一、核心素養(yǎng)
1. 考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、極值與最值、函數(shù)的零點,凸顯數(shù)學(xué)運算、邏輯推理的核心素養(yǎng).
2.考查利用導(dǎo)數(shù)不等式的證明、方程等,凸顯數(shù)學(xué)運算、邏輯推理的核心素養(yǎng).
3.考查利用導(dǎo)數(shù)解決生活中的優(yōu)化問題,凸顯數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)運算的核心素養(yǎng).
二、考試要求
1.了解函數(shù)單調(diào)性和導(dǎo)數(shù)的關(guān)系,會用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,會求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間.
2. 了解函數(shù)極值的概念及函數(shù)在某點取到極值的條件,會用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的極大值、極小值,會求閉區(qū)間上函數(shù)的最大值、最小值,會用導(dǎo)數(shù)解決某些實際問題.
三、主干知識梳理
(一)利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的圖象與性質(zhì)
函數(shù)圖象的識別主要利用函數(shù)的定義域、值域、奇偶性、單調(diào)性以及函數(shù)值的符號等.解決此類問題應(yīng)先觀察選項的不同之處,然后根據(jù)不同之處研究函數(shù)的相關(guān)性質(zhì),進(jìn)而得到正確的選項.如該題中函數(shù)解析式雖然比較復(fù)雜,但借助函數(shù)的定義域與函數(shù)的單調(diào)性很容易利用排除法得到正確選項.
(二)與函數(shù)零點有關(guān)的參數(shù)范圍問題
1.方程有實根函數(shù)的圖象與軸有交點函數(shù)有零點.
2.函數(shù)的零點就是的根,所以可通過解方程得零點,或者通過變形轉(zhuǎn)化為兩個熟悉函數(shù)圖象的交點橫坐標(biāo).
(二)求極值的步驟:
①先求的根(定義域內(nèi)的或者定義域端點的根舍去);
②分析兩側(cè)導(dǎo)數(shù)的符號:若左側(cè)導(dǎo)數(shù)負(fù)右側(cè)導(dǎo)數(shù)正,則為極小值點;若左側(cè)導(dǎo)數(shù)正右側(cè)導(dǎo)數(shù)負(fù),則為極大值點.
(3)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間、極值、最值是統(tǒng)一的,極值是函數(shù)的拐點,也是單調(diào)區(qū)間的劃分點,而求函數(shù)的最值是在求極值的基礎(chǔ)上,通過判斷函數(shù)的大致圖象,從而得到最值,大前提是要考慮函數(shù)的定義域.
(4)函數(shù)的零點就是的根,所以可通過解方程得零點,或者通過變形轉(zhuǎn)化為兩個熟悉函數(shù)圖象的交點橫坐標(biāo).
(三)與不等式恒成立、有解、無解等問題有關(guān)的參數(shù)范圍問題
不等式的恒成立問題和有解問題、無解問題是聯(lián)系函數(shù)、方程、不等式的紐帶和橋梁,也是高考的重點和熱點問題,往往用到的方法是依據(jù)不等式的特點,等價變形,構(gòu)造函數(shù),借助圖象觀察,或參變分離,轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的最值問題來處理.

(四)利用導(dǎo)數(shù)證明、解不等式問題
無論不等式的證明還是解不等式,構(gòu)造函數(shù),運用函數(shù)的思想,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì)(單調(diào)性和最值),達(dá)到解題的目的,是一成不變的思路,合理構(gòu)思,善于從不同角度分析問題,是解題的法寶.
二、真題展示
1.(2023浙江)已知,函數(shù).若函數(shù)恰有3個零點,則
A.a(chǎn)0
2.(2023·江蘇高考真題)設(shè)函數(shù),為f(x)的導(dǎo)函數(shù).
(1)若a=b=c,f(4)=8,求a的值;
(2)若a≠b,b=c,且f(x)和的零點均在集合中,求f(x)的極小值;
(3)若,且f(x)的極大值為M,求證:M≤.
考點01 利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點或零點個數(shù)
【典例1】(2023·全國高三專題練習(xí))已知定義在R上的可導(dǎo)函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)為,若當(dāng)時,,則函數(shù)的零點個數(shù)為( )
A.0B.1C.2D.0或2
【典例2】(2023·全國高考真題(理))已知函數(shù),為的導(dǎo)數(shù).證明:
(1)在區(qū)間存在唯一極大值點;
(2)有且僅有2個零點.
【總結(jié)提升】
利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)零點或方程根的方法
(1)通過最值(極值)判斷零點個數(shù)的方法.
借助導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、極值后,通過極值的正負(fù),函數(shù)單調(diào)性判斷函數(shù)圖象走勢,從而判斷零點個數(shù)或者通過零點個數(shù)求參數(shù)范圍.
(2)數(shù)形結(jié)合法求解零點.
對于方程解的個數(shù)(或函數(shù)零點個數(shù))問題,可利用函數(shù)的值域或最值,結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性,畫出草圖數(shù)形結(jié)合確定其中參數(shù)的范圍.
(3)構(gòu)造函數(shù)法研究函數(shù)零點.
①根據(jù)條件構(gòu)造某個函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)確定函數(shù)的單調(diào)區(qū)間及極值點,根據(jù)函數(shù)零點的個數(shù)尋找函數(shù)在給定區(qū)間的極值以及區(qū)間端點的函數(shù)值與0的關(guān)系,從而求解.
②解決此類問題的關(guān)鍵是將函數(shù)零點、方程的根、曲線交點相互轉(zhuǎn)化,突出導(dǎo)數(shù)的工具作用,體現(xiàn)轉(zhuǎn)化與化歸的思想方法.
考點02 與函數(shù)零點有關(guān)的參數(shù)范圍問題
【典例3】(2023·九龍坡·重慶市育才中學(xué)高三月考)已知函數(shù),函數(shù)有個零點,則實數(shù)的取值范圍為( )
A.B.
C.D.
【典例4】(2023·全國高考真題(文))已知函數(shù).
(1)當(dāng)時,討論的單調(diào)性;
(2)若有兩個零點,求的取值范圍.
【總結(jié)提升】
與函數(shù)零點有關(guān)的參數(shù)范圍問題,往往利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)區(qū)間和極值點,并結(jié)合特殊點,從而判斷函數(shù)的大致圖象,討論其圖象與 軸的位置關(guān)系,進(jìn)而確定參數(shù)的取值范圍;或通過對方程等價變形轉(zhuǎn)化為兩個函數(shù)圖象的交點問題.
考點03 與不等式恒成立、有解、無解等問題有關(guān)的參數(shù)范圍問題
【典例5】(2023·天津高考真題(理))已知,設(shè)函數(shù)若關(guān)于的不等式在上恒成立,則的取值范圍為( )
A.B.C.D.
【典例6】(2023·全國高三月考)已知函數(shù).
(1)探究函數(shù)的單調(diào)性;
(2)若關(guān)于的不等式在上恒成立,求實數(shù)的取值范圍.
【總結(jié)提升】
1.不等式的恒成立問題和有解問題、無解問題是聯(lián)系函數(shù)、方程、不等式的紐帶和橋梁,也是高考的重點和熱點問題,往往用到的方法是依據(jù)不等式的特點,等價變形,構(gòu)造函數(shù),借助圖象觀察,或參變分離,轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的最值問題來處理.

2.不等式恒成立問題常見方法:① 分離參數(shù)恒成立(即可)或恒成立(即可);② 數(shù)形結(jié)合( 圖象在 上方即可);③ 討論最值或恒成立;④ 討論參數(shù),排除不合題意的參數(shù)范圍,篩選出符合題意的參數(shù)范圍.
考點04 利用導(dǎo)數(shù)證明、解不等式問題
【典例7】(2023·江蘇省前黃高級中學(xué)高三開學(xué)考試)已知函數(shù),則_________;關(guān)于的不等式的解集為____________.
【典例8】(2023·全國高三月考)已知函數(shù) (,為常數(shù))在內(nèi)有兩個極值點.
(1)求參數(shù)的取值范圍;
(2)求證:.
【典例9】(2023·全國高考真題)已知函數(shù).
(1)討論的單調(diào)性;
(2)設(shè),為兩個不相等的正數(shù),且,證明:.
【總結(jié)提升】
1.無論不等式的證明還是解不等式,構(gòu)造函數(shù),運用函數(shù)的思想,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì)(單調(diào)性和最值),達(dá)到解題的目的,是一成不變的思路,合理構(gòu)思,善于從不同角度分析問題,是解題的法寶.
2.利用導(dǎo)數(shù)證明不等式f(x)>g(x)的基本方法
(1)若f(x)與g(x)的最值易求出,可直接轉(zhuǎn)化為證明f(x)min>g(x)max;
(2)若f(x)與g(x)的最值不易求出,可構(gòu)造函數(shù)h(x)=f(x)-g(x),然后根據(jù)函數(shù)h(x)的單調(diào)性或最值,證明h(x)>0.
3.不等式存在性問題的求解策略
“恒成立”與“存在性”問題的求解是“互補”關(guān)系,即f(x)≥g(a)對于x∈D恒成立,應(yīng)求f(x)的最小值;若存在x∈D,使得f(x)≥g(a)成立,應(yīng)求f(x)的最大值.在具體問題中究竟是求最大值還是最小值,可以先聯(lián)想“恒成立”是求最大值還是最小值,這樣也就可以解決相應(yīng)的“存在性”問題是求最大值還是最小值.特別需要關(guān)注等號是否成立,以免細(xì)節(jié)出錯.
考點05 用導(dǎo)數(shù)研究生活中的優(yōu)化問題
【典例10】(2023·無錫市第一中學(xué)高三月考)相應(yīng)國家提出的“大眾創(chuàng)業(yè),萬眾創(chuàng)新”的號召,小王大學(xué)畢業(yè)后決定利用所學(xué)專業(yè)進(jìn)修自主創(chuàng)業(yè).經(jīng)過市場調(diào)研,生產(chǎn)某小型電子產(chǎn)品需投入年固定成本2萬元,每生成x萬件,需另投入流動成本W(wǎng)(x)萬元,在年產(chǎn)量不足4萬件時,W(x)=x3+2x.在年產(chǎn)量不小于4萬件時,W(x)=7x+-27.每件產(chǎn)品售價6元.通過市場分析,小王生產(chǎn)的商品能當(dāng)年全部售完.
(1)寫出年利潤P(x)(萬元)關(guān)于年產(chǎn)量x(萬件)的函數(shù)解析式.(年利潤=年銷售收入-固定成本-流動成本)
(2)年產(chǎn)量為多少萬件時,小王在這一商品的生產(chǎn)中所獲利潤最大?最大利潤是多少?
【典例11】(2023·全國高二課時練習(xí))《九章算術(shù)》是古代中國乃至東方的第一部自成體系的數(shù)學(xué)專著,書中記載了一種名為“芻甍”的五面體.“芻薨”字面意思為茅草屋頂,圖1是一棟農(nóng)村別墅,為全新的混凝土結(jié)構(gòu),它由上部屋頂和下部主體兩部分組成.如圖2,屋頂五面體為芻薨”,其中前后兩坡屋面和是全等的等腰梯形,左右兩坡屋面和是全等的三角形,點在平面和上射影分別為,,已知m,m,梯形的面積是面積的2.2倍.設(shè).
(1)求屋頂面積關(guān)于的函數(shù)關(guān)系式.
(2)已知上部屋頂造價與屋頂面積成正比,比例系數(shù)為,下部主體造價與其高度成正比,比例系數(shù)為.現(xiàn)欲造一棟總高度為m的別墅,試問:當(dāng)為何值時,總造價最低?
【總結(jié)提升】
利用導(dǎo)數(shù)解決生活中的優(yōu)化問題的步驟
第一步:分析實際問題中各量之間的關(guān)系,構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,寫出實際問題中變量之間的函數(shù)關(guān)系式y(tǒng)=f(x)
第二步:求函數(shù)f(x)的導(dǎo)數(shù)f′(x),解方程f′(x)=0
第三步:比較函數(shù)在區(qū)間端點和f′(x)=0的點的函數(shù)值的大小,最大(小)者為最大(小)值
第四步:回歸實際問題,給出優(yōu)化問題的答案
鞏固提升
1.(2023·內(nèi)蒙古寧城·高三月考(文))已知函數(shù)對任意的滿足(其中為函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)),則下列不等式成立的是( )
A.B.
C.D.
2.(2023·河南許昌·高三月考(文))已知,,且,,則( )
A.B.
C.D.
3.(2023·全國高三其他(文))若不等式恒成立,則正數(shù)的取值范圍為( )
A.B.C.D.
4.(2023·赤峰二中高三三模(理))已知是函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù),且對任意的實數(shù)x都有(e是自然對數(shù)的底數(shù)),f(0)=3,若方程f(x)=m恰有三個實數(shù)根,則實數(shù)m的取值范圍是( )
A.B.C.D.
5.【多選題】(2023·全國高二單元測試)定義在上的函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的圖象如圖所示,函數(shù)的部分對應(yīng)值如下表.下列關(guān)于函數(shù)的結(jié)論正確的是( )
A.函數(shù)的極值點的個數(shù)為3
B.函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間為
C.若時,的最大值是2,則t的最大值為4
D.當(dāng)時,方程有4個不同的實根
6.【多選題】(2023·全國高二學(xué)業(yè)考試)若滿足,則對任意正實數(shù)a,下列不等式恒成立的是( )
A.B.
C.D.
7.(2023·山東奎文?濰坊中學(xué)高二月考)要做一個底面為長方形的帶蓋的箱子,其體積為,其底面兩鄰邊之比為,則它的長為__________,高為__________時,可使表面積最小.
8.(2023·河南高三其他(理))函數(shù),若,則在的最小值為_______;當(dāng)時,恒成立,則a的取值范圍是_____.
9.(2023·全國高考真題(文))已知函數(shù).
(Ⅰ)討論的單調(diào)性;
(Ⅱ)若有兩個零點,求的取值范圍.
10.(2023·全國高考真題(文))(2023年新課標(biāo)I卷文)已知函數(shù).
(1)設(shè)是的極值點.求,并求的單調(diào)區(qū)間;
(2)證明:當(dāng)時,.
-1
0
2
4
5
1
2
0
2
1
專題15.5 導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用(精講精析篇)
一、核心素養(yǎng)
1. 考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、極值與最值、函數(shù)的零點,凸顯數(shù)學(xué)運算、邏輯推理的核心素養(yǎng).
2.考查利用導(dǎo)數(shù)不等式的證明、方程等,凸顯數(shù)學(xué)運算、邏輯推理的核心素養(yǎng).
3.考查利用導(dǎo)數(shù)解決生活中的優(yōu)化問題,凸顯數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)運算的核心素養(yǎng).
二、考試要求
1.了解函數(shù)單調(diào)性和導(dǎo)數(shù)的關(guān)系,會用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,會求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間.
2. 了解函數(shù)極值的概念及函數(shù)在某點取到極值的條件,會用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的極大值、極小值,會求閉區(qū)間上函數(shù)的最大值、最小值,會用導(dǎo)數(shù)解決某些實際問題.
三、主干知識梳理
(一)利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的圖象與性質(zhì)
函數(shù)圖象的識別主要利用函數(shù)的定義域、值域、奇偶性、單調(diào)性以及函數(shù)值的符號等.解決此類問題應(yīng)先觀察選項的不同之處,然后根據(jù)不同之處研究函數(shù)的相關(guān)性質(zhì),進(jìn)而得到正確的選項.如該題中函數(shù)解析式雖然比較復(fù)雜,但借助函數(shù)的定義域與函數(shù)的單調(diào)性很容易利用排除法得到正確選項.
(二)與函數(shù)零點有關(guān)的參數(shù)范圍問題
1.方程有實根函數(shù)的圖象與軸有交點函數(shù)有零點.
2.函數(shù)的零點就是的根,所以可通過解方程得零點,或者通過變形轉(zhuǎn)化為兩個熟悉函數(shù)圖象的交點橫坐標(biāo).
(二)求極值的步驟:
①先求的根(定義域內(nèi)的或者定義域端點的根舍去);
②分析兩側(cè)導(dǎo)數(shù)的符號:若左側(cè)導(dǎo)數(shù)負(fù)右側(cè)導(dǎo)數(shù)正,則為極小值點;若左側(cè)導(dǎo)數(shù)正右側(cè)導(dǎo)數(shù)負(fù),則為極大值點.
(3)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間、極值、最值是統(tǒng)一的,極值是函數(shù)的拐點,也是單調(diào)區(qū)間的劃分點,而求函數(shù)的最值是在求極值的基礎(chǔ)上,通過判斷函數(shù)的大致圖象,從而得到最值,大前提是要考慮函數(shù)的定義域.
(4)函數(shù)的零點就是的根,所以可通過解方程得零點,或者通過變形轉(zhuǎn)化為兩個熟悉函數(shù)圖象的交點橫坐標(biāo).
(三)與不等式恒成立、有解、無解等問題有關(guān)的參數(shù)范圍問題
不等式的恒成立問題和有解問題、無解問題是聯(lián)系函數(shù)、方程、不等式的紐帶和橋梁,也是高考的重點和熱點問題,往往用到的方法是依據(jù)不等式的特點,等價變形,構(gòu)造函數(shù),借助圖象觀察,或參變分離,轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的最值問題來處理.

(四)利用導(dǎo)數(shù)證明、解不等式問題
無論不等式的證明還是解不等式,構(gòu)造函數(shù),運用函數(shù)的思想,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì)(單調(diào)性和最值),達(dá)到解題的目的,是一成不變的思路,合理構(gòu)思,善于從不同角度分析問題,是解題的法寶.
二、真題展示
1.(2023浙江)已知,函數(shù).若函數(shù)恰有3個零點,則
A.a(chǎn)0
答案:C
【解析】當(dāng)x<0時,y=f(x)﹣ax﹣b=x﹣ax﹣b=(1﹣a)x﹣b=0,得x,
則y=f(x)﹣ax﹣b最多有一個零點;
當(dāng)x≥0時,y=f(x)﹣ax﹣bx3(a+1)x2+ax﹣ax﹣bx3(a+1)x2﹣b,
,
當(dāng)a+1≤0,即a≤﹣1時,y′≥0,y=f(x)﹣ax﹣b在[0,+∞)上單調(diào)遞增,
則y=f(x)﹣ax﹣b最多有一個零點,不合題意;
當(dāng)a+1>0,即a>﹣1時,令y′>0得x∈(a+1,+∞),此時函數(shù)單調(diào)遞增,
令y′<0得x∈[0,a+1),此時函數(shù)單調(diào)遞減,則函數(shù)最多有2個零點.
根據(jù)題意,函數(shù)y=f(x)﹣ax﹣b恰有3個零點?函數(shù)y=f(x)﹣ax﹣b在(﹣∞,0)上有一個零點,在[0,+∞)上有2個零點,
如圖:
∴0且,
解得b<0,1﹣a>0,b(a+1)3,
則a>–1,b

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