第4講 導數(shù)的綜合應用(文理)JIE TI CE LUE MING FANG XIANG解題策略·明方向 ︱考情分析︱導數(shù)日益成為解決數(shù)學問題強有力的工具,利用導數(shù)研究函數(shù)的單調性與極(最)值是常見題型,而導數(shù)與函數(shù)、不等式的交匯命題,則是高考的熱點和難點.在高考壓軸題中,常以二次函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)為載體考查函數(shù)的零點、比較大小、不等式證明、不等式恒成立與能成立等熱點問題.︱真題分布︱(理科)年份卷別題號考查角度分值202021利用導數(shù)研究單調性以及不等式的綜合應用1221討論函數(shù)的單調性以及不等式的證明1221導數(shù)的幾何意義以及函數(shù)零點問題12201920函數(shù)的極值、問題1220函數(shù)的單調性、零點以及曲線的公切線問題1220函數(shù)的單調性、最值問題12201821函數(shù)的單調性、極值以及不等式的證明1221函數(shù)的單調性、不等式證明以及函數(shù)零點問題1221不等式以及極值問題的應用12(文科)年份卷別題號考查角度分值202020函數(shù)的單調性以及函數(shù)的零點問題1221函數(shù)單調性以及不等式恒成立問題1220函數(shù)的單調性與零點問題12201920函數(shù)的零點存在問題、不等式與參數(shù)范圍1221函數(shù)極值點以及方程的根問題12  201821函數(shù)的單調性、不等式的證明1221函數(shù)單調性、函數(shù)的零點的證明1221導數(shù)的幾何意義、不等式的證明12KAO DIAN FEN LEI XI ZHONG DIAN考點分類·析重點 考點一 利用導數(shù)研究不等式問題1.常見重要不等式(1)ln x≤x-1(x>0).(2)ex≥x+1.(當且僅當x=0時等號成立)2.構造輔助函數(shù)的四種方法(1)移項法:證明不等式f(x)>g(x)(f(x)<g(x))的問題轉化為證明f(x)-g(x)>0(f(x)-g(x)<0),進而構造輔助函數(shù)h(x)=f(x)-g(x).(2)構造“形似”函數(shù):對原不等式同解變形,如移項、通分、取對數(shù);把不等式轉化為左右兩邊是相同結構的式子的結構,根據(jù)“相同結構”構造輔助函數(shù).(3)主元法:對于(或可化為)f(x1,x2)≥A的不等式,可選x1(或x2)為主元,構造函數(shù)f(x,x2)(或f(x1,x)).(4)放縮法:若所構造函數(shù)最值不易求解,可將所證明不等式進行放縮,再重新構造函數(shù).3.含有雙變量的不等式問題的常見轉化策略(1)?x1[a,b],x2[c,d],f(x1)>g(x2)?f(x)在[a,b]上的最小值>g(x)在[c,d]上的最大值.(2)?x1[a,b],x2[c,d],f(x1)>g(x2)?f(x)在[a,b]上的最大值>g(x)在[c,d]上的最小值.(3)?x1[a,b],?x2[c,d],f(x1)>g(x2)?f(x)在[a,b]上的最小值>g(x)在[c,d]上的最小值.(4)?x1[a,b],?x2[c,d],f(x1)>g(x2)?f(x)在[a,b]上的最大值>g(x)在[c,d]上的最大值.考向1 利用導數(shù)證明不等式典例1 (2020·北京房山區(qū)期末)已知函數(shù)f(x)=(2x-1)ln x+x-1.(1)求曲線y=f(x)在點(1,f(1))處的切線方程;(2)求證:f(x)>-1.【解析】 (1)由f(x)=(2x-1)ln x+x-1,得f′(x)=2ln x-+3,f′(1)=2,f(1)=0,則切線方程為y=2x-2.(2)f′(x)=2ln x-+3,x(0,+∞),令h(x)=2ln x-+3,x(0,+∞),h′(x)=>0,故h(x)在(0,+∞)上單調遞增.又h(1)=2>0,h=1-ln 4=ln <0,又h(x)在(0,+∞)上連續(xù),?x0使得h(x0)=0,即f′(x0)=0,2ln x0+3=0.(*)f′(x),f(x)隨x的變化情況如下:xx0(x0,+∞)f′(x)0f(x)極小值f(x)min=f(x0)=(2x0-1)ln x0+x0-1.由(*)式得ln x0,代入上式得f(x)min=f(x0)=(2x0-1)()+x0-1=-2x0.令t(x)=-2x-,x,t′(x)=-2=<0,故t(x)在上單調遞減.t(x)>t(1),又t(1)=-1,即f(x0)>-1,f(x)>-1.利用導數(shù)證明不等式的兩個妙招(1)構造函數(shù)法證明不等式移項,使等式右邊為零,左邊構造為新函數(shù).求導判斷單調性,通常要對參數(shù)分類討論.根據(jù)單調性,求出最值與“0”比較即可得證.(2)轉化函數(shù)最值法證明不等式條件:函數(shù)很復雜,直接求導不可行.拆分:把復雜函數(shù)拆分成兩個易求最值函數(shù).方法:分別求導,結合單調性和圖象以及極值、最值,比較得出結論.考向2 利用導數(shù)解決不等式恒(能)成立問題典例2 (2020·肥東縣模擬)已知函數(shù)f(x)=(x+1)2-3aln x,aR.(1)當a=1時,求f(x)在點(1,f(1))處的切線方程及函數(shù)f(x)的單調區(qū)間;(2)若對任意x[1,e],f(x)≤4恒成立,求實數(shù)a的取值范圍.【解析】 (1)當a=1時,f(x)=(x+1)2-3ln x.f(1)=4,f′(x)=2x+2-,f′(1)=1,則切線方程為y-4=1×(x-1),即y=x+3.在x(0,+∞)時,如果f′(x)=2x+2-≥0,即x時,函數(shù)f(x)單調遞增;如果f′(x)=2x+2-<0,即x時,函數(shù)f(x)單調遞減.(2)f′(x)=2x+2-,x>0.當a≤0時,f′(x)>0,f(x)在[1,e]上單調遞增.f(x)min=f(1)=4,f(x)≤4不恒成立.當a>0時,設g(x)=2x2+2x-3a,x>0.g(x)的對稱軸為x=-,g(0)=-3a<0,g(x)在(0,+∞)上單調遞增,且存在唯一x0(0,+∞),使得g(x0)=0.當x(0,x0)時,g(x)<0,即f′(x)<0,f(x)在(0,x0)上單調遞減;當x(x0,+∞)時,g(x)>0,即f′(x)>0,f(x)在(x0,+∞)上單調遞增.f(x)在[1,e]上的最大值f(x)max=max{f(1),f(e)}.,得(e+1)2-3a≤4,解得:a≥.利用導數(shù)解決不等式恒成立問題的“兩種”常用方法(1)分離參數(shù)后轉化為函數(shù)最值問題:將原不等式分離參數(shù),轉化為不含參數(shù)的函數(shù)的最值問題,利用導數(shù)求該函數(shù)的最值,根據(jù)要求得所求范圍.一般地,f(x)≥a恒成立,只需f(x)min≥a即可;f(x)≤a恒成立,只需f(x)max≤a即可.(2)轉化為含參函數(shù)的最值問題:將不等式轉化為某含待求參數(shù)的函數(shù)的最值問題,利用導數(shù)求該函數(shù)的極值(最值),伴有對參數(shù)的分類討論,然后構建不等式求解.1.(2019·寧德二模)已知函數(shù)f(x)=aln x+1(a>0).(1)當x>0時,求證:f(x)-1≥a;(2)若在區(qū)間(1,e)上有f(x)>x恒成立,求實數(shù)a的取值范圍.【解析】 (1)證明:設φ(x)=f(x)-1-a=aln x-a(x>0),則φ′(x)=.令φ′(x)=0,則x=1.當0<x<1時,φ′(x)<0,所以φ(x)在(0,1)上單調遞減;當x>1時,φ′(x)>0,所以φ(x)在(1,+∞)上單調遞增,故φ(x)在x=1處取到極小值也是最小值,故φ(x)≥φ(1)=0,即f(x)-1≥a.(2)由f(x)>x得aln x+1>x,即a>.令g(x)=(1<x<e),則g′(x)=.令h(x)=ln x-(1<x<e),則h′(x)=>0,故h(x)在區(qū)間(1,e)上單調遞增,所以h(x)>h(1)=0.因為h(x)>0,所以g′(x)>0,即g(x)在區(qū)間(1,e)上單調遞增,則g(x)<g(e)=e-1,<e-1,所以a的取值范圍為[e-1,+∞).考點二 利用導數(shù)研究函數(shù)的零點問題方程的根、函數(shù)的零點、函數(shù)圖象與x軸的交點的橫坐標是三個等價的概念,解決這類問題可以通過函數(shù)的單調性、極值與最值,畫出函數(shù)圖象的走勢,通過數(shù)形結合思想直觀求解.考向1 利用導數(shù)研究函數(shù)零點典例3 (2020·福田區(qū)校級模擬)已知函數(shù)f(x)=sin x+acos x-xcos x,x(0,2π),a(0,2π).(1)討論函數(shù)f(x)的單調性;(2)證明:函數(shù)f(x)在定義域上只有一個零點.【解析】 (1)f′(x)=cos x-asin x-(cos x-xsin x)=(x-a)sin x,x(0,2π),令f′(x)=0得x=a或x=π,易知,當x(0,π)時,sin x>0;當x(π,2π)時,sin x<0,當a=π時,f′(x)=(x-π)sin x≤0,故f(x)在(0,2π)單調遞減;當a(0,π)時,令f′(x)<0得0<x<a或π<x<2π,令f′(x)>0得a<x<π,故f(x)在(0,a),(π,2π)單調遞減,在(a,π)單調遞增;當a(π,2π)時,令f′(x)<0得0<x<π或a<x<2π,令f′(x)>0得π<x<a,故f(x)在(0,π),(a,2π)單調遞減,在(π,a)單調遞增.綜上,當a=π時,f(x)在(0,2π)單調遞減;當a(0,π)時,f(x)在(0,a),(π,2π)單調遞減,在(a,π)單調遞增;當a(π,2π)時,f(x)在(0,π),(a,2π)單調遞減,在(π,a)單調遞增.(2)證明:由(1)知,當a=π時,f(x)在(0,2π)單調遞減;且f(0)=sin 0+πcos 0-0cos 0=π>0,f(2π)=sin 2π+πcos 2π-2πcos 2π=-π<0,即f(0)·f(2π)<0,故函數(shù)f(x)在(0,2π)上只有一個零點.當a(0,π)時,f(x)在(0,a),(π,2π)單調遞減,在(a,π)單調遞增;故f(x)的極小值為f(a)=sin a+acos a-acos a=sin a>0,因此f(x)在(0,a)上無零點;f(x)的極大值為f(π)=sin π+acos π-πcos π=π-a>0,又f(2π)=sin 2π+acos 2π-2πcos 2π=a-2π<0,f(π)·f(2π)<0,故f(x)在(π,2π)上有一個零點,因此,函數(shù)f(x)在(0,2π)上只有一個零點.當a(π,2π)時,f(x)在(0,π),(a,2π)單調遞減,在(π,a)單調遞增.故f(x)的極小值為f(π)=π-a<0,又f(0)=sin 0+acos 0-0cos 0=a>0,f(0)·f(π)<0,故f(x)在(0,π)上有一個零點,f(x)的極大值為f(a)=sin a<0,又f(2π)=a-2π<0,故f(x)在(π,2π)上無零點,因此,函數(shù)f(x)在(0,2π)上只有一個零點.綜上,函數(shù)f(x)在(0,2π)上只有一個零點.利用導數(shù)研究函數(shù)零點問題的思路(1)構建函數(shù)g(x)(要求g′(x)易求,g′(x)=0可解),轉化確定g(x)的零點個數(shù)問題求解,利用導數(shù)研究該函數(shù)的單調性、極值,并確定定義區(qū)間端點值的符號(或變化趨勢)等,畫出g(x)的圖象草圖,數(shù)形結合求解.(2)利用零點存在性定理:先用該定理判斷函數(shù)在某區(qū)間上有零點,然后利用導數(shù)研究函數(shù)的單調性、極值(最值)及區(qū)間端點值符號,進而判斷函數(shù)在該區(qū)間上零點的個數(shù).考向2 根據(jù)函數(shù)零點存在情況求參數(shù)取值范圍典例4 (2020·四川模擬)已知函數(shù)f(x)=x2(a≠0).(1)若曲線y=f(x)在x=-1處切線的斜率為e-1,判斷函數(shù)f(x)的單調性;(2)若函數(shù)f(x)有兩個零點,求a的取值范圍.【解析】 (1)由題f′(x)=x-=x則f′(-1)=ea-1=e-1,得a=1,此時f′(x)=x,由f′(x)=0得x=0.則x<0時,f′(x)>0,f(x)為增函數(shù);x>0時,f′(x)>0,f(x)為增函數(shù),且f′(0)=0,所以f(x)為R上的增函數(shù).(2)當a>0時,由f′(x)=0得x=0或x=ln a,若a=1,由(1)知,f(x)為R上的增函數(shù).由f(-1)=>0,f(-2)=-e2+2<0,所以f(x)只有一個零點,不符合題意.若0<a<1,則x<ln a時,f′(x)>0,f(x)為增函數(shù);ln a<x<0時,f′(x)<0,f(x)為減函數(shù);x>0時,f′(x)>0,f(x)為增函數(shù).而f(x)極小=f(0)=a>0,故f(x)最多只有一個零點,不符合題意;若a>1時,則x<0時,f′(x)>0,f(x)為增函數(shù);0<x<ln a時,f′(x)<0,f(x)為減函數(shù);x>ln a時,f′(x)>0,f(x)為增函數(shù).得f(x)極小=f(ln a)=(ln a)2+ln a+1>0,故f(x)最多只有一個零點,不符合題意.當a<0時,由f′(x)=0得x=0,由x≤0得f′(x)≤0,f(x)為減函數(shù),由x>0得f′(x)>0,f(x)為增函數(shù),則f(x)極小=f(0)=a<0.又x→-∞時,f(x)>0,x→+∞時,f(x)>0,所以當a<0時,f(x)始終有兩個零點.綜上所述,a的取值范圍是(-∞,0).根據(jù)函數(shù)零點個數(shù)確定參數(shù)取值范圍的基本思路也是數(shù)形結合,即根據(jù)函數(shù)的單調性、極值、函數(shù)值的變化趨勢大致得出函數(shù)y=f(x)的圖象,再根據(jù)零點個數(shù)確定函數(shù)y=f(x)的圖象交點的個數(shù),得出參數(shù)滿足的不等式,求得參數(shù)的取值范圍,一個基本的技巧是把f(x)=0化為g(x)=h(x),(f(x)=g(x)-h(huán)(x))據(jù)f(x)零點個數(shù)確定函數(shù)y=g(x),y=h(x)圖象的交點個數(shù),得出參數(shù)滿足的不等式,求得參數(shù)的取值范圍.2.(2019·南充二模)已知函數(shù)f(x)=,曲線y=f(x)在點(e2,f(e2))處的切線與直線2x+y=0垂直(其中e為自然對數(shù)的底數(shù)).(1)求f(x)的解析式及單調減區(qū)間;(2)若函數(shù)g(x)=f(x)-無零點,求k的取值范圍.【解析】 (1)由已知得f′(x)=,由題意f′(e2)=?,m=2,故f(x)=.此時f′(x)=由f′(x)≤0?0<x<1或1<x≤e,故f(x)的單調減區(qū)間為(0,1)和(1,e].(2)g(x)=f(x)-?g(x)=x,且定義域為(0,1)(1,+∞),要函數(shù)g(x)無零點,即要在x(0,1)(1,+∞)內無解,亦即要kln x-=0在x(0,1)(1,+∞)內無解.令h(x)=kln x-?h′(x)=.當k≤0時,h′(x)<0在x(0,1)(1,+∞)內恒成立,即h(x)在(0,1)內遞減,在(1,+∞)內也單調遞減.又h(1)=0,所以在(0,1)和(1,+∞)內也無零點,故滿足條件.當k>0時,h′(x)=,若0<k<2,則函數(shù)h(x)在(0,1)內單調遞減,在內也單調遞減,在內單調遞增.又h(1)=0,所以在(0,1)內無零點,易知h<0,而h(e)=k·-2++>0,故在內有一個零點,不滿足條件.若k=2,則h(x)在(0,1)內遞減,在(1,+∞)內單調遞增.又h(1)=0,所以x(0,1)(1,+∞)時,h(x)>0恒成立,故無零點,滿足條件.若k>2,則函數(shù)h(x)在內遞減,在遞增,在(1,+∞)內也單調遞增.又h(1)=0,所以在及(1,+∞)內均無零點.又易知h<0,而h(e-k)=k·(-k)-2+2ek=2ek-k2-2,當k>2時,h(e-k)>0,所以函數(shù)h(x)在內有一零點,故不滿足條件.綜上可得,k的取值范圍為k≤0或k=2.YI CUO QING LING MIAN SHI WU易錯清零·免失誤 1.用錯恒成立的條件典例1 已知函數(shù)f(x)=x2+ax+3-a若x[-2,2]時,f(x)≥0恒成立,求的取值范圍.【錯解1】 f(x)≥0恒成立,Δ=a2-4(3-a)≤0恒成立解得的取值范圍為-6≤a≤2.【錯解2】 f(x)=x2+ax+3-a若x[-2,2]時,f(x)≥0恒成立,,即,解得的取值范圍為-7≤a≤.【剖析】 對二次函數(shù)f(x)=ax2+bx+c“當xR上f(x)≥0恒成立時,Δ≤0”片面理解為“ax2+bx+c≥0,x[-2,2]恒成立時,Δ≤0”;或者理解為.這都是由于函數(shù)性質掌握得不透徹而導致的錯誤.二次函數(shù)最值問題中“軸變區(qū)間定”要對對稱軸進行分類討論;“軸定區(qū)間變”要對區(qū)間進行討論.【正解】 設f(x)的最小值為g(a),(1)當-<-2,即a>4時,g(a)=f(-2)=7-3a≥0,得a≤故此時a不存在;(2)當-[-2,2],即-4≤a≤4時,g(a)=f(-)=3-a-≥0,得-6≤a≤2,又-4≤a≤4,故-4≤a≤2;(3)->2,即a<-4時,g(a)=f(2)=7+a≥0,得a≥-7,又a<-4,故-7≤a<-4;綜上,得-7≤a≤2.2.雙變量問題非等價轉化致誤典例2 (2020·河北衡水摸底聯(lián)考)已知函數(shù)f(x)=2ax+2xlnx(aR).(1)若函數(shù)f(x)在區(qū)間(e2,+∞)上存在極值點,求a的取值范圍;(2)已知x1,x2(0,+∞),且x1<x2,求證:x1<<x2.【解析】 (1)對f(x)求導,得f′(x)=2lnx+2+2a(x>0).因為函數(shù)f(x)在區(qū)間(e2,+∞)上存在極值點,所以存在實數(shù)m(e2,+∞),使得f′(m)=2lnm+2+2a=0,即a=-lnm-1<-lne2-1=-3.所以a的取值范圍為(-∞,-3).(2)依題意知,要證x1<<x2,只需證x1<<x2,即證1<<.設t=(t>1),只需證1<<t,即證ln t<t-1<tlnt.設g(t)=ln t-t+1(t>1),則g′(t)=-1,易知g′(t)<0,所以g(t)在(1,+∞)上單調遞減,ln 1-1+1=0,則g(t)<0,即ln t<t-1.設h(t)=tln t-t+1,則當t>1時,h′(t)=ln t>0,所以h(t)在(1,+∞)上單調遞增,則當t>1時,h(t)>h(1)=0,即t-1<tln t.所以x1<<x2,即不等式x1<<x2成立.【剖析】 本題是一道涉及雙變量的不等式證明問題,易錯點是不知道怎樣構造函數(shù).破解這類題的關鍵是通過換元法達到消元的目標,再構造函數(shù),利用函數(shù)的單調性證明不等式.一般地,在雙變量不等式中,兩個變量的地位相同,取值獨立,此類題的證明途徑有:構造函數(shù),將問題轉化為判斷函數(shù)的單調性問題;構造函數(shù),轉化為求函數(shù)的最值問題. 

相關學案

高考數(shù)學二輪復習第2部分專題篇素養(yǎng)提升文理專題二數(shù)列文理第2講數(shù)列求和及其綜合應用文理學案含解析:

這是一份高考數(shù)學二輪復習第2部分專題篇素養(yǎng)提升文理專題二數(shù)列文理第2講數(shù)列求和及其綜合應用文理學案含解析,共11頁。

高考數(shù)學二輪復習第2部分專題篇素養(yǎng)提升文理專題六函數(shù)與導數(shù)第3講導數(shù)的簡單應用與定積分理科學案含解析:

這是一份高考數(shù)學二輪復習第2部分專題篇素養(yǎng)提升文理專題六函數(shù)與導數(shù)第3講導數(shù)的簡單應用與定積分理科學案含解析,共11頁。

高考數(shù)學二輪復習第2部分專題篇素養(yǎng)提升文理專題六函數(shù)與導數(shù)第3講導數(shù)的簡單應用文科學案含解析:

這是一份高考數(shù)學二輪復習第2部分專題篇素養(yǎng)提升文理專題六函數(shù)與導數(shù)第3講導數(shù)的簡單應用文科學案含解析,共9頁。

英語朗讀寶

相關學案 更多

高考數(shù)學二輪復習第2部分專題篇素養(yǎng)提升文理專題六函數(shù)與導數(shù)第2講基本初等函數(shù)函數(shù)與方程文理學案含解析

高考數(shù)學二輪復習第2部分專題篇素養(yǎng)提升文理專題六函數(shù)與導數(shù)第2講基本初等函數(shù)函數(shù)與方程文理學案含解析

高考數(shù)學二輪復習第2部分專題篇素養(yǎng)提升文理專題六函數(shù)與導數(shù)第1講函數(shù)的概念圖象與性質文理學案含解析

高考數(shù)學二輪復習第2部分專題篇素養(yǎng)提升文理專題六函數(shù)與導數(shù)第1講函數(shù)的概念圖象與性質文理學案含解析

高考數(shù)學二輪復習第2部分專題篇素養(yǎng)提升文理專題五解析幾何第3講圓錐曲線的綜合應用學案含解析

高考數(shù)學二輪復習第2部分專題篇素養(yǎng)提升文理專題五解析幾何第3講圓錐曲線的綜合應用學案含解析

高考數(shù)學二輪復習第2部分專題篇素養(yǎng)提升文理專題四第2講統(tǒng)計與統(tǒng)計案例文理學案含解析

高考數(shù)學二輪復習第2部分專題篇素養(yǎng)提升文理專題四第2講統(tǒng)計與統(tǒng)計案例文理學案含解析

資料下載及使用幫助
版權申訴
版權申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者,認為該資料內容侵犯了您的知識產(chǎn)權,請掃碼添加我們的相關工作人員,我們盡可能的保護您的合法權益。
入駐教習網(wǎng),可獲得資源免費推廣曝光,還可獲得多重現(xiàn)金獎勵,申請 精品資源制作, 工作室入駐。
版權申訴二維碼
高考專區(qū)
歡迎來到教習網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源,讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題,支持自由組卷
  • 高質量可編輯,日均更新2000+
  • 百萬教師選擇,專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼,快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送,5分鐘內有效

設置密碼

6-20個字符,數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習網(wǎng)「注冊協(xié)議」「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部