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  • 2021-06-11 发布

浙江省2021届高考数学一轮复习第四章导数及其应用第2节导数与函数的单调性课件

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第 2 节 导数与函数的单调性 考试要求  1. 了解函数的单调性与导数的关系; 2. 能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间 . 知 识 梳 理 1 . 函数的单调性与导数的关系 已知函数 f ( x ) 在某个区间内可导, (1) 如果 f ′( x ) > 0 ,那么函数 y = f ( x ) 在这个区间内 _________ ; (2) 如果 f ′( x ) < 0 ,那么函数 y = f ( x ) 在这个区间内 _________ . 单调递增 单调递减 2 . 利用导数求函数单调区间的基本步骤是: (1) 确定函数 f ( x ) 的定义域; (2) 求导数 f ′( x ) ; (3) 由 f ′( x ) > 0( 或< 0) 解出相应的 x 的取值范围 . 当 f ′( x ) > 0 时, f ( x ) 在相应的区间内是单调递增函数;当 f ′( x ) < 0 时, f ( x ) 在相应的区间内是单调递减函数 . 一般需要通过列表,写出函数的单调区间 . 3 . 已知单调性求解参数范围的步骤为: (1) 对含参数的函数 f ( x ) 求导,得到 f ′( x ) ; (2) 若函数 f ( x ) 在 [ a , b ] 上单调递增,则 f ′( x ) ≥ 0 恒成立;若函数 f ( x ) 在 [ a , b ] 上单调递减,则 f ′( x ) ≤ 0 恒成立,得到关于参数的不等式,解出参数范围; (3) 验证参数范围中取等号时,是否恒有 f ′( x ) = 0. 若 f ′( x ) = 0 恒成立,则函数 f ( x ) 在 ( a , b ) 上为常数函数,舍去此参数值 . [ 常用结论与易错提醒 ] (1) 解决一次、二次函数的单调性问题不必用导数 . (2) 有些初等函数 ( 如 f ( x ) = x 3 + x ) 的单调性问题也不必用导数 . (3) 根据单调性求参数常用导数不等式 f ′( x ) ≥ 0 或 f ′( x ) ≤ 0 求解,注意检验等号 . (4) 注意函数、导函数的定义域 . 诊 断 自 测 1. 判断下列说法的正误 . (1) 若可导函数 f ( x ) 在 ( a , b ) 内单调递增,那么一定有 f ′( x )>0.(    ) (2) 如果函数 f ( x ) 在某个区间内恒有 f ′( x ) = 0 ,则 f ( x ) 在此区间内没有单调性 .(    ) (3) f ′( x )>0 是 f ( x ) 为增函数的充要条件 .(    ) 解析  (1) f ( x ) 在 ( a , b ) 内单调递增,则有 f ′( x ) ≥ 0. (3) f ′( x )>0 是 f ( x ) 为增函数的充分不必要条件 . 答案   (1) ×   (2) √   (3) × 2. 函数 f ( x ) = e x - x 的单调递增区间是 (    ) A.( - ∞ , 1] B.[1 ,+ ∞ ) C.( - ∞ , 0] D.(0 ,+ ∞ ) 解析  令 f ′( x ) = e x - 1>0 得 x >0 ,所以 f ( x ) 的递增区间为 (0 ,+ ∞ ). 答案   D 3. (2020· 浙江 “ 超级全能生 ” 联考 ) 已知函数 y = f ( x ) 的导函数 y = f ′( x ) 的图象如图所示,则函数 y = f ( x ) 的图象可以是 (    ) 解析  根据导函数的正负与原函数的单调性的关系,结合导函数 f ′( x ) 的图象可知,原函数 f ( x ) 先单调递增,再单调递减,最后缓慢单调递增,选项 C 符合题意,故选 C. 答案   C 答案  (1 ,+ ∞ )   ( - ∞ , 0) 和 (0 , 1) 6. (2019· 北京卷 ) 设函数 f ( x ) = e x + a e - x ( a 为常数 ). 若 f ( x ) 为奇函数,则 a = ________ ;若 f ( x ) 是 R 上的增函数,则 a 的取值范围是 ________. 答案 - 1   ( - ∞ , 0] 考点一 求不含参数的函数的单调性 令 f ′( x ) = 0 ,解得 x = 0 , x =- 1 或 x =- 4. 当 x < - 4 时, f ′( x )<0 ,故 f ( x ) 为减函数; 当- 4< x < - 1 时, f ′( x )>0 ,故 f ( x ) 为增函数; 当- 1< x <0 时, f ′( x )<0 ,故 f ( x ) 为减函数; 当 x >0 时, f ′( x )>0 ,故 f ( x ) 为增函数 . 综上知, f ( x ) 在 ( - ∞ ,- 4) 和 ( - 1 , 0) 内为减函数,在 ( - 4 ,- 1) 和 (0 ,+ ∞ ) 内为增函数 . 规律方法  确定函数单调区间的步骤: (1) 确定函数 f ( x ) 的定义域; (2) 求 f ′( x ) ; (3) 解不等式 f ′( x )>0 ,解集在定义域内的部分为单调递增区间; (4) 解不等式 f ′( x )<0 ,解集在定义域内的部分为单调递减区间 . 答案  (1)B   (2)C 考点二 求含参函数的单调性 (2) 函数 f ( x ) 的定义域为 (0 ,+ ∞ ). 当 a ≥ 0 时, f ′( x ) > 0 ,函数 f ( x ) 在 (0 ,+ ∞ ) 上单调递增 . 当 a < 0 时,令 g ( x ) = ax 2 + (2 a + 2) x + a , 由于 Δ = (2 a + 2) 2 - 4 a 2 = 4(2 a + 1). 所以 x ∈ (0 , x 1 ) 时, g ( x ) < 0 , f ′( x ) < 0 ,函数 f ( x ) 单调递减; x ∈ ( x 1 , x 2 ) 时, g ( x ) > 0 , f ′( x ) > 0 ,函数 f ( x ) 单调递增; x ∈ ( x 2 ,+ ∞ ) 时, g ( x ) < 0 , f ′( x ) < 0 ,函数 f ( x ) 单调递减 . 综上可得: 当 a ≥ 0 时,函数 f ( x ) 在 (0 ,+ ∞ ) 上单调递增; 规律方法  利用导数研究函数的单调性的关键在于准确判定导数的符号,当 f ( x ) 含参数时,需依据参数取值对不等式解集的影响进行分类讨论 . 分类讨论时,要做到不重不漏 . 【训练 2 】 (1) 已知函数 f ( x ) = ax + ln x ( a < 0) ,则 f ( x ) 的单调递增区间是 __________ ;单调递减区间是 __________. (2) 已知 a 为实数,函数 f ( x ) = x 2 - 2 a ln x . 求函数 f ( x ) 的单调区间 . 考点三 利用函数的单调性求参数 规律方法  利用单调性求参数的两类热点问题的处理方法 (1) 函数 f ( x ) 在区间 D 上存在递增 ( 减 ) 区间 . 方法一:转化为 “ f ′( x )>0(<0) 在区间 D 上有解 ” ; 方法二:转化为 “ 存在区间 D 的一个子区间使 f ′( x )>0(<0) 成立 ”. (2) 函数 f ( x ) 在区间 D 上递增 ( 减 ). 方法一:转化为 “ f ′( x ) ≥ 0( ≤ 0) 在区间 D 上恒成立 ” 问题; 方法二:转化为 “ 区间 D 是函数 f ( x ) 的单调递增 ( 减 ) 区间的子集 ”. 答案  (1) - 3   (2)( - ∞ ,- 1]