosx=的這些點(diǎn)處取到,對(duì)應(yīng)的sinx的值依次是:sinx=0,sinx=0,sinx=±。顯然,f(x)min=2××=-。 答案?。? 4.(2018·江蘇高考)若函數(shù)f(x)=2x3-ax2+1(a∈R)在(0,+∞)內(nèi)有且只有一個(gè)零點(diǎn),則f(x)在[-1,1]上的最大值與

9、最小值的和為________。 解析 f′(x)=6x2-2ax=2x(3x-a)(a∈R),當(dāng)a≤0時(shí),f′(x)>0在(0,+∞)上恒成立,則f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,又f(0)=1,所以此時(shí)f(x)在(0,+∞)內(nèi)無零點(diǎn),不滿足題意。當(dāng)a>0時(shí),由f′(x)>0得x>,由f′(x)<0得00,f(x)單調(diào)遞增,當(dāng)x∈(0,1)時(shí),f′(x)<0,f(x)單調(diào)遞減,

10、則f(x)max=f(0)=1,f(-1)=-4,f(1)=0,則f(x)min=-4,所以f(x)在[-1,1]上的最大值與最小值的和為-3。 答案 -3 三、走出誤區(qū) 微提醒:①原函數(shù)與導(dǎo)函數(shù)的關(guān)系不清致誤;②極值點(diǎn)存在的條件不清致誤;③連續(xù)函數(shù)在開區(qū)間內(nèi)不一定有最值。 5.如圖是函數(shù)y=f(x)的導(dǎo)函數(shù)y=f′(x)的圖象,則下面判斷正確的是(  ) A.在區(qū)間(-2,1)上f(x)是增函數(shù) B.在區(qū)間(1,3)上f(x)是減函數(shù) C.在區(qū)間(4,5)上f(x)是增函數(shù) D.當(dāng)x=2時(shí),f(x)取到極小值 解析 在(4,5)上f′(x)>0恒成立,所以f(x)是增函

11、數(shù)。故選C。 答案 C 6.函數(shù)g(x)=-x2的極值點(diǎn)是________,函數(shù)f(x)=(x-1)3的極值點(diǎn)________(填“存在”或“不存在”)。 解析 結(jié)合函數(shù)圖象可知g(x)=-x2的極值點(diǎn)是x=0。因?yàn)閒′(x)=3(x-1)2≥0,所以f′(x)=0無變號(hào)零點(diǎn),故函數(shù)f(x)=(x-1)3不存在極值點(diǎn)。 答案 0 不存在 7.函數(shù)g(x)=x2在[1,2]上的最小值和最大值分別是________,在(1,2)上的最小值和最大值均________(填“存在”或“不存在”)。 解析 根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性及最值的定義可得。 答案 1,4 不存在 第1課時(shí) 導(dǎo)數(shù)與函

12、數(shù)的單調(diào)性 考點(diǎn)一討論函數(shù)的單調(diào)性 【例1】 (1)已知e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù),則函數(shù)y=xex的單調(diào)遞增區(qū)間是(  ) A.[-1,+∞) B.(-∞,-1] C.[1,+∞) D.(-∞,1] (2)(2019·惠州調(diào)研)已知函數(shù)f(x)=x2-(a+2)x+alnx,其中a∈R。 ①若曲線y=f(x)在點(diǎn)(2,f(2))處的切線與直線x-y+3=0平行,求a的值; ②求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間。 (1)解析 令y′=(1+x)ex≥0。因?yàn)閑x>0,所以1+x≥0,所以x≥-1。故選A。 答案 A (2)解?、儆蒮(x)=x2-(a+2)x+alnx可知,函數(shù)f(x)的

13、定義域?yàn)閧x|x>0},且f′(x)=2x-(a+2)+, 依題意,f′(2)=4-(a+2)+=1,解得a=2。 ②依題意,f′(x)=2x-(a+2)+=(x>0)。 令f′(x)=0,得x1=1,x2=。 (ⅰ)當(dāng)a≤0時(shí),≤0,由f′(x)>0,得x>1; 由f′(x)<0,得00,得01; 由f′(x)<0,得

14、2時(shí),f′(x)≥0恒成立,則函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(0,+∞)。 (ⅳ)當(dāng)>1,即a>2時(shí), 由f′(x)>0,得0; 由f′(x)<0,得10,解集在定義域內(nèi)的部分為單調(diào)遞增區(qū)間。 4.解不等式f′(x)<0,解集在定義域內(nèi)的部分為單調(diào)遞減區(qū)間。 【變式訓(xùn)練】 已知函數(shù)f(x)=lnx+,其中常數(shù)k>0,討論f(x)在(0,2)上的單調(diào)性。 解 因?yàn)閒′(x

15、)=--1 ==-(00)。 ①當(dāng)0k>0,且>2, 所以x∈(0,k)時(shí),f′(x)<0,x∈(k,2)時(shí),f′(x)>0, 所以函數(shù)f(x)在(0,k)上是減函數(shù),在(k,2)上是增函數(shù); ②當(dāng)k=2時(shí),=k=2,f′(x)<0在(0,2)上恒成立, 所以f(x)在(0,2)上是減函數(shù); ③當(dāng)k>2時(shí),0<<2,k>, 所以x∈時(shí),f′(x)<0,x∈時(shí),f′(x)>0, 所以函數(shù)f(x)在上是減函數(shù),在上是增函數(shù)。 考點(diǎn)二已知函數(shù)的單調(diào)性求參數(shù)取值范圍 【例2】 (1)若函數(shù)y=sin2x+acosx在區(qū)間(0,π)上是增函數(shù),則實(shí)數(shù)a的

16、取值范圍是(  ) A.(-∞,-1] B.[-1,+∞) C.(-∞,0) D.(0,+∞) (2)已知a≥0,函數(shù)f(x)=(x2-2ax)ex,若f(x)在[-1,1]上是減函數(shù),則a的取值范圍是________。 解析 (1)y′=cos2x-asinx≥0在(0,π)上恒成立,即a≤=在(0,π)上恒成立。令t=sinx∈(0,1],g(t)==-2t,t∈(0,1],易知函數(shù)g(t)在(0,1]上單調(diào)遞減,所以g(t)min=g(1)=-1,所以a≤-1,即實(shí)數(shù)a的取值范圍是(-∞,-1]。 (2)f′(x)=[x2-2(a-1)x-2a]·ex,因?yàn)閒(x)在[-1,1

17、]上是減函數(shù),所以f′(x)≤0對(duì)x∈[-1,1]恒成立,所以x2-2(a-1)x-2a≤0對(duì)x∈[-1,1]恒成立。設(shè)g(x)=x2-2(a-1)x-2a,所以所以解得a≥。 答案 (1)A (2)a≥ 1.f(x)在D上單調(diào)遞增(減),只要f′(x)≥0(≤0)在D上恒成立即可,如果能夠分離參數(shù),則盡可能分離參數(shù)后轉(zhuǎn)化為參數(shù)值與函數(shù)最值之間的關(guān)系。 2.二次函數(shù)在區(qū)間D上大于零恒成立,討論的標(biāo)準(zhǔn)是二次函數(shù)的圖象的對(duì)稱軸與區(qū)間D的相對(duì)位置,一般分對(duì)稱軸在區(qū)間左側(cè)、內(nèi)部、右側(cè)進(jìn)行討論。 【變式訓(xùn)練】 已知函數(shù)f(x)=lnx+ax2-2x存在單調(diào)遞減區(qū)間,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為___

18、_____。 解析 f′(x)=+ax-2=(x>0),函數(shù)f(x)存在單調(diào)遞減區(qū)間,即定義域(0,+∞)內(nèi)存在區(qū)間使ax2-2x+1≤0,等價(jià)于a小于在x∈(0,+∞)上的最大值,設(shè)g(x)=,則g′(x)=,可知,函數(shù)g(x)在區(qū)間(0,1)上為增函數(shù),在區(qū)間(1,+∞)上為減函數(shù),所以當(dāng)x=1時(shí),函數(shù)g(x)取得最大值,此時(shí)g(x)=1,所以a<1,故填(-∞,1)。 答案 (-∞,1) 考點(diǎn)三函數(shù)單調(diào)性的應(yīng)用微點(diǎn)小專題 方向1:解不等式 【例3】 (2019·安徽省示范高中聯(lián)考)設(shè)函數(shù)f(x)在R上存在導(dǎo)數(shù)f′(x),對(duì)任意的x∈R,有f(-x)-f(x)=0,且x∈[0,+

19、∞)時(shí),f′(x)>2x。若f(a-2)-f(a)≥4-4a,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為(  ) A.(-∞,1] B.[1,+∞) C.(-∞,2] D.[2,+∞) 解析 令G(x)=f(x)-x2,則G′(x)=f′(x)-2x。x∈[0,+∞)時(shí),G′(x)=f′(x)-2x>0,所以G(x)在[0,+∞)上是增函數(shù)。G(-x)=f(-x)-(-x)2=f(x)-x2=G(x),所以G(x)為偶函數(shù),G(x)在(-∞,0)上是減函數(shù)。因?yàn)閒(a-2)-f(a)≥4-4a,所以f(a-2)-4+4a-a2≥f(a)-a2,所以f(a-2)-(a-2)2≥f(a)-a2,即G(a-2)≥G

20、(a),所以|a-2|≥|a|,所以a≤1。故選A。 答案 A 本小題構(gòu)造了新函數(shù)G(x)=f(x)-x2,通過討論其單調(diào)性解不等式。 方向2:比較大小 【例4】 (2019·南昌摸底調(diào)研)已知函數(shù)f(x)是定義在R上的偶函數(shù),設(shè)函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù)為f′(x),若對(duì)任意x>0都有2f(x)+xf′(x)>0成立,則(  ) A.4f(-2)<9f(3) B.4f(-2)>9f(3) C.2f(3)>3f(-2) D.3f(-3)<2f(-2) 解析 根據(jù)題意,令g(x)=x2f(x),其導(dǎo)數(shù)g′(x)=2xf(x)+x2f′(x),又對(duì)任意x>0都有2f(x)+xf′(x)

21、>0成立,則當(dāng)x>0時(shí),有g(shù)′(x)=x(2f(x)+xf′(x))>0恒成立,即函數(shù)g(x)在(0,+∞)上為增函數(shù),又由函數(shù)f(x)是定義在R上的偶函數(shù),則f(-x)=f(x),則有g(shù)(-x)=(-x)2f(-x)=x2f(x)=g(x),即函數(shù)g(x)也為偶函數(shù),則有g(shù)(-2)=g(2),且g(2)0”,

22、需構(gòu)造函數(shù)g(x)=x2f(x),求導(dǎo)后得x>0時(shí),g′(x)>0,即函數(shù)g(x)在(0,+∞)上為增函數(shù),從而問題得以解決。 【題點(diǎn)對(duì)應(yīng)練】  1.(方向1)已知函數(shù)f(x)(x∈R)滿足f(1)=1,且f(x)的導(dǎo)函數(shù)f′(x)<,則不等式f(x2)<+的解集為________。 解析 由題意構(gòu)造函數(shù)F(x)=f(x)-x,則F′(x)=f′(x)-。因?yàn)閒′(x)<,所以F′(x)=f′(x)-<0,即函數(shù)F(x)在R上單調(diào)遞減。因?yàn)閒(x2)<+,f(1)=1,所以f(x2)-1,即x∈(-∞,-1)

23、∪(1,+∞)。 答案 (-∞,-1)∪(1,+∞) 2.(方向2)定義在R上的函數(shù)f(x)滿足:f′(x)>f(x)恒成立,若x1e x2f(x1) B.e x1f(x2)0,所以g(x)單調(diào)遞增,當(dāng)x1e x2f(x1)。 答案 A

24、1.(配合例1使用)若函數(shù)y=在(1,+∞)上單調(diào)遞減,則稱f(x)為P函數(shù)。下列函數(shù)中為P函數(shù)的為(  ) ①f(x)=1;②f(x)=x;③f(x)=;④f(x)=。 A.①②④ B.①③ C.①③④ D.②③ 解析 x∈(1,+∞)時(shí),lnx>0,x增大時(shí),,都減小,所以y=,y=在(1,+∞)上都是減函數(shù),所以f(x)=1和f(x)=都是P函數(shù);′=,所以x∈(1,e)時(shí),′<0,x∈(e,+∞)時(shí),′>0,即y=在(1,e)上單調(diào)遞減,在(e,+∞)上單調(diào)遞增,所以f(x)=x不是P函數(shù);′=,所以x∈(1,e2)時(shí),′<0,x∈(e2,+∞)時(shí),′>0,即y=在(1,e2)

25、上單調(diào)遞減,在(e2,+∞)上單調(diào)遞增,所以f(x)=不是P函數(shù)。故選B。 答案 B 2.(配合例1使用)已知函數(shù)f(x)=ln(ex+1)-ax(a>0),討論函數(shù)y=f(x)的單調(diào)區(qū)間。 解 f′(x)=-a=1--a。 ①當(dāng)a≥1時(shí),f′(x)<0恒成立, 所以當(dāng)a∈[1,+∞)時(shí), 函數(shù)y=f(x)在R上單調(diào)遞減。 ②當(dāng)00,得(1-a)(ex+1)>1, 即ex>-1+,解得x>ln, 由f′(x)<0,得(1-a)(ex+1)<1, 即ex<-1+,解得x

26、遞減。 綜上,當(dāng)a∈[1,+∞)時(shí),f(x)在R上單調(diào)遞減; 當(dāng)a∈(0,1)時(shí),f(x)在上單調(diào)遞增, 在上單調(diào)遞減。 3.(配合例3、例4使用)設(shè)偶函數(shù)f(x)定義在∪上,其導(dǎo)函數(shù)為f′(x),當(dāng)02fcosx的解集為(  ) A.∪ B.∪ C.∪ D.∪ 解析 令g(x)=,因?yàn)閒(x)是定義在∪上的偶函數(shù),所以g(x)是定義在∪上的偶函數(shù),又當(dāng)02fcosx化為>

27、,即g(x)>g,則|x|<,又x∈∪,所以x∈∪。故選C。 答案 C 構(gòu)造函數(shù) 比較大小 此類涉及已知f(x)與f′(x)的一些關(guān)系式,比較有關(guān)函數(shù)式大小的問題,可通過構(gòu)造新的函數(shù),創(chuàng)造條件,從而利用單調(diào)性求解。 一、x與f(x)的組合函數(shù) 【典例1】 若函數(shù)f(x)的定義域?yàn)镽,且滿足f(2)=2,f′(x)>1,則不等式f(x)-x>0的解集為________。 【解析】 令g(x)=f(x)-x,所以g′(x)=f′(x)-1。由題意知g′(x)>0,所以g(x)為增函數(shù)。因?yàn)間(2)=f(2)-2=0,所以g(x)>0的解集為(2,+∞)。 【答案】 (2,+∞

28、) 【典例2】 π是圓周率,e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù),在3e,e3,eπ,π3,3π,πe六個(gè)數(shù)中,最小的數(shù)與最大的數(shù)分別是(  ) A.3e,3π B.3e,eπ C.e3,π3 D.πe,3π 【解析】 構(gòu)造函數(shù)f(x)=,f(x)的定義域?yàn)?0,+∞),求導(dǎo)得f′(x)=,當(dāng)f′(x)>0,即0e時(shí),函數(shù)f(x)單調(diào)遞減。故函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(0,e),單調(diào)遞減區(qū)間為(e,+∞)。因?yàn)閑<3<π,所以eln3

29、定義域上單調(diào)遞增,故3e<πe<π3,e3π3,在3e,e3,eπ,π3,3π,πe六個(gè)數(shù)中的最大的數(shù)是3π,同理得最小的數(shù)為3e。故選A。 【答案】 A 二、ex與f(x)的組合函數(shù) 【典例3】 已知f(x)(x∈R)有導(dǎo)函數(shù),且?x∈R,f′(x)>f(x),n∈N*,則有(  ) A.enf(-n)enf(0) B.enf(-n)f(0)

30、,f(n)>enf(0) D.enf(-n)>f(0),f(n)0,g(x)為R上的增函數(shù),故g(-n)enf(0)。故選A。 【答案】 A 【典例4】 設(shè)a>0,b>0,e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù),則(  ) A.若ea+2a=eb+3b,則a>b B.若ea+2a=eb+3b,則ab D.若ea-2a=eb-3b,則a0,b>0,所以ea+2a=eb+3b=eb+2b+b>eb+2b。對(duì)于函

31、數(shù)y=ex+2x(x>0),因?yàn)閥′=ex+2>0,所以y=ex+2x在(0,+∞)上單調(diào)遞增,因而a>b成立。故選A。 【答案】 A 第2課時(shí) 導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的極值、最值 考點(diǎn)一函數(shù)的極值問題微點(diǎn)小專題 方向1:由圖象判斷函數(shù)的極值 【例1】 設(shè)函數(shù)f(x)在R上可導(dǎo),其導(dǎo)函數(shù)為f′(x),且函數(shù)y=(1-x)f′(x)的圖象如圖所示,則下列結(jié)論中一定成立的是(  ) A.函數(shù)f(x)有極大值f(2)和極小值f(1) B.函數(shù)f(x)有極大值f(-2)和極小值f(1) C.函數(shù)f(x)有極大值f(2)和極小值f(-2) D.函數(shù)f(x)有極大值f(-2)和極小值

32、f(2) 解析 由題圖可知,當(dāng)x<-2時(shí),f′(x)>0;當(dāng)-22時(shí),f′(x)>0。由此可以得到函數(shù)f(x)在x=-2處取得極大值,在x=2處取得極小值。故選D。 答案 D 知圖判斷函數(shù)極值的情況。先找導(dǎo)數(shù)為0的點(diǎn),再判斷導(dǎo)數(shù)為0的點(diǎn)的左、右兩側(cè)的導(dǎo)數(shù)符號(hào)。 方向2:求函數(shù)的極值 【例2】 已知函數(shù)f(x)=x-1+(a∈R,e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù))。 (1)若曲線y=f(x)在點(diǎn)(1,f(1))處的切線平行于x軸,求a的值; (2)求函數(shù)f(x)的極值。 解 (1)由f(x)=x-1+, 得f′(x)=1-

33、。 又曲線y=f(x)在點(diǎn)(1,f(1))處的切線平行于x軸,得f′(1)=0, 即1-=0,解得a=e。 (2)f′(x)=1-, ①當(dāng)a≤0時(shí),f′(x)>0,f(x)為(-∞,+∞)上的增函數(shù),所以函數(shù)f(x)無極值。 ②當(dāng)a>0時(shí),令f′(x)=0,得ex=a,即x=lna, 當(dāng)x∈(-∞,lna)時(shí),f′(x)<0; 當(dāng)x∈(lna,+∞)時(shí),f′(x)>0, 所以f(x)在(-∞,lna)上單調(diào)遞減, 在(lna,+∞)上單調(diào)遞增,故f(x)在x=lna處取得極小值且極小值為f(lna)=lna,無極大值。 綜上,當(dāng)a≤0時(shí),函數(shù)f(x)無極值; 當(dāng)a>0時(shí),

34、f(x)在x=lna處取得極小值lna,無極大值。 求函數(shù)極值的一般步驟:①先求函數(shù)f(x)的定義域,再求函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù)f′(x);②求f′(x)=0的根;③判斷在f′(x)=0的根的左、右兩側(cè)f′(x)的符號(hào),確定極值點(diǎn);④求出具體極值。 方向3:已知極值求參數(shù) 【例3】 (1)(2019·江西八校聯(lián)考)若函數(shù)f(x)=x2-x+alnx在[1,+∞)上有極值點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍為________。 (2)(2018·山東曲阜模擬)若函數(shù)f(x)的導(dǎo)數(shù)f′(x)=(x-k)k,k≥1,k∈Z,已知x=k是函數(shù)f(x)的極大值點(diǎn),則k=________。 解析 (1)函數(shù)

35、f(x)的定義域?yàn)?0,+∞),f′(x)=2x-1+=,由題意知2x2-x+a=0在R上有兩個(gè)不同的實(shí)數(shù)解,且在[1,+∞)上有解,所以Δ=1-8a>0,且2×12-1+a≤0,所以a∈(-∞,-1]。 (2)因?yàn)楹瘮?shù)的導(dǎo)數(shù)為f′(x)=(x-k)k,k≥1,k∈Z,所以若k是偶數(shù),則x=k,不是極值點(diǎn),則k是奇數(shù),若k<,由f′(x)>0,解得x>或x,由f′(x)>0,解得x>k或x<;由f′(x)<0,解得

36、)(-∞,-1] (2)1 已知函數(shù)極值點(diǎn)或極值求參數(shù)的兩個(gè)要領(lǐng) 1.列式:根據(jù)極值點(diǎn)處導(dǎo)數(shù)為0和極值這兩個(gè)條件列方程組,利用待定系數(shù)法求解。 2.驗(yàn)證:因?yàn)槟滁c(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)值等于0不是此點(diǎn)為極值點(diǎn)的充要條件,所以利用待定系數(shù)法求解后必須驗(yàn)證根的合理性。 【題點(diǎn)對(duì)應(yīng)練】  1.(方向1)已知函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?a,b),導(dǎo)函數(shù)f′(x)在(a,b)上的圖象如圖所示,則函數(shù)f(x)在(a,b)上的極大值點(diǎn)的個(gè)數(shù)為(  ) A.1 B.2 C.3 D.4 解析 由函數(shù)極值的定義和導(dǎo)函數(shù)的圖象可知,f′(x)在(a,b)上與x軸的交點(diǎn)個(gè)數(shù)為4,但是在原點(diǎn)附近的導(dǎo)數(shù)值恒大于零,

37、故x=0不是函數(shù)f(x)的極值點(diǎn),其余的3個(gè)交點(diǎn)都是極值點(diǎn),其中有2個(gè)點(diǎn)滿足其附近的導(dǎo)數(shù)值左正右負(fù),故極大值點(diǎn)有2個(gè)。 答案 B 2.(方向2)若x=-2是函數(shù)f(x)=(x2+ax-1)ex-1的極值點(diǎn),則f(x)的極小值為(  ) A.-1 B.-2e-3 C.5e-3 D.1 解析 因?yàn)閒(x)=(x2+ax-1)ex-1,所以f′(x)=(2x+a)ex-1+(x2+ax-1)ex-1=[x2+(a+2)x+a-1]ex-1。因?yàn)閤=-2是函數(shù)f(x)=(x2+ax-1)ex-1的極值點(diǎn),所以-2是x2+(a+2)x+a-1=0的根,所以a=-1,f′(x)=(x2+x-2)

38、ex-1=(x+2)(x-1)ex-1。令f′(x)>0,解得x<-2或x>1,令f′(x)<0,解得-2

39、B。 答案 B 4.(方向3)(2019·長春市質(zhì)量監(jiān)測(cè))若函數(shù)f(x)=(x2+ax+3)ex在(0,+∞)內(nèi)有且僅有一個(gè)極值點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是(  ) A.(-∞,-2] B.(-∞,-2) C.(-∞,-3] D.(-∞,-3) 解析 f′(x)=(2x+a)ex+(x2+ax+3)ex=[x2+(a+2)x+a+3]ex,令g(x)=x2+(a+2)x+a+3。由題意知,g(x)在(0,+∞)內(nèi)先減后增或先增后減,結(jié)合函數(shù)g(x)的圖象特征知,或解得a≤-3。故選C。 答案 C 考點(diǎn)二函數(shù)的最值問題 【例4】 (2019·貴陽檢測(cè))已知函數(shù)f(x)=-lnx。

40、 (1)求f(x)的單調(diào)區(qū)間; (2)求函數(shù)f(x)在上的最大值和最小值(其中e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù))。 解 (1)f(x)=-lnx=1--lnx,f(x)的定義域?yàn)?0,+∞)。 所以f′(x)=-=, 由f′(x)>0,得01, 所以f(x)=1--lnx在(0,1)上單調(diào)遞增,在(1,+∞)上單調(diào)遞減。 (2)由(1)得f(x)在上單調(diào)遞增,在[1,e]上單調(diào)遞減, 所以f(x)在上的最大值為f(1)=1-1-ln1=0。 又f=1-e-ln=2-e,f(e)=1--lne=-,且f

41、 所以f(x)在上的最大值為0,最小值為2-e。 1.求函數(shù)f(x)在[a,b]上的最大值和最小值的步驟: 第一步,求函數(shù)在(a,b)內(nèi)的極值; 第二步,求函數(shù)在區(qū)間端點(diǎn)處的函數(shù)值f(a),f(b); 第三步,將函數(shù)f(x)的各極值與f(a),f(b)比較,其中最大的一個(gè)為最大值,最小的一個(gè)為最小值。 2.求函數(shù)在無窮區(qū)間(或開區(qū)間)上的最值,不僅要研究其極值情況,還要研究其單調(diào)性,并通過單調(diào)性和極值情況,畫出函數(shù)的大致圖象,然后借助圖象觀察得到函數(shù)的最值。 【變式訓(xùn)練】 (2019·南昌摸底調(diào)研)設(shè)函數(shù)f(x)=lnx-2mx2-n(m,n∈R)。 (1)討論f(x)的單調(diào)

42、性; (2)若f(x)有最大值-ln2,求m+n的最小值。 解 (1)函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?0,+∞),f′(x)=-4mx=, 當(dāng)m≤0時(shí),f′(x)>0,所以f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增; 當(dāng)m>0時(shí),令f′(x)>0得0, 所以f(x)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減。 (2)由(1)知,當(dāng)m≤0時(shí),f(x)無最大值; 當(dāng)m>0時(shí),f(x)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減。 所以f(x)max=f=ln-2m·-n=-ln2-lnm--n=-ln2, 所以n=-lnm-, 所以m+n=m-lnm-, 令h(x)=x-lnx-(x>0), 則

43、h′(x)=1-=, 所以h(x)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增, 所以h(x)min=h=ln2, 所以m+n的最小值為ln2。 1.(配合例3使用)設(shè)函數(shù)f(x)=2lnx-mx2+1。 (1)討論函數(shù)f(x)的單調(diào)性; (2)當(dāng)f(x)有極值時(shí),若存在x0,使得f(x0)>m-1成立,求實(shí)數(shù)m的取值范圍。 解 (1)函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?0,+∞), f′(x)=-2mx=, 當(dāng)m≤0時(shí),f′(x)>0,所以f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增; 當(dāng)m>0時(shí),令f′(x)>0,則0,所以f(x)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減。 綜上,當(dāng)

44、m≤0時(shí),f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增; 當(dāng)m>0時(shí),f(x)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減。 (2)由(1)知,當(dāng)f(x)有極值時(shí),m>0,且f(x)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減。 所以f(x)max=f=2ln-m·+1=-lnm, 若存在x0,使得f(x0)>m-1成立,則f(x)max>m-1。 即-lnm>m-1,lnm+m-1<0成立, 令g(x)=x+lnx-1(x>0), 因?yàn)間′(x)=1+>0, 所以g(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,且g(1)=0, 所以m-1<0,即m<1。 綜上,0

45、)已知a為實(shí)數(shù),函數(shù)f(x)=alnx+x2-4x。 (1)若x=3是函數(shù)f(x)的一個(gè)極值點(diǎn),求實(shí)數(shù)a的值; (2)設(shè)g(x)=(a-2)x,若存在x0∈,使得f(x0)≤g(x0)成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍。 解 (1)函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?0,+∞), f′(x)=+2x-4=。 因?yàn)閤=3是函數(shù)f(x)的一個(gè)極值點(diǎn), 所以f′(3)=0,解得a=-6。 經(jīng)檢驗(yàn),當(dāng)a=-6時(shí),x=3是函數(shù)f(x)的一個(gè)極小值點(diǎn),符合題意,故a=-6。 (2)由f(x0)≤g(x0),得(x0-lnx0)a≥x-2x0, 記F(x)=x-lnx(x>0),則F′(x)=(x>0), 所

46、以當(dāng)01時(shí),F(xiàn)′(x)>0,F(xiàn)(x)單調(diào)遞增。 所以F(x)≥F(1)=1>0,所以a≥。 記G(x)=,x∈, 則G′(x)==。 因?yàn)閤∈,所以2-2lnx=2(1-lnx)≥0, 所以x-2lnx+2>0, 所以當(dāng)x∈時(shí),G′(x)<0,G(x)單調(diào)遞減; 當(dāng)x∈(1,e)時(shí),G′(x)>0,G(x)單調(diào)遞增。 所以G(x)min=G(1)=-1,所以a≥G(x)min=-1, 故實(shí)數(shù)a的取值范圍為[-1,+∞)。 第3課時(shí) 導(dǎo)數(shù)與不等式 考點(diǎn)一不等式的證明微點(diǎn)小專題 方向1:移項(xiàng)作差構(gòu)造法 【例1】 

47、(2019·江西贛州高三模擬)已知函數(shù)f(x)=1-,g(x)=+-bx,若曲線y=f(x)與曲線y=g(x)的一個(gè)公共點(diǎn)是A(1,1),且在點(diǎn)A處的切線互相垂直。 (1)求a,b的值; (2)證明:當(dāng)x≥1時(shí),f(x)+g(x)≥。 解 (1)因?yàn)閒(x)=1-, 所以f′(x)=,f′(1)=-1。 因?yàn)間(x)=+-bx, 所以g′(x)=---b。 因?yàn)榍€y=f(x)與曲線y=g(x)的一個(gè)公共點(diǎn)是A(1,1),且在點(diǎn)A處的切線互相垂直,所以g(1)=1,且f′(1)·g′(1)=-1, 所以g(1)=a+1-b=1,g′(1)=-a-1-b=1,解得a=-1,b=-

48、1。 (2)證明:由(1)知,g(x)=-++x, 則f(x)+g(x)≥?1---+x≥0。 令h(x)=1---+x(x≥1), 則h(1)=0,h′(x)=-+++1=++1。 因?yàn)閤≥1,所以h′(x)=++1>0, 所以h(x)在[1,+∞)上單調(diào)遞增,所以h(x)≥h(1)=0,即1---+x≥0, 所以當(dāng)x≥1時(shí),f(x)+g(x)≥。 待證不等式的兩邊含有同一個(gè)變量時(shí),一般地,可以直接構(gòu)造“左減右”的函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性,借助所構(gòu)造函數(shù)的單調(diào)性即可得證。 【變式訓(xùn)練】 已知函數(shù)f(x)=xlnx-ex+1。 (1)求曲線y=f(x)在點(diǎn)(1,f(1

49、))處的切線方程; (2)證明:f(x)0,xlnx≤0, 故xlnx1時(shí),令g(x)=ex+sinx-1-xlnx, 故g′(x)=ex+cosx-lnx-1。 令h(x)

50、=g′(x)=ex+cosx-lnx-1, 則h′(x)=ex--sinx, 當(dāng)x>1時(shí),ex->e-1>1,所以h′(x)=ex--sinx>0,故h(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞增。 故h(x)>h(1)=e+cos1-1>0,即g′(x)>0, 所以g(x)>g(1)=e+sin1-1>0, 即xlnx

51、-1≥0; (3)已知k(e-x+x2)≥x-xlnx恒成立,求k的取值范圍。 解 (1)f(x)≥0等價(jià)于a≥(x>0)。 令g(x)=,則g′(x)=, 所以當(dāng)x∈(0,1)時(shí),g′(x)>0,當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),g′(x)<0, 則g(x)在(0,1)上單調(diào)遞增,在(1,+∞)上單調(diào)遞減,所以g(x)max=g(1)=1,則a≥1, 所以a的最小值為1。 (2)證明:由(1)知當(dāng)a=1時(shí)有f(x)=x-lnx-1≥0成立,即x≥lnx+1,即t≥lnt+1。 令=t,則-x-lnx=lnt, 所以≥-x-lnx+1, 即+x+lnx-1≥0。 (3)因?yàn)閗(e-x

52、+x2)≥x-xlnx, 即k≥1-lnx恒成立, 所以k≥=-+1, 由(2)知+x+lnx-1≥0恒成立, 所以-+1≤1,故k≥1。 這種方法往往要在前面問題中證明出某個(gè)不等式,在后續(xù)的問題中應(yīng)用前面的結(jié)論,呈現(xiàn)出層層遞進(jìn)的特點(diǎn)。 【變式訓(xùn)練】 已知函數(shù)f(x)=ln(x-1)-k(x-1)+1。 (1)求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間; (2)若f(x)≤0恒成立,試確定實(shí)數(shù)k的取值范圍; (3)證明:+++…+<(n∈N*且n>1)。 解 (1)因?yàn)閒(x)=ln(x-1)-k(x-1)+1, 所以f′(x)=-k,x>1。 所以當(dāng)k≤0時(shí),f′(x)=-k>0,

53、f(x)在(1,+∞)上是增函數(shù); 當(dāng)k>0時(shí),令f′(x)>0,得11+, 所以f(x)在上是增函數(shù),在上是減函數(shù)。 (2)因?yàn)閒(x)≤0恒成立, 所以?x>1,ln(x-1)-k(x-1)+1≤0, 所以?x>1,ln(x-1)≤k(x-1)-1, 所以k>0。 由(1)知,當(dāng)k>0時(shí),f(x)max=f=-lnk≤0,解得k≥1。 故實(shí)數(shù)k的取值范圍是[1,+∞)。 (3)證明:令k=1,則由(2)知,ln(x-1)≤x-2對(duì)任意x∈(1,+∞)恒成立, 即lnx≤x-1對(duì)任意x∈(0,+∞)恒成立。 取x=n2,則2lnn≤

54、n2-1, 即<,n≥2,所以+++…+<(n∈N*且n>1)。 方向3:隔離分析法 【例3】 (2019·福州高三期末考試)已知函數(shù)f(x)=elnx-ax(a∈R)。 (1)討論f(x)的單調(diào)性; (2)當(dāng)a=e時(shí),證明:xf(x)-ex+2ex≤0。 解 (1)f′(x)=-a(x>0), ①若a≤0,則f′(x)>0,f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增; ②若a>0,則當(dāng)00,當(dāng)x>時(shí),f′(x)<0, 故f(x)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減。 (2)因?yàn)閤>0, 所以只需證f(x)≤-2e, 當(dāng)a=e時(shí),由(1)知,f(x)在(0,1)上單調(diào)

55、遞增,在(1,+∞)上單調(diào)遞減, 所以f(x)max=f(1)=-e。 記g(x)=-2e(x>0), 則g′(x)=, 所以當(dāng)01時(shí),g′(x)>0,g(x)單調(diào)遞增, 所以g(x)min=g(1)=-e。 綜上,當(dāng)x>0時(shí),f(x)≤g(x), 即f(x)≤-2e,即xf(x)-ex+2ex≤0。 解:由題意知,即證exlnx-ex2-ex+2ex≤0,從而等價(jià)于lnx-x+2≤。 設(shè)函數(shù)g(x)=lnx-x+2,則g′(x)=-1。 所以當(dāng)x∈(0,1)時(shí),g′(x)>0,當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),g′(x)<0,

56、 故g(x)在(0,1)上單調(diào)遞增,在(1,+∞)上單調(diào)遞減, 從而g(x)在(0,+∞)上的最大值為g(1)=1。 設(shè)函數(shù)h(x)=,則h′(x)=。 所以當(dāng)x∈(0,1)時(shí),h′(x)<0,當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),h′(x)>0, 故h(x)在(0,1)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增, 從而h(x)在(0,+∞)上的最小值為h(1)=1。 綜上,當(dāng)x>0時(shí),g(x)≤h(x),即xf(x)-ex+2ex≤0。 若直接求導(dǎo)比較復(fù)雜或無從下手時(shí),可將待證式進(jìn)行變形,構(gòu)造兩個(gè)函數(shù),從而找到可以傳遞的中間量,達(dá)到證明的目標(biāo)。 【變式訓(xùn)練】 已知f(x)=ax-lnx,x

57、∈(0,e],g(x)=,其中e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù),a∈R. (1)當(dāng)a=1時(shí),求f(x)的極值,并證明f(x)>g(x)+恒成立; (2)是否存在實(shí)數(shù)a,使f(x)的最小值為3?若存在,求出a的值;若不存在,請(qǐng)說明理由。 解 (1)因?yàn)閒(x)=x-lnx(x>0), f′(x)=1-=。 所以當(dāng)00,此時(shí)f(x)單調(diào)遞增。 所以f(x)的極小值為f(1)=1, 即f(x)在(0,e]上的最小值為1, 令h(x)=g(x)+=+, 則h′(x)=, 當(dāng)00,h(x)在(0,

58、e]上單調(diào)遞增, 所以h(x)max=h(e)=+<+=1=f(x)min。 所以f(x)>g(x)+恒成立。 (2)假設(shè)存在實(shí)數(shù)a,使f(x)=ax-lnx(x∈(0,e])有最小值3,f′(x)=a-=。 ①當(dāng)a≤0時(shí),f(x)在(0,e]上單調(diào)遞減,f(x)min=f(e)=ae-1=3,a=(舍去), 所以a≤0時(shí),不存在a使f(x)的最小值為3。 ②當(dāng)0<時(shí),f(x)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增, 所以f(x)min=f=1+lna=3,a=e2,滿足條件。 ③當(dāng)≥e,即0

59、3,a=(舍去), 所以00, 所以f′(x)=-+1=。 由f′(x)<0可得00可得x>1, 所以函數(shù)f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為(0,

60、1),單調(diào)遞增區(qū)間為(1,+∞)。 (2)當(dāng)t=時(shí),f(x)=-lnx+-,--f(x)=--=lnx-+, 當(dāng)x>1時(shí),--f(x)<0恒成立,等價(jià)于k<-xlnx在(1,+∞)上恒成立。 令g(x)=-xlnx, 則g′(x)=x-(lnx+1)=x-1-lnx。 令h(x)=x-1-lnx, 則h′(x)=1-=。 當(dāng)x>1時(shí),h′(x)>0,函數(shù)h(x)=x-1-lnx在(1,+∞)上單調(diào)遞增,故h(x)>h(1)=0, 從而當(dāng)x>1時(shí),g′(x)>g′(1)=0,即函數(shù)g(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞增,故g(x)>g(1)=, 因此當(dāng)x>1時(shí),若使k<-xlnx恒成

61、立,必須k≤。 所以實(shí)數(shù)k的取值范圍是。 不等式恒成立問題的求解策略 1.已知不等式f(x,λ)≥0(λ為實(shí)參數(shù))對(duì)任意的x∈D恒成立,求參數(shù)λ的取值范圍。利用導(dǎo)數(shù)解決此類問題可以運(yùn)用分離參數(shù)法。 2.如果無法分離參數(shù),可以考慮對(duì)參數(shù)或自變量進(jìn)行分類討論求解,如果是二次不等式恒成立的問題,可以考慮二次項(xiàng)系數(shù)與判別式的方法(a>0,Δ<0或a<0,Δ<0)求解。 【變式訓(xùn)練】 (2019·武漢調(diào)研)已知函數(shù)f(x)=lnx-(a∈R)。 (1)求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間; (2)求證:不等式(x+1)lnx>2(x-1)對(duì)?x∈(1,2)恒成立。 解 (1)定義域?yàn)?0,+∞)

62、,f′(x)=。 ①a≤0時(shí),f′(x)>0,f(x)在(0,+∞)上為增函數(shù); ②a>0時(shí),由x>a時(shí),f′(x)>0,00,所以要證原不等式成立, 即證lnx>對(duì)?x∈(1,2)恒成立, 令g(x)=lnx-,g′(x)=≥0, 所以g(x)在(0,+∞)上為增函數(shù), 所以當(dāng)x∈(1,2)時(shí),g(x)>g(1)=ln1-=0, 所以lnx>對(duì)?x∈(1,2)恒成立, 所以(x+1)lnx>2(x-1)對(duì)?x∈(1,2)恒成立。

63、 證明:令F(x)=(x+1)lnx-2(x-1), F′(x)=lnx+-2, =lnx-。 令φ(x)=lnx-,由(1)知a=1時(shí), φ(x)在(0,1)上為減函數(shù),在(1,+∞)上為增函數(shù)。 因?yàn)閤∈(1,2),則φ(x)在(1,2)為增函數(shù),φ(x)>φ(1)=0, 即x∈(1,2),F(xiàn)′(x)>0,所以F(x)在(1,2)上為增函數(shù), 所以F(x)>F(1)=0, 所以(x+1)lnx>2(x-1)對(duì)?x∈(1,2)恒成立。 第4課時(shí) 導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的零點(diǎn) 考點(diǎn)一求函數(shù)零點(diǎn)的個(gè)數(shù) 【例1】 (2019·武漢調(diào)研)已知函數(shù)f(x)=ex-ax-1(a∈R)(

64、e=2.718 28…是自然對(duì)數(shù)的底數(shù))。 (1)求f(x)的單調(diào)區(qū)間; (2)討論g(x)=f(x)在區(qū)間[0,1]上零點(diǎn)的個(gè)數(shù)。 解 (1)因?yàn)閒(x)=ex-ax-1, 所以f′(x)=ex-a, 當(dāng)a≤0時(shí),f′(x)>0恒成立, 所以f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(-∞,+∞),無單調(diào)遞減區(qū)間; 當(dāng)a>0時(shí),令f′(x)<0,得x0,得x>lna, 所以f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為(-∞,lna),單調(diào)遞增區(qū)間為(lna,+∞)。 (2)令g(x)=0,得f(x)=0或x=, 先考慮f(x)在區(qū)間[0,1]上的零點(diǎn)個(gè)數(shù), 當(dāng)a≤1時(shí),f(x)在(0

65、,+∞)上單調(diào)遞增且f(0)=0, 所以f(x)在[0,1]上有一個(gè)零點(diǎn); 當(dāng)a≥e時(shí),f(x)在(-∞,1)上單調(diào)遞減,且f(0)=0, 所以f(x)在[0,1]上有一個(gè)零點(diǎn); 當(dāng)1e-1或a=2(-1)時(shí),g(x)在[0,1]上有兩個(gè)零點(diǎn); 當(dāng)1

66、)時(shí),g(x)在[0,1]上有三個(gè)零點(diǎn)。 根據(jù)參數(shù)確定函數(shù)零點(diǎn)的個(gè)數(shù),解題的基本思想是“數(shù)形結(jié)合”,即通過研究函數(shù)的性質(zhì)(單調(diào)性、極值、函數(shù)值的極限位置等),作出函數(shù)的大致圖象,然后通過函數(shù)圖象得出其與x軸交點(diǎn)的個(gè)數(shù),或者兩個(gè)相關(guān)函數(shù)圖象交點(diǎn)的個(gè)數(shù),基本步驟是“先數(shù)后形”。 【變式訓(xùn)練】 設(shè)函數(shù)f(x)=x2-mlnx,g(x)=x2-(m+1)x。 (1)求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間。 (2)當(dāng)m≥0時(shí),討論函數(shù)f(x)與g(x)圖象的交點(diǎn)個(gè)數(shù)。 解 (1)函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?0,+∞),f′(x)=, 當(dāng)m≤0時(shí),f′(x)≥0,所以函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是(0,+∞),無單調(diào)遞減區(qū)間。 當(dāng)m>0時(shí),f′(x)=, 當(dāng)0時(shí),f′(x)>0,函數(shù)f(x)單調(diào)遞增。 綜上,當(dāng)m≤0時(shí),函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是(0,+∞),無單調(diào)遞減區(qū)間; 當(dāng)m>0時(shí),函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是(,+∞),單調(diào)遞減區(qū)間是(0,)。 (2)令F(x)=f(x)-g(x)=-x2+(m+1)x-mlnx,x>0,問

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