三年高考(2014-2016)數(shù)學(xué)(理)真題分項(xiàng)版解析—— 專題03 導(dǎo)數(shù)
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1、 三年高考(2014-2016)數(shù)學(xué)(理)試題分項(xiàng)版解析 第三章 導(dǎo)數(shù) 一、 選擇題 1. 【2016高考山東理數(shù)】若函數(shù)的圖象上存在兩點(diǎn),使得函數(shù)的圖象在這兩點(diǎn)處的切線互相垂直,則稱具有T性質(zhì).下列函數(shù)中具有T性質(zhì)的是( ) (A) (B) (C) (D) 【答案】A 考點(diǎn):1.導(dǎo)數(shù)的計(jì)算;2.導(dǎo)數(shù)的幾何意義. 【名師點(diǎn)睛】本題主要考查導(dǎo)數(shù)的計(jì)算、導(dǎo)數(shù)的幾何意義及兩直線的位置關(guān)系,本題給出常見的三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、冪函數(shù),突出了高考命題注重基礎(chǔ)的原則.解答本題,關(guān)鍵在于將直線的位置關(guān)系與直線的斜率、切點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)值相聯(lián)系,使問題加以轉(zhuǎn)化,利用特殊化思想
2、解題,降低難度.本題能較好的考查考生分析問題解決問題的能力、基本計(jì)算能力及轉(zhuǎn)化與化歸思想的應(yīng)用等. 2. 【2016年高考四川理數(shù)】設(shè)直線l1,l2分別是函數(shù)f(x)= 圖象上點(diǎn)P1,P2處的切線,l1與l2垂直相交于點(diǎn)P,且l1,l2分別與y軸相交于點(diǎn)A,B,則△PAB的面積的取值范圍是( ) (A)(0,1) (B)(0,2) (C)(0,+∞) (D)(1,+∞) 【答案】A 【解析】 試題分析:設(shè)(不妨設(shè)),則由導(dǎo)數(shù)的幾何意義易得切線的斜率分別為由已知得切線的方程分別為,切線的方程為,即.分別令得又與的交點(diǎn)為,,,.故選A. 考點(diǎn):1.導(dǎo)數(shù)的幾何意義;2.兩直
3、線垂直關(guān)系;3.直線方程的應(yīng)用;4.三角形面積取值范圍. 【名師點(diǎn)睛】本題首先考查導(dǎo)數(shù)的幾何意義,其次考查最值問題,解題時(shí)可設(shè)出切點(diǎn)坐標(biāo),利用切線垂直求出這兩點(diǎn)的關(guān)系,同時(shí)得出切線方程,從而得點(diǎn)坐標(biāo),由兩直線相交得出點(diǎn)坐標(biāo),從而求得面積,題中把面積用表示后,可得它的取值范圍.解決本題可以是根據(jù)題意按部就班一步一步解得結(jié)論.這也是我們解決問題的一種基本方法,樸實(shí)而基礎(chǔ),簡單而實(shí)用. 3.【2014新課標(biāo),理12】設(shè)函數(shù).若存在的極值點(diǎn)滿足,則m的取值范圍是( ) A. B. C. D. 【答案】C 【考點(diǎn)定位】利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值 【名師點(diǎn)睛】本題主要考查
4、了正弦函數(shù)的圖象和性質(zhì),函數(shù)極值點(diǎn)的含義,函數(shù)的零點(diǎn)的定義,體現(xiàn)了轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想,屬于中檔偏難題. 4. 【2014新課標(biāo),理8】設(shè)曲線y=ax-ln(x+1)在點(diǎn)(0,0)處的切線方程為y=2x,則a= ( ) A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 【答案】D 【解析】因?yàn)?,所以切線的斜率為,解得,故選D。 【考點(diǎn)定位】導(dǎo)數(shù)的幾何意義. 【名師點(diǎn)睛】本題主要考查了導(dǎo)數(shù)的幾何意義,導(dǎo)數(shù)公式及求導(dǎo)法則;本題屬于基礎(chǔ)題,解決本題的關(guān)健在于正確求出已知函數(shù)的導(dǎo)數(shù). 5. (2014山東,理6)直線y=4x與曲線y=x3在第一象限內(nèi)圍成的封閉圖
5、形的面積為( ). A. B. C.2 D.4 答案:D 解析:由解得x=-2或x=0或x=2, 所以直線y=4x與曲線y=x3在第一象限內(nèi)圍成的封閉圖形面積應(yīng)為. 【名師點(diǎn)睛】本題考查定積分的應(yīng)用,解答此類題的關(guān)鍵是明確圍成封閉圖形的曲線,即明確被積函數(shù),應(yīng)用定積分計(jì)算面積. 本題是一道基礎(chǔ)題,考查定積分的應(yīng)用等基礎(chǔ)知識(shí),同時(shí)考查考生的計(jì)算能力及應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí),解決問題的能力. 6. 【2014陜西理3】定積分的值為( ) 【答案】 【解析】 試題分析:,故選. 考點(diǎn):定積分. 【名師點(diǎn)晴】本
6、題主要考查的是定積分,屬于容易題.解題時(shí)只要正確應(yīng)運(yùn)求定積分的運(yùn)算步驟,準(zhǔn)確寫出原函數(shù)的解析式,一般就不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤. 7. 【2014陜西理10】如圖,某飛行器在4千米高空水平飛行,從距著陸點(diǎn)的水平距離10千米處下降, 已知下降飛行軌跡為某三次函數(shù)圖像的一部分,則函數(shù)的解析式為( ) (A) (B) (C) (D) 【答案】 考點(diǎn):函數(shù)的解析式. 【名師點(diǎn)晴】本題主要考查的是利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì),函數(shù)的解析式等知識(shí),屬于難題.解題時(shí)要認(rèn)真理解題意,“已知下降飛行軌跡為某三
7、次函數(shù)圖像的一部分”,確定函數(shù)為三次函數(shù),然后由已知函數(shù)圖像,將圖像語言轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)語言,,,,從而確定出參數(shù) 8. 【2015福建理10】若定義在上的函數(shù) 滿足 ,其導(dǎo)函數(shù) 滿足 ,則下列結(jié)論中一定錯(cuò)誤的是( ) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】由已知條件,構(gòu)造函數(shù),則,故函數(shù)在上單調(diào)遞增,且,故,所以,,所以結(jié)論中一定錯(cuò)誤的是C,選項(xiàng)D無法判斷;構(gòu)造函數(shù),則,所以函數(shù)在上單調(diào)遞增,且,所以,即,,選項(xiàng)A,B無法判斷,故選C. 【考點(diǎn)定位】函數(shù)與導(dǎo)數(shù). 【名師點(diǎn)睛】聯(lián)系已知條件和結(jié)論,構(gòu)造輔助函數(shù)是高中數(shù)學(xué)中一種常用的方法,解題中若遇到有關(guān)不等
8、式、方程及最值之類問題,設(shè)法建立起目標(biāo)函數(shù),并確定變量的限制條件,通過研究函數(shù)的單調(diào)性、最值等問題,??墒箚栴}變得明了,屬于難題. 9. 【2015新課標(biāo)1理12】設(shè)函數(shù)=,其中a1,若存在唯一的整數(shù),使得0,則的取值范圍是( ) (A)[-,1) (B)[-,) (C)[,) (D)[,1) 【答案】D 【解析】設(shè)=,,由題知存在唯一的整數(shù),使得在直線的下方. 因?yàn)椋援?dāng)時(shí),<0,當(dāng)時(shí),>0,所以當(dāng)時(shí),=, 當(dāng)時(shí),=-1,,直線恒過(1,0)斜率且,故,且,解得≤<1,故選D. 【考點(diǎn)定位】本題主要通過利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的圖像與性質(zhì)解決不等式成立問題 【名師點(diǎn)
9、睛】對存在性問題有三種思路,思路1:參變分離,轉(zhuǎn)化為參數(shù)小于某個(gè)函數(shù)(或參數(shù)大于某個(gè)函數(shù)),則參數(shù)該于該函數(shù)的最大值(大于該函數(shù)的最小值);思路2:數(shù)形結(jié)合,利用導(dǎo)數(shù)先研究函數(shù)的圖像與性質(zhì),再畫出該函數(shù)的草圖,結(jié)合圖像確定參數(shù)范圍,若原函數(shù)圖像不易做,常化為一個(gè)函數(shù)存在一點(diǎn)在另一個(gè)函數(shù)上方,用圖像解;思路3:分類討論,本題用的就是思路. 10. 【2015課標(biāo)2理12】設(shè)函數(shù)是奇函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),,當(dāng)時(shí),,則使得成立的的取值范圍是( ) A. B. C. D. 【答案】A 【考點(diǎn)定位】導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用、函數(shù)的圖象與性質(zhì). 【名師點(diǎn)睛】聯(lián)系已
10、知條件和結(jié)論,構(gòu)造輔助函數(shù)是高中數(shù)學(xué)中一種常用的方法,解題中若遇到有關(guān)不等式、方程及最值之類問題,設(shè)法建立起目標(biāo)函數(shù),并確定變量的限制條件,通過研究函數(shù)的單調(diào)性、最值等問題,??墒箚栴}變得明了,屬于難題. 11. 【2015陜西理12】對二次函數(shù)(為非零常數(shù)),四位同學(xué)分別給出下列結(jié)論,其中有且僅有一個(gè)結(jié)論是錯(cuò)誤的,則錯(cuò)誤的結(jié)論是( ) A.是的零點(diǎn) B.1是的極值點(diǎn) C.3是的極值 D. 點(diǎn)在曲線上 【答案】A 【解析】若選項(xiàng)A錯(cuò)誤時(shí),選項(xiàng)B、C、D正確,,因?yàn)槭堑臉O值點(diǎn),是的極值,所以,即,解得:,因?yàn)辄c(diǎn)在曲線
11、上,所以,即,解得:,所以,,所以,因?yàn)?,所以不是的零點(diǎn),所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B、C、D正確,故選A. 【考點(diǎn)定位】1、函數(shù)的零點(diǎn);2、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值. 【名師點(diǎn)晴】本題主要考查的是函數(shù)的零點(diǎn)和利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值,屬于難題.解題時(shí)一定要抓住重要字眼“有且僅有一個(gè)”和“錯(cuò)誤”,否則很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤.解推斷結(jié)論的試題時(shí)一定要萬分小心,除了作理論方面的推導(dǎo)論證外,利用特殊值進(jìn)行檢驗(yàn),也可作必要的合情推理. 二、填空題 1. 【2016高考新課標(biāo)3理數(shù)】已知為偶函數(shù),當(dāng)時(shí),,則曲線 在點(diǎn)處的切線方程是_______________. 【答案】 【解析】 試題分析:當(dāng)時(shí),,則.
12、又因?yàn)闉榕己瘮?shù),所以,所以,則切線斜率為,所以切線方程為,即. 考點(diǎn):1、函數(shù)的奇偶性與解析式;2、導(dǎo)數(shù)的幾何意義. 【知識(shí)拓展】本題題型可歸納為“已知當(dāng)時(shí),函數(shù),則當(dāng)時(shí),求函數(shù)的解析式”.有如下結(jié)論:若函數(shù)為偶函數(shù),則當(dāng)時(shí),函數(shù)的解析式為;若為奇函數(shù),則函數(shù)的解析式為. 2. 【2014廣東理10】曲線在點(diǎn)處的切線方程為 . 【答案】或. 【解析】,所求切線的斜率為, 故所求切線的方程為,即或. 【考點(diǎn)定位】本題考查利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)圖象的切線問題,屬于容易題. 【名師點(diǎn)晴】本題主要考查的是導(dǎo)數(shù)的幾何意義和直線的方程,屬于容易題.解題時(shí)一定要抓住重要
13、字眼“在點(diǎn)處”,否則很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤.解導(dǎo)數(shù)的幾何意義問題時(shí)一定要抓住切點(diǎn)的三重作用:①切點(diǎn)在曲線上;②切點(diǎn)在切線上;③切點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)值等于切線的斜率. 3. 【2014江蘇理11】在平面直角坐標(biāo)系中,若曲線(為常數(shù))過點(diǎn),且該曲線在點(diǎn)處的切線與直線平行,則 . 【答案】 【解析】曲線過點(diǎn),則①,又,所以②,由①②解得所以. 【考點(diǎn)定位】導(dǎo)數(shù)與切線斜率. 【名師點(diǎn)晴】導(dǎo)數(shù)的幾何意義是每年高考的重點(diǎn),求解時(shí)應(yīng)把握導(dǎo)數(shù)的幾何意義是切點(diǎn)處切線的斜率,利用這一點(diǎn)可以解決有關(guān)導(dǎo)數(shù)的幾何意義等問題.歸納起來常見的命題角度有: (1)求切線方程;(2)求切點(diǎn)坐標(biāo);3)求參數(shù)的值. 4.
14、 【2015湖南理11】 . 【答案】. 【解析】 試題分析:. 【考點(diǎn)定位】定積分的計(jì)算. 【名師點(diǎn)睛】本題主要考查定積分的計(jì)算,意在考查學(xué)生的運(yùn)算求解能力,屬于容易題,定積分的計(jì)算通常有兩類基本方法:一是利用牛頓-萊布尼茨定理;二是利用定積分的幾何意義求解. 5. 【2015陜西理16】如圖,一橫截面為等腰梯形的水渠,因泥沙沉積,導(dǎo)致水渠截面邊界呈拋物線型(圖中虛線表示),則原始的最大流量與當(dāng)前最大流量的比值為 . 【答案】 【解析】建立空間直角坐標(biāo)系,如圖所示: 原始的最大流量是,設(shè)拋物線的方程為(),因?yàn)樵搾佄锞€過點(diǎn),所以,解得,所以
15、,即,所以當(dāng)前最大流量是,故原始的最大流量與當(dāng)前最大流量的比值是,所以答案應(yīng)填:. 【考點(diǎn)定位】1、定積分;2、拋物線的方程;3、定積分的幾何意義. 【名師點(diǎn)晴】本題主要考查的是定積分、拋物線的方程和定積分的幾何意義,屬于難題.解題時(shí)一定要抓住重要字眼“原始”和“當(dāng)前”,否則很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤.解本題需要掌握的知識(shí)點(diǎn)是定積分的幾何意義,即由直線,,和曲線所圍成的曲邊梯形的面積是. 6. 【2015天津理11】曲線 與直線 所圍成的封閉圖形的面積為 . 【答案】 【解析】在同一坐標(biāo)系內(nèi)作出兩個(gè)函數(shù)的圖象,解議程組得兩曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)為,由圖可知峽谷曲線所圍成的封閉圖
16、形的面積 . 【考點(diǎn)定位】定積分幾何意義與定積分運(yùn)算. 【名師點(diǎn)睛】本題主要考查定積分幾何意義與運(yùn)算能力.定積分的幾何意義體現(xiàn)數(shù)形結(jié)合的典型示范,既考查微積分的基本思想又考查了學(xué)生的作圖、識(shí)圖能力以及運(yùn)算能力. 三、解答題 1【2016高考新課標(biāo)1卷】(本小題滿分12分)已知函數(shù)有兩個(gè)零點(diǎn). (I)求a的取值范圍; (II)設(shè)x1,x2是的兩個(gè)零點(diǎn),證明:. 【答案】 試題解析;(Ⅰ). (i)設(shè),則,只有一個(gè)零點(diǎn). (ii)設(shè),則當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),.所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增. 又,,取滿足且,則 , 故存在兩個(gè)零點(diǎn). (iii)設(shè),由得或. 若,則,故當(dāng)
17、時(shí),,因此在上單調(diào)遞增.又當(dāng)時(shí),,所以不存在兩個(gè)零點(diǎn). 若,則,故當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),.因此在單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增.又當(dāng)時(shí),,所以不存在兩個(gè)零點(diǎn). 綜上,的取值范圍為. (Ⅱ)不妨設(shè),由(Ⅰ)知,,在上單調(diào)遞減,所以等價(jià)于,即. 由于,而,所以 . 設(shè),則. 所以當(dāng)時(shí),,而,故當(dāng)時(shí),. 從而,故. 考點(diǎn):導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用 【名師點(diǎn)睛】,對于含有參數(shù)的函數(shù)單調(diào)性、極值、零點(diǎn)問題,通常要根據(jù)參數(shù)進(jìn)行分類討論,要注意分類討論的原則:互斥、無漏、最簡;,解決函數(shù)不等式的證明問題的思路是構(gòu)造適當(dāng)?shù)暮瘮?shù),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性或極值破解. 2. 【2016高考山東理數(shù)】(本小題滿分13分)
18、 已知. (I)討論的單調(diào)性; (II)當(dāng)時(shí),證明對于任意的成立. 【答案】(Ⅰ)見解析;(Ⅱ)見解析 【解析】 試題分析:(Ⅰ)求的導(dǎo)函數(shù),對a進(jìn)行分類討論,求的單調(diào)性; (Ⅱ)要證對于任意的成立,即證,根據(jù)單調(diào)性求解. 試題解析: (Ⅰ)的定義域?yàn)椋? . 當(dāng), 時(shí),,單調(diào)遞增; ,單調(diào)遞減. 當(dāng)時(shí),. (1),, 當(dāng)或時(shí),,單調(diào)遞增; 當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減; (2)時(shí),,在內(nèi),,單調(diào)遞增; (3)時(shí),, 當(dāng)或時(shí),,單調(diào)遞增; 當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減. 綜上所述, 當(dāng)時(shí),函數(shù)在內(nèi)單調(diào)遞增,在內(nèi)單調(diào)遞減; 當(dāng)時(shí),在內(nèi)單調(diào)遞增,在內(nèi)單調(diào)遞減,在 內(nèi)單調(diào)遞增;
19、當(dāng)時(shí),在內(nèi)單調(diào)遞增; 當(dāng),在內(nèi)單調(diào)遞增,在內(nèi)單調(diào)遞減,在內(nèi)單調(diào)遞增. (Ⅱ)由(Ⅰ)知,時(shí), ,, 令,. 則, 由可得,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取得等號(hào). 又, 設(shè),則在單調(diào)遞減, 因?yàn)椋? 所以在上存在使得 時(shí),時(shí),, 所以函數(shù)在上單調(diào)遞增;在上單調(diào)遞減, 由于,因此,當(dāng)且僅當(dāng)取得等號(hào), 所以, 即對于任意的恒成立。 考點(diǎn):1.應(yīng)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、極值;2.分類討論思想. 【名師點(diǎn)睛】本題主要考查導(dǎo)數(shù)的計(jì)算、應(yīng)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性與極值、分類討論思想.本題覆蓋面廣,對考生計(jì)算能力要求較高,是一道難題.解答本題,準(zhǔn)確求導(dǎo)數(shù)是基礎(chǔ),恰當(dāng)分類討論是關(guān)鍵,易錯(cuò)點(diǎn)是分類討
20、論不全面、不徹底、不恰當(dāng),或因復(fù)雜式子變形能力差,而錯(cuò)漏百出.本題能較好的考查考生的邏輯思維能力、基本計(jì)算能力、分類討論思想等. 3.【2016高考江蘇卷】(本小題滿分16分) 已知函數(shù). 設(shè). (1)求方程的根; (2)若對任意,不等式恒成立,求實(shí)數(shù)的最大值; (3)若,函數(shù)有且只有1個(gè)零點(diǎn),求的值。 【答案】(1)①0 ②4(2)1 【解析】 試題解析:(1)因?yàn)椋? ①方程,即,亦即, 所以,于是,解得. ②由條件知. 因?yàn)閷τ诤愠闪?,且? 所以對于恒成立. 而,且, 所以,故實(shí)數(shù)的最大值為4. (2)因?yàn)楹瘮?shù)只有1個(gè)零點(diǎn),而, 所以0是函數(shù)的唯一
21、零點(diǎn). 因?yàn)?,又由知? 所以有唯一解. 令,則, 從而對任意,,所以是上的單調(diào)增函數(shù), 于是當(dāng),;當(dāng)時(shí),. 因而函數(shù)在上是單調(diào)減函數(shù),在上是單調(diào)增函數(shù). 下證. 若,則,于是, 又,且函數(shù)在以和為端點(diǎn)的閉區(qū)間上的圖象不間斷,所以在和之間存在的零點(diǎn),記為. 因?yàn)?,所以,又,所以與“0是函數(shù)的唯一零點(diǎn)”矛盾. 若,同理可得,在和之間存在的非0的零點(diǎn),矛盾. 因此,. 于是,故,所以. 考點(diǎn):指數(shù)函數(shù)、基本不等式、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)單調(diào)性及零點(diǎn) 【名師點(diǎn)睛】對于函數(shù)零點(diǎn)個(gè)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、草圖確定其中參數(shù)范圍.從圖象的最高點(diǎn)、最低點(diǎn),分析函數(shù)
22、的最值、極值;從圖象的對稱性,分析函數(shù)的奇偶性;從圖象的走向趨勢,分析函數(shù)的單調(diào)性、周期性等.但需注意探求與論證之間區(qū)別,論證是充要關(guān)系,要充分利用零點(diǎn)存在定理及函數(shù)單調(diào)性嚴(yán)格說明函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù). 4. 【2016高考天津理數(shù)】(本小題滿分14分) 設(shè)函數(shù),,其中 (I)求的單調(diào)區(qū)間; (II) 若存在極值點(diǎn),且,其中,求證:; (Ⅲ)設(shè),函數(shù),求證:在區(qū)間上的最大值不小于. 【答案】(Ⅰ)詳見解析(Ⅱ)詳見解析(Ⅲ)詳見解析 【解析】 試題分析:(Ⅰ)先求函數(shù)的導(dǎo)數(shù):,再根據(jù)導(dǎo)函數(shù)零點(diǎn)是否存在情況,分類討論:①當(dāng)時(shí),有恒成立,所以的單調(diào)增區(qū)間為.②當(dāng)時(shí),存在三個(gè)單調(diào)區(qū)間 試題
23、解析:(Ⅰ)解:由,可得. 下面分兩種情況討論: (1)當(dāng)時(shí),有恒成立,所以的單調(diào)遞增區(qū)間為. (2)當(dāng)時(shí),令,解得,或. 當(dāng)變化時(shí),,的變化情況如下表: + 0 - 0 + 單調(diào)遞增 極大值 單調(diào)遞減 極小值 單調(diào)遞增 所以的單調(diào)遞減區(qū)間為,單調(diào)遞增區(qū)間為,. (Ⅱ)證明:因?yàn)榇嬖跇O值點(diǎn),所以由(Ⅰ)知,且,由題意,得,即, 進(jìn)而. 又 ,且,由題意及(Ⅰ)知,存在唯一實(shí)數(shù)滿足 ,且,因此,所以; (Ⅲ)證明:設(shè)在區(qū)間上的最大值為,表示兩數(shù)的最大值.下面分三種情況同理: (1)當(dāng)時(shí),,由(Ⅰ)知,在區(qū)間上單調(diào)遞減,所以
24、在區(qū)間上的取值范圍為,因此 ,所以. (2)當(dāng)時(shí),,由(Ⅰ)和(Ⅱ)知,,, 所以在區(qū)間上的取值范圍為,因此 . 考點(diǎn):導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì)、證明不等式 【名師點(diǎn)睛】1.求可導(dǎo)函數(shù)單調(diào)區(qū)間的一般步驟 (1)確定函數(shù)f(x)的定義域(定義域優(yōu)先); (2)求導(dǎo)函數(shù)f′(x); (3)在函數(shù)f(x)的定義域內(nèi)求不等式f′(x)>0或f′(x)<0的解集. (4)由f′(x)>0(f′(x)<0)的解集確定函數(shù)f(x)的單調(diào)增(減)區(qū)間.若遇不等式中帶有參數(shù)時(shí),可分類討論求得單調(diào)區(qū)間. 2.由函數(shù)f(x)在(a,b)上的單調(diào)性,求參數(shù)范圍問題,
25、可轉(zhuǎn)化為f′(x)≥0(或f′(x)≤0)恒成立問題,要注意“=”是否可以取到. 5.(本小題滿分14分)設(shè)函數(shù)f(x)=(x-1)ex-kx2(k∈R). (1)當(dāng)k=1時(shí),求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間; (2)當(dāng)k∈時(shí),求函數(shù)f(x)在[0,k]上的最大值M. 【答案】(1)詳見解析 (2)詳見解析 【解析】(1)當(dāng)k=1時(shí), f(x)=(x-1)ex-x2,f′(x)=ex+(x-1)ex-2x=xex-2x=x(ex-2), 令f′(x)=0,得x1=0,x2=ln 2, 當(dāng)x變化時(shí),f′(x),f(x)的變化如下表: x (-∞,0) 0 (0,ln 2) l
26、n 2 (ln 2,+∞) f′(x) + 0 - 0 + f(x) 極大值 極小值 由表可知,函數(shù)f(x)的遞減區(qū)間為(0,ln 2),遞增區(qū)間為(-∞,0),(ln 2,+∞). (2)f′(x)=ex+(x-1)ex-2kx=xex-2kx=x(ex-2k), 令f′(x)=0,得x1=0,x2=ln(2k), 令g(k)=ln(2k)-k,k∈, 則g′(k)=-1=≥0, 所以g(k)在上單調(diào)遞增. 所以g(k)≤ln 2-1=ln 2-ln e<0. 從而ln(2k)<k,所以ln(2k)∈(0,k). 所以當(dāng)x∈(0,ln(2k)
27、)時(shí),f′(x)<0; 當(dāng)x∈(ln(2k),+∞)時(shí),f′(x)>0; 所以M=max{f(0),f(k)} =max{-1,(k-1)ek-k3}. 令h(k)=(k-1)ek-k3+1, 則h′(k)=k(ek-3k), 令φ(k)=ek-3k,則φ′(k)=ek-3≤e-3<0. 所以φ(k)在上單調(diào)遞減, 而·φ(1)=(e-3)<0, 所以存在x0∈使得φ(x0)=0,且當(dāng)k∈時(shí),φ(k)>0, 當(dāng)k∈(x0,1)時(shí),φ(k)<0, 所以φ(k)在上單調(diào)遞增,在(x0,1)上單調(diào)遞減. 因?yàn)?h(1)=0, 所以h(k)≥0在上恒成立,當(dāng)且僅當(dāng)k=1時(shí)取得
28、“=”. 綜上,函數(shù)f(x)在[0,k]上的最大值M=(k-1)ek-k3. 【考點(diǎn)定位】本題考查導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用,屬于拔高題 【名師點(diǎn)晴】本題主要考查的是利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的最值,屬于難題.解題時(shí)一定要抓住重要字眼“單調(diào)區(qū)間”,否則很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤.利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間的步驟:①確定函數(shù)的定義域;②對求導(dǎo);③令,解不等式得的范圍就是遞增區(qū)間,令,解不等式得的范圍就是遞減區(qū)間.求函數(shù)在上的最大值與最小值的步驟:①求函數(shù)在內(nèi)的極值;②將函數(shù)的各極值與端點(diǎn)處的函數(shù)值,比較,其中最大的一個(gè)是最大值,最小的一個(gè)是最小值. 6. 【2016高考新課標(biāo)3理數(shù)】設(shè)函數(shù),其中,記的
29、最大值為. (Ⅰ)求; (Ⅱ)求; (Ⅲ)證明. 【答案】(Ⅰ);(Ⅱ);(Ⅲ)見解析. 【解析】 試題分析:(Ⅰ)直接可求;(Ⅱ)分兩種情況,結(jié)合三角函數(shù)的有界性求出,但須注意當(dāng)時(shí)還須進(jìn)一步分為兩種情況求解;(Ⅲ)首先由(Ⅰ)得到,然后分,三種情況證明. 試題解析:(Ⅰ). (Ⅱ)當(dāng)時(shí), 因此,. ………4分 當(dāng)時(shí),將變形為. 令,則是在上的最大值,,,且當(dāng)時(shí),取得極小值,極小值為. 令,解得(舍去),. (Ⅲ)由(Ⅰ)得. 當(dāng)時(shí),. 當(dāng)時(shí),,所以. 當(dāng)時(shí),,所以. 考點(diǎn):1、三角恒等變換;2、導(dǎo)數(shù)的計(jì)算;3、三角函數(shù)的有界性. 【歸納總結(jié)】
30、求三角函數(shù)的最值通常分為兩步:(1)利用兩角和與差的三角公式、二倍角公式、誘導(dǎo)公式將解析式化為形如的形式;(2)結(jié)合自變量的取值范圍,結(jié)合正弦曲線與余弦曲線進(jìn)行求解. 7. 【2016高考浙江理數(shù)】(本小題15分)已知,函數(shù)F(x)=min{2|x?1|,x2?2ax+4a?2}, 其中min{p,q}= (I)求使得等式F(x)=x2?2ax+4a?2成立的x的取值范圍; (II)(i)求F(x)的最小值m(a); (ii)求F(x)在區(qū)間[0,6]上的最大值M(a). 【答案】(I);(II)(i);(ii). 【解析】 試題分析:(I)分別對和兩種情況討論,進(jìn)而可得使得
31、等式成立的的取值范圍;(II)(i)先求函數(shù),的最小值,再根據(jù)的定義可得的最小值;(ii)分別對和兩種情況討論的最大值,進(jìn)而可得在區(qū)間上的最大值. 試題解析:(I)由于,故 當(dāng)時(shí),, 當(dāng)時(shí),. 所以,使得等式成立的的取值范圍為 . (II)(i)設(shè)函數(shù),,則 ,, 所以,由的定義知,即 . (ii)當(dāng)時(shí), , 當(dāng)時(shí), . 所以, . 考點(diǎn):1、函數(shù)的單調(diào)性與最值;2、分段函數(shù);3、不等式. 【思路點(diǎn)睛】(I)根據(jù)的取值范圍化簡,即可得使得等式成立的的取值范圍;(II)(i)先求函數(shù)和的最小值,再根據(jù)的定義可得;(ii)根據(jù)的取值范圍求出的最大值,進(jìn)而可得.
32、8. 【2016高考新課標(biāo)2理數(shù)】(Ⅰ)討論函數(shù)的單調(diào)性,并證明當(dāng)時(shí),; (Ⅱ)證明:當(dāng)時(shí),函數(shù)有最小值.設(shè)的最小值為,求函數(shù)的值域. 【答案】(Ⅰ)詳見解析;(Ⅱ). 【解析】 試題分析:(Ⅰ)先求定義域,用導(dǎo)數(shù)法求函數(shù)的單調(diào)性,當(dāng)時(shí),證明結(jié)論;(Ⅱ)用導(dǎo)數(shù)法求函數(shù)的最值,在構(gòu)造新函數(shù),又用導(dǎo)數(shù)法求解. (II) 由(I)知,單調(diào)遞增,對任意 因此,存在唯一使得即, 當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減; 當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增. 因此在處取得最小值,最小值為 于是,由單調(diào)遞增 所以,由得 因?yàn)閱握{(diào)遞增,對任意存在唯一的 使得所以的值域是 綜上,當(dāng)時(shí),有,的值域是 考點(diǎn): 函數(shù)的
33、單調(diào)性、極值與最值. 【名師點(diǎn)睛】求函數(shù)單調(diào)區(qū)間的步驟: (1)確定函數(shù)f(x)的定義域; (2)求導(dǎo)數(shù)f′(x); (3)由f′(x)>0(f′(x)<0)解出相應(yīng)的x的范圍. 當(dāng)f′(x)>0時(shí),f(x)在相應(yīng)的區(qū)間上是增函數(shù);當(dāng)f′(x)<0時(shí),f(x)在相應(yīng)的區(qū)間上是減函數(shù),還可以列表,寫出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間. 注意:求函數(shù)最值時(shí),不可想當(dāng)然地認(rèn)為極值點(diǎn)就是最值點(diǎn),要通過認(rèn)真比較才能下結(jié)論;另外注意函數(shù)最值是個(gè)“整體”概念,而極值是個(gè)“局部”概念. 9【2016年高考北京理數(shù)】(本小題13分) 設(shè)函數(shù),曲線在點(diǎn)處的切線方程為, (1)求,的值; (2)求的單調(diào)區(qū)間.
34、【答案】(Ⅰ),;(2)的單調(diào)遞增區(qū)間為. 【解析】 試題分析:(1)根據(jù)題意求出,根據(jù),,求,的值; (2)由題意知判斷,即判斷的單調(diào)性,知,即,由此求得的單調(diào)區(qū)間. 故是在區(qū)間上的最小值, 從而. 綜上可知,,,故的單調(diào)遞增區(qū)間為. 考點(diǎn):導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用. 【名師點(diǎn)睛】用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性時(shí),首先應(yīng)確定函數(shù)的定義域,然后在函數(shù)的定義域內(nèi),通過討論導(dǎo)數(shù)的符號(hào),來判斷函數(shù)的單調(diào)區(qū)間.在對函數(shù)劃分單調(diào)區(qū)間時(shí),除了必須確定使導(dǎo)數(shù)等于0的點(diǎn)外,還要注意定義區(qū)間內(nèi)的間斷點(diǎn). 10. 【2016年高考四川理數(shù)】(本小題滿分14分) 設(shè)函數(shù)f(x)=ax2-a-lnx,其中a ∈R.
35、 (Ⅰ)討論f(x)的單調(diào)性; (Ⅱ)確定a的所有可能取值,使得在區(qū)間(1,+∞)內(nèi)恒成立(e=2.718…為自然對數(shù)的底數(shù)). 【答案】(Ⅰ)當(dāng)時(shí),<0,單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),>0,單調(diào)遞增;(Ⅱ). 【解析】 試題解析:(I) <0,在內(nèi)單調(diào)遞減. 由=0,有. 此時(shí),當(dāng)時(shí),<0,單調(diào)遞減; 當(dāng)時(shí),>0,單調(diào)遞增. (II)令=,=. 則=. 而當(dāng)時(shí),>0, 所以在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增. 又由=0,有>0, 從而當(dāng)時(shí),>0. 當(dāng),時(shí),=. 故當(dāng)>在區(qū)間內(nèi)恒成立時(shí),必有. 當(dāng)時(shí),>1. 由(I)有,從而, 所以此時(shí)>在區(qū)間內(nèi)不恒成立. 當(dāng)時(shí),令, 當(dāng)時(shí),,
36、 因此,在區(qū)間單調(diào)遞增. 又因?yàn)?,所以?dāng)時(shí), ,即 恒成立. 綜上,. 考點(diǎn):導(dǎo)數(shù)的計(jì)算、利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)性,最值、解決恒成立問題. 【名師點(diǎn)睛】本題考查導(dǎo)數(shù)的計(jì)算、利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)性,最值、解決恒成立問題,考查學(xué)生的分析問題解決問題的能力和計(jì)算能力.求函數(shù)的單調(diào)性,基本方法是求,解方程,再通過的正負(fù)確定的單調(diào)性;要證明函數(shù)不等式,一般證明的最小值大于0,為此要研究函數(shù)的單調(diào)性.本題中注意由于函數(shù)有極小值沒法確定,因此要利用已經(jīng)求得的結(jié)論縮小參數(shù)取值范圍.比較新穎,學(xué)生不易想到.有一定的難度. 11. 【2014安徽理18】(本小題滿分12分) 設(shè)函數(shù),其中. (1)
37、討論在其定義域上的單調(diào)性; (2) 當(dāng)時(shí),求取得最大值和最小值時(shí)的的值. 【答案】(1)在和內(nèi)單調(diào)遞減,在內(nèi)單調(diào)遞增;(2)所以當(dāng)時(shí),在處取得最小值;當(dāng)時(shí),在和處同時(shí)取得最小只;當(dāng)時(shí),在處取得最小值. 【解析】 試題分析:(1)對原函數(shù)進(jìn)行求導(dǎo),,令,解得,當(dāng)或時(shí);從而得出,當(dāng)時(shí),.故在和內(nèi)單調(diào)遞減,在內(nèi)單調(diào)遞增.(2)依據(jù)第(1)題,對進(jìn)行討論,①當(dāng)時(shí),,由(1)知,在上單調(diào)遞增,所以在和處分別取得最小值和最大值.②當(dāng)時(shí),.由(1)知,在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,因此在處取得最大值.又,所以當(dāng)時(shí),在處取得最小值;當(dāng)時(shí),在和處同時(shí)取得最小只;當(dāng)時(shí),在處取得最小值. 試題解析:(1)的
38、定義域?yàn)?,.令,得,所以.?dāng)或時(shí);當(dāng)時(shí),.故在和內(nèi)單調(diào)遞減,在內(nèi)單調(diào)遞增. (2) 因?yàn)?,所以? ①當(dāng)時(shí),,由(1)知,在上單調(diào)遞增,所以在和處分別取得最小值和最大值.②當(dāng)時(shí),.由(1)知,在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,因此在處取得最大值.又,所以當(dāng)時(shí),在處取得最小值;當(dāng)時(shí),在和處同時(shí)取得最小只;當(dāng)時(shí),在處取得最小值. 考點(diǎn):1.含參函數(shù)的單調(diào)性;2.含參函數(shù)的最值求解. 【名師點(diǎn)睛】含參函數(shù)的單調(diào)性求解步驟如下:第一步,求函數(shù)的定義域;第二步,求導(dǎo)函數(shù);第三步,以導(dǎo)函數(shù)的零點(diǎn)存在性進(jìn)行討論;第四步,當(dāng)導(dǎo)函數(shù)存在多個(gè)零點(diǎn)時(shí),討論它們的大小關(guān)系及區(qū)間位置關(guān)系;第五步,畫出導(dǎo)函數(shù)的同號(hào)函數(shù)草
39、圖,從而判斷其導(dǎo)函數(shù)的符號(hào);第六步,根據(jù)第五步的草圖列出,隨變化的情況表,寫出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;第七步,綜合上述討論的情形,完整地寫出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間. 12. 【2014北京理18】(本小題13分)已知函數(shù)f(x)=xcos x-sin x,. (1)求證:f(x)≤0; (2)若對恒成立,求a的最大值與b的最小值. 分析:(1)先求出導(dǎo)函數(shù)f′(x),利用導(dǎo)函數(shù)在上的符號(hào)判斷f(x)在上的單調(diào)性,并求 出其最大值,即可證得結(jié)論;(2)根據(jù)x>0,將不等式轉(zhuǎn)化為整式不等式,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為 與0的大小關(guān)系,注意對參數(shù)c的取值要分c≤0,c≥1和0<c<1三種 情況進(jìn)行分類討論,然后利用邊
40、界值求出a的最大值與b的最小值. 解析:(1)證明:由f(x)=xcos x-sin x得f′(x)=cos x-xsin x-cos x=-xsin x. 因?yàn)樵趨^(qū)間上f′(x)=-xsin x<0,所以f(x)在區(qū)間上單調(diào)遞減. 從而f(x)≤f(0)=0. (2)解:當(dāng)x>0時(shí),“”等價(jià)于“sin x-ax>0”;“”等價(jià)于“sin x-bx<0”. 令g(x)=sin x-cx,則g′(x)=cos x-c. 當(dāng)c≤0時(shí),g(x)>0對任意恒成立. 當(dāng)c≥1時(shí),因?yàn)閷θ我?,g′(x)=cos x-c<0, 所以g(x)在區(qū)間上單調(diào)遞減. 從而g(x)<g(0)=0對任
41、意恒成立. 當(dāng)0<c<1時(shí),存在唯一的使得g′(x0)=cos x0-c=0. g(x)與g′(x)在區(qū)間上的情況如下: x (0,x0) x0 \a\vs4\al\co1(x0,\f(π2)) g′(x) + 0 - g(x) 因?yàn)間(x)在區(qū)間[0,x0]上是增函數(shù), 所以g(x0)>g(0)=0. 進(jìn)一步,“g(x)>0對任意恒成立”當(dāng)且僅當(dāng),即. 綜上所述,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),g(x)>0對任意恒成立;當(dāng)且僅當(dāng)c≥1時(shí),g(x)<0對任意 恒成立. 所以,若對任意恒成立,則a的最大值為,b的最小值為1. 考點(diǎn)定位:本題考點(diǎn)為導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用,利用導(dǎo)數(shù)工
42、具研究函數(shù),主要考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、 最值,本題還涉及構(gòu)造函數(shù),利用構(gòu)造的函數(shù)解決問題. 【名師點(diǎn)睛】本題本題考點(diǎn)為導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用,本題屬于中偏難問題,學(xué)生解答有一定的困難,分兩步,第 一步為利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)單調(diào)性,進(jìn)而求最值,利用最值證明不等式,這是一步常規(guī)題,容易入手容易 得分,但第二步構(gòu)造函數(shù)解題較難,近幾年高考在導(dǎo)數(shù)命題上難度較大,命題方向也較多,常常要構(gòu)造 函數(shù),思維巧妙,有選拔優(yōu)秀學(xué)生的功能. 13. 【2014福建,理20】(本小題滿分14分) 已知函數(shù)(為常數(shù))的圖象與軸交于點(diǎn),曲線在點(diǎn)處 的切線斜率為-1. (I)求的值及函數(shù)的極值; (II)證明:
43、當(dāng)時(shí),; (III)證明:對任意給定的正數(shù),總存在,使得當(dāng),恒有. 【答案】(I),極值參考解析;(II)參考解析;(III)參考解析 【解析】 試題解析:解法一:(I)由,得.又,得.所以.令,得.當(dāng)時(shí), 單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí), 單調(diào)遞增.所以當(dāng)時(shí), 取得極小值,且極小值為無極大值. (II)令,則.由(I)得,故在R上單調(diào)遞增,又,因此,當(dāng)時(shí), ,即. (III)①若,則.又由(II)知,當(dāng)時(shí), .所以當(dāng)時(shí), .取,當(dāng)時(shí),恒有. ②若,令,要使不等式成立,只要成立.而要使成立,則只要,只要成立.令,則.所以當(dāng)時(shí), 在內(nèi)單調(diào)遞增.取,所以在內(nèi)單調(diào)遞增.又.易知.所以.即存在,當(dāng)時(shí),恒
44、有. 綜上,對任意給定的正數(shù)c,總存在,當(dāng)時(shí),恒有. 解法三: (I)同解法一. (II)同解法一. (III)首先證明當(dāng)時(shí),恒有.證明如下:令則.由(II)知,當(dāng)時(shí), .從而在單調(diào)遞減,所以即.取,當(dāng)時(shí),有.因此,對任意給定的正數(shù),總存在,當(dāng)時(shí),恒有. 注:對c的分類不同有不同的方式,只要解法正確,均相應(yīng)給分. 考點(diǎn):1.函數(shù)的極值.2.構(gòu)建新函數(shù)證明不等式.3.開放性題.4.導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用.5.運(yùn)算能力.6.分類討論的數(shù)學(xué)思想. 【名師點(diǎn)睛】本題把導(dǎo)數(shù)的幾何意義、極值、不等式證明結(jié)合在一起考查,綜合性強(qiáng),難度大,后兩問涉及到不等式證明,利用導(dǎo)數(shù)證明不等式是近幾年高考的一個(gè)熱點(diǎn)
45、,解決此類問題的基本思路是構(gòu)造適當(dāng)?shù)暮瘮?shù),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性和極值破解. 14. 【2014廣東理21】(本小題滿分14分)設(shè)函數(shù),其中. (1)求函數(shù)的定義域(用區(qū)間表示); (2)討論函數(shù)在上的單調(diào)性; (3)若,求上滿足條件的的集合(用區(qū)間表示). 【答案】(1); (2) 函數(shù)在,上單調(diào)遞增, 在,上單調(diào)遞減; (3) . 【解析】(1)可知, , 或, 或, 或, 或或, 所以函數(shù)的定義域?yàn)? ; (2), 由得,即, 或,結(jié)合定義域知或, 所以函數(shù)在,上單調(diào)遞增, 在,上單調(diào)遞減; (3)由得, , , , 或或或, ,,
46、, ,, 結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性知的解集為 . 【考點(diǎn)定位】本題以復(fù)合函數(shù)為載體,考查函數(shù)的定義域.單調(diào)區(qū)間以及不等式的求解,從中滲透了二次不等式的求解,在求定義域時(shí)考查了分類討論思想,以及利用作差法求解不等式的問題,綜合性強(qiáng),屬于難題. 【名師點(diǎn)晴】本題主要考查的是函數(shù)的定義域、函數(shù)的單調(diào)區(qū)間和解不等式,屬于難題.解題時(shí)一定要抓住重要字眼“單調(diào)性”和“用區(qū)間表示”,否則很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤.利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間的步驟:①確定函數(shù)的定義域;②對求導(dǎo);③令,解不等式得的范圍就是遞增區(qū)間,令,解不等式得的范圍就是遞減區(qū)間. 15. 【2014年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試湖北卷22】(本題滿分
47、14分) 為圓周率,為自然對數(shù)的底數(shù). (1)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間; (2)求,,,,,這6個(gè)數(shù)中的最大數(shù)與最小數(shù); (3)將,,,,,這6個(gè)數(shù)按從小到大的順序排列,并證明你的結(jié)論. 【答案】(1)單調(diào)增區(qū)間為,單調(diào)減區(qū)間為;(2)最大數(shù)為,最小數(shù)為;(3),,,,,. 【解析】 試題分析:(1)先求函數(shù)的定義域,用導(dǎo)數(shù)法求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(2)利用(1)的結(jié)論結(jié)合函數(shù)根據(jù)函數(shù)、、的性質(zhì),確定,,,,,這6個(gè)數(shù)中的最大數(shù)與最小數(shù);(3)由(1),(2)的結(jié)論只需比較與和與的大小,時(shí),,即,在上式中,令,又,則,即得,整理得,估算的值,比較與3的大小,從而確定與
48、的大小關(guān)系,再根據(jù),確定與的大小關(guān)系,最后確定6個(gè)數(shù)從小到大的順序. (2)因?yàn)?,所以,,即,? 于是根據(jù)函數(shù)、、在定義域上單調(diào)遞增, 所以,, 故這6個(gè)數(shù)的最大數(shù)在與之中,最小數(shù)在與之中, 由及(1)的結(jié)論得,即, 由得,所以, 由得,所以, 綜上,6個(gè)數(shù)中的最大數(shù)為,最小數(shù)為. (3)由(2)知,,,又由(2)知,, 故只需比較與和與的大小, 由(1)知,當(dāng)時(shí),,即, 在上式中,令,又,則,即得① 由①得,, 即,亦即,所以, 又由①得,,即,所以, 綜上所述,,即6個(gè)數(shù)從小到大的順序?yàn)?,,,,? 考點(diǎn):導(dǎo)數(shù)法求函數(shù)的單調(diào)性、單調(diào)區(qū)間,對數(shù)函數(shù)的性質(zhì)
49、,比較大小. 【名師點(diǎn)睛】作為一道壓軸大題,以函數(shù)作為主線,重點(diǎn)考查導(dǎo)數(shù)在研究函數(shù)的單調(diào)性與極值中的應(yīng)用,其解題思路為:第一問直接對函數(shù)進(jìn)行求導(dǎo)并分別令導(dǎo)數(shù)大于0、小于0即可求出相應(yīng)的單調(diào)區(qū)間;第二問 運(yùn)用函數(shù)、、在定義域上單調(diào)性及(1)的結(jié)論構(gòu)造不等式逐個(gè)進(jìn)行比較,確定出其最大的數(shù)和最小的數(shù)即可;第三問合理地運(yùn)用第一問的結(jié)論,運(yùn)用賦值法建立不等關(guān)系,進(jìn)而判斷其大小關(guān)系即可. 16. 【2014湖南理22】已知常數(shù),函數(shù). (1)討論在區(qū)間上的單調(diào)性; (2)若存在兩個(gè)極值點(diǎn),且,求的取值范圍. 【答案】(1)詳見解析 (2) 【解析】 試題分析:(1)首先對函數(shù)求導(dǎo)并化簡得
50、到導(dǎo)函數(shù),導(dǎo)函數(shù)的分母恒大于0,分子為含參的二次函數(shù),故討論分子的符號(hào),確定導(dǎo)函數(shù)符號(hào)得到原函數(shù)的單調(diào)性,即分和得到導(dǎo)函數(shù)分子大于0和小于0的解集進(jìn)而得到函數(shù)的單調(diào)性. (2)利用第(1)可得到當(dāng)時(shí),導(dǎo)數(shù)等于0有兩個(gè)根,根據(jù)題意即為兩個(gè)極值點(diǎn),首先導(dǎo)函數(shù)等于0的兩個(gè)根必須在原函數(shù)的可行域內(nèi),把關(guān)于的表達(dá)式帶入,得到關(guān)于的不等式,然后利用導(dǎo)函數(shù)討論的取值范圍使得成立.即可解決該問題. 試題解析:(1)對函數(shù)求導(dǎo)可得 ,因?yàn)?所以當(dāng)時(shí),即時(shí),恒成立,則函數(shù)在單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí), ,則函數(shù)在區(qū)間單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增的. (2)函數(shù)的定義域?yàn)?由(1)可得當(dāng)時(shí),,則 ,即,則為函數(shù)的兩個(gè)極值點(diǎn),
51、代入可得 = 令,令,由知: 當(dāng)時(shí),, 當(dāng)時(shí),, 當(dāng)時(shí),,對求導(dǎo)可得,所以函數(shù)在上單調(diào)遞減,則,即不符合題意. 當(dāng)時(shí), ,對求導(dǎo)可得,所以函數(shù)在上單調(diào)遞減,則,即恒成立, 綜上的取值范圍為. 【考點(diǎn)定位】利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì) 【名師點(diǎn)睛】本題主要考查學(xué)生對含有參數(shù)的函數(shù)的單調(diào)性及極值的判斷,考查利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性及求極值的能力,考查分類討論思想及轉(zhuǎn)化劃歸思想的運(yùn)用和運(yùn)算能力,邏輯性綜合性強(qiáng),屬難題.1.函數(shù)的單調(diào)性在(a,b)內(nèi)可導(dǎo)函數(shù)f(x),f′(x)在(a,b)任意子區(qū)間內(nèi)都不恒等于0. f′(x)≥0?f(x)在(a,b)上為增函數(shù). f′(x)≤0?f(x)
52、在(a,b)上為減函數(shù). 2.函數(shù)的極值(1)函數(shù)的極小值:函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x=a的函數(shù)值f(a)比它在點(diǎn)x=a附近其它點(diǎn)的函數(shù)值都小,f′(a)=0,而且在點(diǎn)x=a附近的左側(cè)f′(x)<0,右側(cè)f′(x)>0,則點(diǎn)a叫做函數(shù)y=f(x)的極小值點(diǎn),f(a)叫做函數(shù)y=f(x)的極小值.(2)函數(shù)的極大值:函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x=b的函數(shù)值f(b)比它在點(diǎn)x=b附近的其他點(diǎn)的函數(shù)值都大,f′(b)=0,而且在點(diǎn)x=b附近的左側(cè)f′(x)>0,右側(cè)f′(x)<0,則點(diǎn)b叫做函數(shù)y=f(x)的極大值點(diǎn),f(b)叫做函數(shù)y=f(x)的極大值.極小值點(diǎn),極大值點(diǎn)統(tǒng)稱為極值點(diǎn),極大值和極小值統(tǒng)稱為
53、極值. 3.函數(shù)的最值(1)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù)的函數(shù)f(x)在[a,b]上必有最大值與最小值.(2)若函數(shù)f(x)在[a,b]上單調(diào)遞增,則f(a)為函數(shù)的最小值,f(b)為函數(shù)的最大值;若函數(shù)f(x)在[a,b]上單調(diào)遞減,則f(a)為函數(shù)的最大值,f(b)為函數(shù)的最小值. 4.重難點(diǎn)剖析:(1)f′(x)>0與f(x)為增函數(shù)的關(guān)系:f′(x)>0能推出f(x)為增函數(shù),但反之不一定.如函數(shù)f(x)=x3在(-∞,+∞)上單調(diào)遞增,但f′(x)≥0,所以f′(x)>0是f(x)為增函數(shù)的充分 不必要條件.(2)可導(dǎo)函數(shù)的極值點(diǎn)必須是導(dǎo)數(shù)為0的點(diǎn),但導(dǎo)數(shù)為0的點(diǎn)不一定是極值點(diǎn),即
54、f′(x0)=0是可導(dǎo)函數(shù)f(x)在x=x0處取得極值的必要不充分條件.例如函數(shù)y=x3在x=0處有y′|x=0=0,但x=0不是極值點(diǎn).此外,函數(shù)不可導(dǎo)的點(diǎn)也可能是函數(shù)的極值點(diǎn). (3)可導(dǎo)函數(shù)的極值表示函數(shù)在一點(diǎn)附近的情況,是在局部對函數(shù)值的比較;函數(shù)的最值是表示函數(shù)在一個(gè)區(qū)間上的情況,是對函數(shù)在整個(gè)區(qū)間上的函數(shù)值的比較. 17. 【2014江蘇理19】(滿分16分)已知函數(shù),其中是自然對數(shù)的底數(shù). (1)證明:是上的偶函數(shù); (2)若關(guān)于的不等式在上恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍; (3)已知正數(shù)滿足:存在,使得成立,試比較與的大小,并證明你的結(jié)論. 【答案】(1)證明見解析;(2)
55、;(3)當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),. 【解析】 (3)由題意,不等式在上有解,由得,記,,顯然,當(dāng)時(shí),(因?yàn)椋?,故函?shù)在上增函數(shù),,于是在上有解,等價(jià)于,即.考察函數(shù),,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),即在上是增函數(shù),在上是減函數(shù),又,,,所以當(dāng)時(shí),,即,,當(dāng)時(shí),,,即,,因此當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),. 【考點(diǎn)定位】(1)偶函數(shù)的判斷;(2)不等式恒成立問題與函數(shù)的交匯;(3)導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的單調(diào)性,比較大?。? 【名師點(diǎn)晴】解決含參數(shù)問題及不等式問題中的兩個(gè)轉(zhuǎn)化 1.利用導(dǎo)數(shù)解決含有參數(shù)的單調(diào)性問題可將問題轉(zhuǎn)化為不等式恒成立問題,要注意分類討論和數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用. 2.將不等式的證明、方程根的個(gè)數(shù)的
56、判定轉(zhuǎn)化為函數(shù)的單調(diào)性、極值問題處理. 18. 【2014遼寧理21】(本小題滿分12分) 已知函數(shù),. 證明:(Ⅰ)存在唯一,使; (Ⅱ)存在唯一,使,且對(1)中的. 【答案】(Ⅰ)詳見解析;(Ⅱ) 詳見解析. 【解析】 試題分析:(Ⅰ)當(dāng)時(shí),,函數(shù)在上為減函數(shù),又,所以存在唯一,使.(Ⅱ)考慮函數(shù),令,則時(shí),, 記,則 ,有(Ⅰ)得,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),.在上是增函數(shù),又,從而當(dāng)時(shí),,所以在上無零點(diǎn).在上是減函數(shù),又,存在唯一的 ,使.所以存在唯一的使.因此存在唯一的,使.因?yàn)楫?dāng)時(shí),,故與有相同的零點(diǎn),所以存在唯一的,使.因,所以,即命題得證. 試題解析:(Ⅰ)當(dāng)時(shí),,函數(shù)在
57、上為減函數(shù),又,所以存在唯一,使. (Ⅱ)考慮函數(shù), 令,則時(shí),, 記,則 , 因,所以 考點(diǎn):1.零點(diǎn)唯一性的判斷;2.函數(shù)的單調(diào)性的應(yīng)用. 【名師點(diǎn)睛】本題考查應(yīng)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì)、零點(diǎn)唯一性的判斷、不等式的證明等.解答本題的主要困難是構(gòu)造函數(shù),并進(jìn)一步應(yīng)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性等. 本題是一道能力題,屬于難題.在考查應(yīng)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì)、零點(diǎn)唯一性的判斷、不等式的證明等基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法的同時(shí),考查考生的計(jì)算能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)分析問題解決問題的能力,考查轉(zhuǎn)化與化歸思想想. 19. 【2014全國1理21】(12分)設(shè)函數(shù),曲線在點(diǎn)處的切線方程為 (I)求 (II)證
58、明: 【答案】(I);(II)詳見解析. 【解析】 試題解析:(I)函數(shù)的定義域?yàn)椋? 由題意可得,.故. (II)由(I)知,,從而等價(jià)于,設(shè)函數(shù),則.所以當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),.故在遞減,在遞增,從而在的最小值為.設(shè),則.所以當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),.故在遞增,在遞減,從而在的最大值為.綜上,當(dāng)時(shí),,即. 【考點(diǎn)定位】1、導(dǎo)數(shù)的幾何意義;2、利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性;3、利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值. 【名師點(diǎn)睛】本題主要靠導(dǎo)數(shù)的幾何意義、不等式的證明,考查分類討論思想,意在考查考生的邏輯思維能力及分析問題、解決問題的能力.導(dǎo)函數(shù)解答題中貫穿始終的數(shù)學(xué)思想方法,在含有參數(shù)的試題中分類與整合思想是必要的
59、,解題時(shí)常把不等式問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值問題,把方程的根轉(zhuǎn)化為函數(shù)的零點(diǎn)等. 20. 【2014全國卷2理21】(本小題滿分12分) 已知函數(shù)=. (Ⅰ)討論的單調(diào)性; (Ⅱ)設(shè),當(dāng)時(shí),,求的最大值; (Ⅲ)已知,估計(jì)ln2的近似值(精確到0.001) (2)當(dāng)時(shí),若滿足,即時(shí),,而, 因此當(dāng)時(shí),, 綜上,的最大值為2. (Ⅲ)由(Ⅱ)知,, 當(dāng)時(shí),,; 當(dāng)時(shí),,, ,所以的近似值為. 【考點(diǎn)定位】1. 利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性;2. 利用導(dǎo)數(shù)證明不等式. 【名師點(diǎn)睛】本題考查利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的的單調(diào)性、切線、函數(shù)的值域,等價(jià)轉(zhuǎn)化,綜合性強(qiáng),屬于難題,第二問,需利用對數(shù)
60、函數(shù)的單調(diào)性將不等式進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)化后,再利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、最值即可.第三問,要求適當(dāng)?shù)姆趴s與估值,要求學(xué)生有較強(qiáng)的推理能力和計(jì)算能力. 21. 【2014陜西理21】(本小題滿分14分) 設(shè)函數(shù),其中是的導(dǎo)函數(shù). (1) ,求的表達(dá)式; (2) 若恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍; (3)設(shè),比較與的大小,并加以證明. 【答案】(1);(2);(3),證明見解析. 【解析】 試題分析:(1)易得,且有,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),由,得,所以數(shù)列是以為首項(xiàng),以1為公差的等差數(shù)列,繼而得,經(jīng)檢驗(yàn),所以; (2) 在范圍內(nèi)恒成立,等價(jià)于成立,令 ,即成立,,令,得,分和兩種情況
61、討論,分別求出的最小值,繼而求出的取值范圍; (3)由題設(shè)知:,,比較結(jié)果為:,證明如下:上述不等式等價(jià)于 在(2)中取,可得,令,則,即,使用累加法即可證明結(jié)論. 試題解析:,, (1) ,,,,即,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào) 當(dāng)時(shí), 當(dāng)時(shí) ,,即 數(shù)列是以為首項(xiàng),以1為公差的等差數(shù)列 當(dāng)時(shí), (2)在范圍內(nèi)恒成立,等價(jià)于成立 令,即恒成立, 令,即,得 當(dāng)即時(shí),在上單調(diào)遞增 所以當(dāng)時(shí),在上恒成立; 當(dāng)即時(shí),在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減, 所以 設(shè) 因?yàn)椋?,即,所以函?shù)在上單調(diào)遞減 所以,即 所以不恒成立 綜上所述,實(shí)數(shù)的取值范
62、圍為 (3)由題設(shè)知:, 比較結(jié)果為: 證明如下: 上述不等式等價(jià)于 在(2)中取,可得 令,則,即 故有 上述各式相加可得: 結(jié)論得證. 考點(diǎn):等差數(shù)列的判斷及通項(xiàng)公式;函數(shù)中的恒成立問題;不等式的證明. 【名師點(diǎn)晴】本題主要考查的是等差數(shù)列的判斷及通項(xiàng)公式;函數(shù)中的恒成立問題;不等式的證明和利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,屬于難題.解題時(shí)一定要抓住重要條件“”,逐步推到才能得到的表達(dá)式,對于第(2)問可構(gòu)造新函數(shù),即恒成立,討論其單調(diào)性即可得到所要求的結(jié)果;第(3)問實(shí)際上是一個(gè)累加的過程 22. 【2014高考重慶理第20題】(本小題滿分12分,(Ⅰ)小
63、問4分,(Ⅱ)小問3分,(Ⅲ)小問5分) 已知函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)為偶函數(shù),且曲線在點(diǎn)處的切線的斜率為. (Ⅰ)確定的值; (Ⅱ)若,判斷的單調(diào)性; (Ⅲ)若有極值,求的取值范圍. 【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)增函數(shù);(Ⅲ). 【解析】 試題解析: 解:(Ⅰ)對求導(dǎo)得,由為偶函數(shù),知, 即,因,所以 又,故. (Ⅱ)當(dāng)時(shí),,那么 故在上為增函數(shù). (Ⅲ)由(Ⅰ)知,而,當(dāng)時(shí)等號(hào)成立. 下面分三種情況進(jìn)行討論. 當(dāng)時(shí),對任意,此時(shí)無極值; 當(dāng)時(shí),對任意,此時(shí)無極值; 當(dāng)時(shí),令,注意到方程有兩根, 即有兩個(gè)根或. 當(dāng)時(shí),;又當(dāng)時(shí),從而在處取得極小值. 綜上,若有極值
64、,則的取值范圍為. 考點(diǎn):1、導(dǎo)數(shù)的幾何意義及導(dǎo)數(shù)在研究函數(shù)性質(zhì)中的應(yīng)用;2、分類討論的思想. 【名師點(diǎn)睛】本題考查利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的的單調(diào)性、切線、函數(shù)的值域,等價(jià)轉(zhuǎn)化,綜合性強(qiáng),屬于較難題,第二問,需用基本不等式判斷導(dǎo)數(shù)的符號(hào),再利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性即可.第三問,要注意分類計(jì)論,要求學(xué)生有較強(qiáng)的推理能力和計(jì)算能力. 23 【2015安徽理21】(本小題滿分13分) 設(shè)函數(shù). (Ⅰ)討論函數(shù)在內(nèi)的單調(diào)性并判斷有無極值,有極值時(shí)求出極值; (Ⅱ)記,求函數(shù)在上的最大值D; (Ⅲ)在(Ⅱ)中,取,求滿足時(shí)的最大值. 【答案】(Ⅰ)極小值為;(Ⅱ);
65、(Ⅲ)1. 【解析】 試題分析:(Ⅰ)將代入為,. 求導(dǎo)得,.因?yàn)?,所?按的范圍分三種情況進(jìn)行討論:①當(dāng)時(shí),函數(shù)單調(diào)遞增,無極值.②當(dāng)時(shí),函數(shù)單調(diào)遞減,無極值.③當(dāng),在內(nèi)存在唯一的,使得.時(shí),函數(shù)單調(diào)遞減;時(shí),函數(shù)單調(diào)遞增.因此,,時(shí),函數(shù)在處有極小值.(Ⅱ)當(dāng)時(shí),依據(jù)絕對值不等式可知,從而能夠得出函數(shù)在上的最大值為.(Ⅲ)當(dāng),即,此時(shí),從而.依據(jù)式子特征取,則,并且.由此可知,滿足條件的最大值為1. (Ⅱ)時(shí),, 當(dāng)時(shí),取,等號(hào)成立, 當(dāng)時(shí),取,等號(hào)成立, 由此可知,函數(shù)在上的最大值為. (Ⅲ),即,此時(shí),從而. 取
66、,則,并且. 由此可知,滿足條件的最大值為1. 【考點(diǎn)定位】1.函數(shù)的單調(diào)性、極值與最值;2.絕對值不等式的應(yīng)用. 【名師點(diǎn)睛】函數(shù)、導(dǎo)數(shù)解答題中貫穿始終的是數(shù)學(xué)思想方法,在含有參數(shù)的試題中,分類與整合思想是必要的,由于是函數(shù)問題,所以函數(shù)思想、數(shù)形結(jié)合思想也是必要的,把不等式問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)最值問題、把方程的根轉(zhuǎn)化為函數(shù)零點(diǎn)問題等,轉(zhuǎn)化與化歸思想也起著同樣的作用,解決函數(shù)、導(dǎo)數(shù)的解答題要充分注意數(shù)學(xué)思想方法的應(yīng)用. 24. 【2015北京理18】(本小題13分)已知函數(shù). (Ⅰ)求曲線在點(diǎn)處的切線方程; (Ⅱ)求證:當(dāng)時(shí),; (Ⅲ)設(shè)實(shí)數(shù)使得對恒成立,求的最大值. 【答案】(Ⅰ),(Ⅱ)證明見解析,(Ⅲ)的最大值為2. 【解析】 試題解析:(Ⅰ),曲線在點(diǎn)處的切線方程為; (Ⅱ)當(dāng)時(shí),,即不等式,對成立,設(shè),則,當(dāng)時(shí),,故在(0,1)上為增函數(shù),則,因此對,成立; (Ⅲ)使成立,,等價(jià)于,;, 當(dāng)時(shí),,函數(shù)在(0,1)上位增函數(shù),,符合題意; 當(dāng)時(shí),令, - 0 + 極小值 ,顯然不成立, 綜上所述可知:的
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