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1、專題2 函數與導數,第2講綜合大題部分,考情考向分析 利用導數探求函數的極值、最值是函數的基本問題,高考中常與函數零點、方程根及不等式相結合,難度較大,考點一函數的單調性、極值、最值問題 1(單調性與最值)(2018南昌摸底調研)已知函數f(x)ln x2mx2n(m,nR) (1)討論f(x)的單調性; (2)若f(x)有最大值ln 2,求mn的最小值,2(單調性與極值)(2018高考全國卷)已知函數f(x)(2xax2)ln(1x)2x. (1)若a0,證明:當1x0時,f(x)0;當x0時,f(x)0; (2)若x0是f(x)的極大值點,求a. 解析:(1)證明:當a0時,f(x)(2x
2、)ln(1x)2x,,當1x0時,g(x)0;當x0時,g(x)0,故當x1時,g(x)g(0) 0,且僅當x0時,g(x)0,從而f(x)0,且僅當x0時,f(x)0. 所以f(x)在(1,)單調遞增 又f(0)0,故當1x0時,f(x)0;當x0時,f(x)0. (2)若a0,由(1)知, 當x0時,f(x)(2x)ln(1x)2x0f(0), 這與x0是f(x)的極大值點矛盾 若a0,,故h(x)與f(x)符號相同 又h(0)f(0)0,故x0是f(x)的極大值點, 當且僅當x0是h(x)的極大值點,1閉區(qū)間、開區(qū)間上的最值 (1)求函數f(x)在閉區(qū)間a,b內的最大值和最小值的思路:若
3、所給的閉區(qū)間a,b不含有參數,則只需對函數f(x)求導,并求f(x)0在區(qū)間a,b內的根,再計算使導數等于零的根的函數值,把該函數值與f(a),f(b)比較,其中最大的一個是最大值,最小的一個是最小值若所給的閉區(qū)間a,b含有參數,則需對函數f(x)求導,通過對參數分類討論,判斷函數的單調性,從而得到函數f(x)的最值 (2)求函數f(x)在非閉區(qū)間內的最大值和最小值的技巧:首先求函數的定義域和f(x);其次在定義域內解不等式f(x)0,得f(x)的遞增區(qū)間,在定義域內解不等式f(x)<0,得f(x)的遞減區(qū)間;最后數形結合,判斷函數f(x)有無最大值與最小值,2已知極值點(極值)求參數 已知函
4、數f(x)的極值點求參數的取值范圍的關鍵:對函數求導得到f(x),把函數含有極值點的個數問題轉化為方程f(x)0含有根的個數問題,把方程f(x)0中含有的參數分離到方程的另一邊,即g(x)a,通過構造函數,再次轉化為兩個函數yg(x),ya的圖象的交點個數問題,畫出圖象,即可得到參數的取值范圍,考點二方程與函數零點問題 (1)若a3,求f(x)的單調區(qū)間; (2)證明:f(x)只有一個零點,(2)證明:因為x2x10, 僅當x0時g(x)0, 所以g(x)在(,)單調遞增 故g(x)至多有一個零點,從而f(x)至多有一個零點 綜上,f(x)只有一個零點,解析:(1)依題意,知f(x)的定義域
5、為(0,), 令f(x)0,解得x1. 當00,此時f(x)單調遞增; 當x1時,f(x)<0,此時f(x)單調遞減,當x(0,x2)時,g(x)0, g(x)在(x2,)單調遞增 當xx2時,g(x2)0,g(x)取最小值g(x2) 因為g(x)0有唯一解,所以g(x2)0.,所以2mln x2mx2m0, 因為m0,所以2ln x2x210(*) 設函數h(x)2ln xx1,因為當x0時, h(x)是增函數,所以h(x)0至多有一解 因為h(1)0,所以方程(*)的解為x21,,判斷零點個數 判斷函數在某區(qū)間a,b((a,b))內的零點的個數時,主要思路為:一是由f(a)f(b)<0及
6、零點存在性定理,說明在此區(qū)間上至少有一個零點;二是求導,判斷函數在區(qū)間(a,b)上的單調性,若函數在該區(qū)間上單調遞增或遞減,則說明至多只有一個零點;若函數在區(qū)間a,b((a,b))上不單調,則要求其最大值或最小值,借用圖象法等,判斷零點個數,考點三導數與不等式問題 1(恒成立問題)(2018聊城高考模擬)已知函數f(x)2exkx2. (1)討論函數f(x)在(0,)內的單調性; (2)若存在正數m,對于任意的x(0,m),不等式|f(x)|2x恒成立,求正實數k的取值范圍 解析:(1)f(x)2exk,x(0,), 當k2時,因為2ex2,所以f(x)0, 這時f(x)在(0,)內單調遞增,
7、(2)當00. 這時|f(x)|2x可化為f(x)2x, 即2ex(k2)x20. 設g(x)2ex(k2)x2, 則g(x)2ex(k2),,這時|f(x)|2x可化為f(x)2x, 即2ex(k2)x20. 設h(x)2ex(k2)x2, 則h(x)2ex(k2) (i)若2
8、f(x)的單調遞減區(qū)間為(1,0), f(x)的單調遞增區(qū)間為(,1),(0,),當a0時,因為x1,所以f(x)0, 所以f(x)單調遞增,即f(x)minf(1) 設g(a)eaa(a0),g(a)ea10. 所以g(a)ming(0)e0010, 即eaa恒成立,即g(a)0, 所以不等式eaa<0無解;,當a<0時,,解析:(1)f(x)的定義域為(0,), 若a2,則f(x)0,當且僅當a2,x1時,f(x)0, 所以f(x)在(0,)上單調遞減,若a2,令f(x)0,得,(2)證明:由(1)知,f(x)存在兩個極值點當且僅當a2. 由于f(x)的兩個極值點x1,x2滿足x2ax10
9、, 所以x1x21,不妨設x1x2,則x21.,1不等式恒成立求參數 求解含參不等式恒成立問題的關鍵是過好雙關:第一關是轉化關,即通過分離參數法,先轉化為f(a)g(x)(或f(a)g(x))對xD恒成立,再轉化為f(a)g(x)max (或f(a)g(x)min);第二關是求最值關,即求函數g(x)在區(qū)間D上的最大值(或最小值)問題,2不等式能成立求參數 求解含參不等式能成立問題的關鍵是過好“三關”:第一關是求導關,對于復合函數求導,注意由外向內層層導,一直導到不能導;第二關是轉化關,即通過分離參數法,先轉化為存在xD,使f(a)g(x)(或f(a)g(x))成立,再轉化為f(a) g(x)
10、min(或f(a)g(x)max);第三關是求最值關,即求函數g(x)在區(qū)間D上的最小值(或最大值)問題不等式能成立求參數的取值范圍還可以直接利用圖象法,通過數形結合使問題獲解,3不等式證明 (1)利用導數證明單變量的不等式的常見形式是f(x)g(x)證明技巧:先將不等式f(x)g(x)移項,即構造函數h(x)f(x)g(x),轉化為證不等式h(x)0,再次轉化為證明h(x)min0,因此,只需在所給的區(qū)間內,判斷h(x)的符號,從而判斷其單調性,并求出函數h(x)的最小值,即可得證 (2)破解含雙參不等式的證明的關鍵:一是轉化,即由已知條件入手,尋找雙參所滿足的關系式,并把含雙參的不等式轉化
11、為含單參的不等式;二是巧構造函數,再借用導數,判斷函數的單調性,從而求其最值;三是回歸雙參的不等式的證明,把所求的最值應用到雙參不等式,即可證得結果,1復合函數的求導中錯用法則致誤,解析(1)因為f(x)ln(1x)ln(1x)(10, 所以g(x)在區(qū)間(0,1)上單調遞增 所以g(x)g(0)0,x(0,1),,易錯防范(1)先利用對數運算化簡函數f(x),再進行求導,在一定程度上簡化了運算 (2)要注意求曲線yf(x)在某點處的切線時,該點為切點;求曲線yf(x)過某點的切線時,該點不一定是切點,求解切線方程時應注意區(qū)分兩者,以免產生錯誤,2混淆“函數的單調區(qū)間”“函數在區(qū)間上單調”“函
12、數存在單調區(qū)間” (1)若f(x)在x2處取得極小值,求a的值; (2)若f(x)存在單調遞減區(qū)間,求a的取值范圍,因為f(x)在x2處取得極小值,所以f(2)0,,由f(x)存在單調遞減區(qū)間,得當x0時,f(x)0時,ax2(2a1)x a<0有解(a為二次項的系數,需分類討論) 當a0時,ax2(2a1)xa<0顯然成立,當a0時,函數yax2(2a1)xa的圖象是開口向上的拋物線,只要方程ax2 (2a1)xa0有兩根,且至少有一個根為正根即可,易錯防范(1)已知函數的單調性求參數的取值范圍問題的常用解法有兩種:一種是子區(qū)間法,即利用集合思想求解;另一種是恒成立法,即若函數f(x)在區(qū)間
13、D上單調遞減,則f(x)0在區(qū)間D上恒成立(且不恒等于0),若函數f(x)在區(qū)間D上單調遞增,則f(x)0在區(qū)間D上恒成立(且不恒等于0)勿因“”出錯 (2)已知函數存在單調區(qū)間求參數的取值范圍問題是存在性問題,其轉化方法為:若f(x)存在單調遞減區(qū)間,則f(x)0在給定區(qū)間上有解注意將其與“函數的單調區(qū)間”“函數在區(qū)間上單調”的轉化方法區(qū)別開來,3混淆“極值”與“最值” 典例3(2018江西吉安西路片七校聯(lián)考)已知函數f(x)ax2(12a)xln x. (1)當a0時,求函數f(x)的單調遞增區(qū)間; 解析因為f(x)ax2(12a)xln x, (1)因為a0,x0,所以2ax10, 令f(x)0,得x1, 所以f(x)的單調遞增區(qū)間為(1,),易錯防范(1)解本題時不要混淆極值與最值,函數的極值是通過比較極值點附近的函數值得到的,它不一定是最值,而函數的最值是通過比較整個區(qū)間內的函數值得到的,可能在極值處取得,也可能在區(qū)間端點處取得 (2)求函數f(x)在區(qū)間D上的最值一般有兩種情況:一是f(x0)0的解x0含參未定,區(qū)間D定;二是f(x0)0的解x0定,區(qū)間D未定兩者均需按x0在區(qū)間D內與在區(qū)間D外進行分類討論,