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- 2021-07-01 发布
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考点10 导数的应用(单调性、最值、极值)
【考点分类】
热点一 利用导数研究函数的单调性
1.【2013年普通高等学校招生全国统一考试(浙江卷)文科】已知函数y=f(x)的图像是下列四个图像之一,且其导函数y=f’(x)的图像如右图所示,则该函数的图像是( )
D
C
B
A
2.【2013年普通高等学校统一考试试题大纲全国理科】若函数在是增函数,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.(2012年高考(辽宁文))函数y=x2㏑x的单调递减区间为 ( )
A.(1,1] B.(0,1] C.[1,+∞) D.(0,+∞)
【答案】B
4.【2013年普通高等学校招生全国统一考试(广东卷)理】
设函数(其中).
(Ⅰ) 当时,求函数的单调区间;
(Ⅱ) 当时,求函数在上的最大值.
5.【2013年普通高等学校统一考试江苏数学试题】设函数,,其中为
实数.
(1)若在上是单调减函数,且在上有最小值,求的取值范围;
(2)若在上是单调增函数,试求的零点个数,并证明你的结论.
当,即时,,又,且函数
在的图象不间断,∴在上存在零点.
又当时,,故在是单调减函数,所以,在上只有一个零点.
综上所述,当或时,的零点个数为1;当时,的零点个数为2.
6.【2013年普通高等学校统一考试试题新课标Ⅱ数学(理)卷】
已知函数
(Ι)设是的极值点,求,并讨论的单调性;
(Ⅱ)当时,证明.
故=,
综上,当m≤2时,.
7.【2013年普通高等学校统一考试试题大纲全国文科】
已知函数
(I)当时,讨论的单调性;
(II)若时,,求的取值范围.
8.【2013年普通高等学校统一考试(天津卷)理科】
已知函数.
(Ⅰ) 求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ) 证明: 对任意的t>0, 存在唯一的s, 使.
(Ⅲ) 设(Ⅱ)中所确定的s关于t的函数为, 证明: 当时, 有.
【答案】(Ⅰ) 函数f(x)的定义域为,
9.【2013年普通高等学校招生全国统一考试(湖南卷)文科】
已知函数.
(Ⅰ)求的单调区间;
(Ⅱ)证明:当f(x1)=f(x2)(x1≠x2)时,x1+x2<0.
则有
0
1
-
0
+
1
减
极小值
增
1
所以.
当时,.
故.
11.(2012年高考(新课标理))已知函数满足满足;
(1)求的解析式及单调区间;
(2)若,求的最大值.
【方法总结】
求可导函数单调区间的一般步骤和方法
(1)确定函数f(x)的定义域.
(2)求f′(x),令f′(x)=0,求出它们在定义域内的一切实数根.
(3)把函数f(x)的间断点(即f(x)的无定义点)的横坐标和上面的各实数根按由小到大的顺序排列起来,然后用这些点把函数f(x)的定义区间分成若干个小区间.
(4)确定f′(x)在各个开区间内的符号,根据f′(x)的符号判定函数f(x)在每个相应小开区间内的增减性.
热点二 利用导数研究函数的最值极值
12.【2013年普通高等学校招生全国统一考试福建卷】设函数的定义域为R,是的极大值点,以下结论一定正确的是( )
A. B.是的极小值点
C. 是的极小值点 D.是的极小值点
[答案]D
13.【2013年普通高等学校统一考试试题新课标Ⅱ数学(理)卷】已知函数f(x)=,下列结论中错误的是( )
(A), f()=0
(B)函数y=f(x)的图像是中心对称图形
(C)若是f(x)的极小值点,则f(x)在区间(-∞, )单调递减
(D)若是f(x)的极值点,则 ()=0
14.【2013年普通高等学校招生全国统一考试(辽宁卷)理科】设函数
( )
(A)有极大值,无极小值 (B)有极小值,无极大值
(C)既有极大值又有极小值 (D)既无极大值也无极小值
15.【2013年普通高等学校招生全国统一考试数学浙江理】已知为自然对数的底数,设函数,则( )
A. 当时,在处取得极小值
B. 当时,在处取得极大值
C. 当时,在处取得极小值
D. 当时,在处取得极大值
16.【2013年普通高等学校招生全国统一考试湖北卷理科】已知为常数,函数有两个极值点,
,则( )
A., B.,
C., D.,
17.(2012年高考(陕西理))设函数,则 ( )
A.为的极大值点 B.为的极小值点
C.为的极大值点 D.为的极小值点
【答案】D
【解析】,令得,时,,为减函数;时,,为增函数,所以为的极小值点,选D.
18.(2012年高考(重庆理))设函数在R上可导,其导函数为,且函数
的图像如题(8)图所示,则下列结论中一定成立的是 ( )
A.函数有极大值和极小值
B.函数有极大值和极小值
C.函数有极大值和极小值
D.函数有极大值和极小值
19.【2013年普通高等学校招生全国统一考试(安徽卷文科)】 设函数,其中,区间.
(Ⅰ)求的长度(注:区间的长度定义为;
(Ⅱ)给定常数,当时,求长度的最小值.
22.(2012年高考(广东文))设,集合,,.
(Ⅰ)求集合(用区间表示);
(Ⅱ)求函数在内的极值点.
,.
(Ⅱ),令可得.因为,所以有两根和,且.
①当时,,此时在内有两根和,列表可得
1
+
0
-
0
+
递增
极小值
递减
极大值
递增
所以在内有极大值点1,极小值点.
②当时,,此时在内只有一根,列表可得
[来源:学*科*网]
+
0
-
+
递增
极小值
递减
递增
所以在内只有极小值点,没有极大值点.
③当时,,此时(可用分析法证明),于是在内只有一根,列表可得
+
0
-
+
递增
极小值
递减
递增[来源:学科网ZXXK]
所以在内只有极小值点,没有极大值点.
23.(2012年高考(湖南理))已知函数=,其中a≠0.
(1) 若对一切x∈R,≥1恒成立,求a的取值集合.
(2)在函数的图像上取定两点,,记直线AB的斜率为K,问:是否存在x0∈(x1,x2),使成立?若存在,求的取值范围;若不存在,请说明理由.
令则
.
【方法总结】
1.求函数极值的步骤
(1)确定函数的定义域.
(2)求方程f′(x)=0的根.
(3)用方程f′(x)=0的根和不可导点的x的值顺次将函数的定义域分成若干个小开区间,并形成表格.
(4)由f′(x)=0的根左右的符号以及f′(x)在不可导点左右的符号来判断f′(x)在这个根或不可导点处取极值的情况.
2.函数的最大(小)值是在函数极大(小)值基础上的发展.从函数图象上可以直观地看出:如果在闭区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值,只要把函数y=f(x)的所有极值连同端点处的函数值进行比较,就可以求出函数的最大(小)值.[来源:Z_xx_k.Com]
热点三 利用导数研究综合问题
24.【2013年全国高考新课标(I)文科】已知函数,若,则
的取值范围是( )
(A) (B) (C) (D)
25.【2013年普通高等学校统一考试试题大纲全国理科】
已知函数.
(Ⅰ)若时,,求的最小值;
(Ⅱ)设数列的通项,证明:.
【答案】(Ⅰ)由已知,,.
若,则当时,,所以.
26.【2013年普通高等学校招生全国统一考试(湖北卷)理】
设是正整数,为正有理数.
(Ⅰ)求函数的最小值;
(Ⅱ)证明:;
(Ⅲ)设,记为不小于的最小整数,例如,,.
令,求的值.
(参考数据:,,,)
(Ⅲ)在④中,令,分别取值81,82,83,…,125,得
,
,
,
………
.
27.【2013年普通高等学校招生全国统一考试(辽宁卷)文科】
(I)证明:当
(II)若不等式取值范围.
28.【2013年全国高考新课标(I)理科】已知函数f(x)=x2+ax+b,g(x)=ex(cx+d),若曲线y=f(x)和曲线y=g(x)都过点P(0,2),且在点P处有相同的切线y=4x+2.
(Ⅰ)求a,b,c,d的值
(Ⅱ)若x≥-2时,f(x)≤kg(x),求k的取值范围.
【答案】(1)因为曲线y=f(x)和曲线y=g(x)都过点P(0,2),所以b=d=2;因为,故;,故,故;所以,;
(2)令,则,由题设可得,故,令得,
(1)若,则,从而当时,,当时,即在上最小值为,此时f(x)≤kg(x)恒成立;
(2)若,,故在上单调递增,因为所以f(x)≤kg(x)恒成立
(3)若,则,故f(x)≤kg(x)不恒成立;
综上所述k的取值范围为.
29.【2013年普通高等学校招生全国统一考试(辽宁卷)理科】
已知函数
(I)求证:
(II)若取值范围.
此时
综上:.
30.【2013年普通高等学校招生全国统一考试(湖北卷)文科】
设,,已知函数.
(Ⅰ)当时,讨论函数的单调性;
(Ⅱ)当时,称为、关于的加权平均数.
(i)判断, ,是否成等比数列,并证明;
(ii)、的几何平均数记为G. 称为、的调和平均数,记为H.
若,求的取值范围.
31.(2012年高考(天津文))已知函数
(I)求函数的单调区间;
(II)若函数在区间内恰有两个零点,求的取值范围;
(III)当时,设函数在区间上的最大值为,最小值为,记,求函数在区间上的最小值.
【解析】(Ⅰ)
或,
得:函数的单调递增区间为,单调递减区间为
32.(2012年高考(陕西文))设函数
(1)设,,证明:在区间内存在唯一的零点;
(2)设n为偶数,,,求b+3c的最小值和最大值;
(3)设,若对任意,有,求的取值范围;
.
综上可知,.
注:(ⅱ)(ⅲ)也可合并并证明如下:
用,当,
【方法总结】
利用导数证明不等式要考虑构造新的函数,利用新函数的单调性或最值解决不等式的证明问题.比如要证明对任意x∈[a,b]都有f(x)≥g(x),可设h(x)=f(x)-g(x)只要利用导数说明h(x)在[a,b]上的最小值为0即可.解题技巧总结如下:
(1)树立服务意识:所谓“服务意识”是指利用给定函数的某些性质(一般第一问先让解决出来),如函数的单调性、最值等,服务于第二问要证明的不等式.
(2)强化变形技巧:所谓“强化变形技巧”是指对于给出的不等式直接证明无法下手,可考虑对不等式进行必要的等价变形后,再去证明.例如采用两边取对数(指数),移项通分等等.要注意变形的方向:因为要利用函数的性质,力求变形后不等式一边需要出现函数关系式.
(3)巧妙构造函数:所谓“巧妙构造函数”是指根据不等式的结构特征,构造函数,利用函数的最值进行解决.在构造函数的时候灵活多样,注意积累经验,体现一个“巧妙”.
【考点剖析】
一.明确要求
1.了解函数单调性和导数的关系;能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间(对多项式函数不超过三次).
2.了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导数求函数的极大值、极小值(对多项式函数不超过三次).
3.会求闭区间上函数的最大值、最小值(对多项式函数不超过三次).
4.会利用导数解决某些实际问题.
二.命题方向
1.利用导数研究函数的单调性、极值是近几年高考的热点.
2.选择题、填空题侧重于利1用导数确定函数的单调性和极值.解答题侧重于导数与函数、解析几何、不等式、数列的综合应用,一般难度较大,属中高档题.
3.利用导数研究函数的最值以及解决生活中的优化问题,已成为近几年高考的考点且每年必考!
4.选择题、填空题主要考查函数的最值,而解答题则考查函数综合问题,一般难度较大.
三.规律总结
两个注意
(1)注意函数定义域的确定.
(2)在实际问题中,如果函数在区间内只有一个极值点,那么只要根据实际意义判定最大值还是最小值即可,不必再与端点的函数值比较.
两个条件
(1)f′(x)>0在(a,b)上成立是f(x)在(a,b)上单调递增的充分条件.
(2)对于可导函数f(x),f′(x0)=0是函数f(x)在x=x0处有极值的必要不充分条件.
三个防范
(1)求函数最值时,不可想当然地认为极值点就是最值点,要通过认真比较才能下结论;另外注意函数最值是个“整体”概念,而极值是个“局部”概念.
(2)f′(x0)=0是y=f(x)在x=x0取极值的既不充分也不必要条件.
如①y=|x|在x=0处取得极小值,但在x=0处不可导;
②f(x)=x3,f′(0)=0,但x=0不是f(x)=x3的极值点.
(3)若y=f(x)可导,则f′(x0)=0是f(x)在x=x0处取极值的必要条件.
【考点模拟】
一.扎实基础
1. 【湖北省黄冈中学、孝感高中2013届高三三月联合考试】设函数在定义域内的导函数为,若的图象如图1所示,则的图象可能为( )
3. 【2013年云南省第二次高中毕业生复习统一检测】已知常数、、都是实数,
的导函数为,的解集为,若
的极小值等于,则的值是( )
(A) (B)
(C) (D)
4. 【东北三校2013届高三4月第二次联考】当时,函数的图像大致是( )
5. 【安徽省淮南一中、颍上一中、怀远一中、蒙城一中四校2013届高三5月联考】
函数在R上可导,且导函数满足则的解集为( )
A. B. C. D.
6. 【安徽省马鞍山市2013届高三第三次教学质量检测】已知函数
,则下列结论正确的是( )
(A)在上恰有一个零点 (B)在上恰有两个零点
(C)在上恰有一个零点 (D)在上恰有两个零点
7. 【东北三省三校2013届高三3月第一次联合模拟考试】已知在处取最大值,以下各式正确的序号为 ( )
①②③④⑤
A. B. C. D.
8. 【河南省三门峡市2013届高三第一次大练习】已知函数=有零点,则的取值范围是 .
9. 【广东省肇庆市中小学教学质量评估2012—2013学年第一学期统一检测题】
函数在区间上最大值为 .
10. .【2013年浙江省第二次五校联考】设函数(为实数),在区间和上单调递增,则实数的取值范围为______________.
二.能力拔高
11. .【浙江省宁波市2013年高考模拟押题试卷】设函数的导函数为,对任意R都有成立,则( )
(A) (B)
(C) (D)的大小不确定
【答案】C
12. 【北京市东城区2012-2013学年度第二学期高三综合练习(二)】已知函数是
定义在上的奇函数,且当时,(其中是的导函
数),若,,,则,,的大
小关系是( )
(A) (B) (C) (D)
13. 【浙江省镇海中学2013年高三考前模拟】已知函数,则下列说法不正确的是( )
(A)当时,函数有零点
(B)若函数有零点,则
(C)存在,函数有唯一的零点
(D)若函数有唯一的零点,则
14. 【2013河北省名校名师俱乐部高三3月模拟考试】设D是函数定义域内的一个区间,若存在,使,则称是的一个“次不动点”,也称在区间D上存在次不动点,若函数在区间上存在次不动点,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
15. 【2013年云南省第二次高中毕业生复习统一检测】(本小题满分12分)
已知.
(Ⅰ)求的单调递增区间;
(Ⅱ)若函数在上只有一个零点,求实数的取值范围.
16. 【河北省唐山市2013届高三第二次模拟考试】已知函数
(Ⅰ)若在(0,)单调递减,求a的最小值;
(Ⅱ)若f(x)有两个极值点,求a的取值范围.
…7分
17. 【广西桂林市、崇左市、防城港市2013届高考第一次联合模拟考试】
已知函数f(x)=x|x-a|-lnx,a∈R.
(Ⅰ)若a=1,求函数f(x)在区间[1,e]上的最大值;
(Ⅱ)若f(x)>0恒成立,求a的取值范围.
18. 【2013年哈尔滨市第三中学高三四月第二次高考模拟考试】[来源:Z_xx_k.Com]
已知函数.
(1)若函数满足,且在定义域内恒成立,求实数b的取值范围;
(2)若函数在定义域上是单调函数,求实数a的取值范围;
(3)当时,试比较与的大小.
19. 【2013年天津市滨海新区五所重点学校高三毕业班联考】 (本题满分14分) 设函数,.
(Ⅰ)讨论函数的单调性;
(Ⅱ)如果存在,使得成立,求满足上述条件的最大整数;
(Ⅲ)如果对任意的,都有成立,求实数的取值范围.
(Ⅲ)当时,恒成立
等价于恒成立, ...........11分
记,所以
, .
20. 【山东省淄博市2013届高三3月第一次模拟考试】(理科)(本小题满分13分)
已知函数, 令.
(Ⅰ)当时,求的极值;
(Ⅱ) 当时,求的单调区间;
(Ⅲ)当时,若存在,
使得成立,求的取值范围.
解:(Ⅰ)依题意,
单调递增区间是;
当时,的单调递减区间是;
三.提升自我
21. 【山东省潍坊市2013届高三第二次模拟考试】定义在R上的函数的导函数为,已知是偶函数. 若,且,则与的大小关系是( )
A. B.
C. D.不确定
【答案】C
【解析】由可知,当时,函数递减.当时,函数递增.因为函数是偶函数,所以,,即函数的对称轴为.所以若,则.若,则必有,则,此时由,即,综上,选C.
22. 【安徽省皖南八校2013届高三第二次联考】已知函数,设,且函数的零点均在区间内,圆的面积的最小值是( )
A. B. C. D.
23. 【湖南省永州市2013届高三第一次模拟考试】 已知函数.
(1) 若函数在定义域内为减函数,求实数的取值范围;
(2) 如果数列满足,,试证明:
当时,.(本题满分13分)
解:(1) 函数的定义域为.
,,….,
将这n-2个式子相加得 [来源:Z&xx&k.Com]
,将代入得
故当时, …………….13分
24. 【湖北省八校2013届高三第二次联考】已知函数,且在处的切线方程为
(1)求的解析式;
(2)证明:当时,恒有
(3)证明:若且则
时,;
时,.
(12分)
.
(14分)
25. 【浙江省宁波市2013年高考模拟押题试卷】设函数,其中.
(Ⅰ)如果是函数的一个极值点,求实数a的值及的最大值;
(Ⅱ)求实数a的值,使得函数f(x)同时具备如下的两个性质:
① 对于任意实数且,恒成立;
② 对于任意实数且, 恒成立.
……………8分
【考点预测】
1. 设函数有三个零点、x2、x3,且则下列结论正确的是( )
A. B. C. D.
2.函数满足,,则不等式的解集为______.
3. 定义在R上的可导函数f(x),且f(x)图像连续,当x≠0时, ,则函数的零点的个数为( )
A.1 B.2 C.0 D.0或2
4. 若函数对任意的实数,,均有,则称函数
是区间上的“平缓函数”.
(1) 判断和是不是实数集R上的“平缓函数”,并说明理由;
(2) 若数列对所有的正整数都有 ,设,
求证: .
当
5. 已知函数().
(1)若函数在处取得极大值,求的值;
(2)时,函数图象上的点都在所表示的区域内,求的取值范围;
(3)证明:,.
综上,-ln(2n+1)<2, ……………………………… 12分