高考數(shù)學(xué)基礎(chǔ)突破 導(dǎo)數(shù)與積分(打包9套).zip
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2017年高考數(shù)學(xué)基礎(chǔ)突破——導(dǎo)數(shù)與積分
第8講 構(gòu)造函數(shù)求導(dǎo)與“二次求導(dǎo)”
【知識梳理】
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.
二次求導(dǎo)的原因是導(dǎo)函數(shù)無法用初等方程的求解,尤其是超越方程,使用二次求導(dǎo)可以化解很多一次求導(dǎo)函數(shù)零點(diǎn)“求之不得”的問題。
【基礎(chǔ)考點(diǎn)突破】
考點(diǎn)1.構(gòu)造函數(shù)求導(dǎo)
【例1】【2015高考新課標(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.
變式訓(xùn)練1.【2015高考福建,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)論中一定錯誤的是( )
A. B. C. D.
考點(diǎn)2.利用導(dǎo)數(shù)構(gòu)造函數(shù)證明不等式
【例2】【2015高考福建,文22】已知函數(shù).
(Ⅰ)求函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間;
(Ⅱ)證明:當(dāng)時(shí),;
(Ⅲ)確定實(shí)數(shù)的所有可能取值,使得存在,當(dāng)時(shí),恒有.
變式訓(xùn)練2.【2016高考新課標(biāo)Ⅲ文數(shù)】設(shè)函數(shù).
(1)討論的單調(diào)性;(2)證明當(dāng)時(shí),;(3)設(shè),證明當(dāng)時(shí),.
考點(diǎn)3.構(gòu)造函數(shù)與二次求導(dǎo)
【例3】設(shè)函數(shù)(其中).
(Ⅰ) 當(dāng)時(shí),求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(Ⅱ) 當(dāng)時(shí),求函數(shù)在上的最大值.
【歸納總結(jié)】二次求導(dǎo)的原因是導(dǎo)函數(shù)無法用初等方程的求解,尤其是超越方程,使用二次求導(dǎo)可以化解很多一次求導(dǎo)函數(shù)零點(diǎn)“求之不得”的問題。
變式訓(xùn)練3.(2012年全國卷)設(shè)函數(shù).
(1)求的單調(diào)區(qū)間;(2)若,為整數(shù),且當(dāng)時(shí),,求的最大值.
變式訓(xùn)練4.(2014年山東卷)設(shè)函數(shù)(為常數(shù),是自然對數(shù)的底數(shù)).
(1)當(dāng)時(shí),求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;
(2)若函數(shù)在內(nèi)存在兩個極值點(diǎn),求的取值范圍.
【基礎(chǔ)練習(xí)鞏固】
1.設(shè)函數(shù)滿足,,則時(shí),( )
A.有極大值,無極小值 B.有極小值,無極大值
C.既有極大值又有極小值 D.既無極大值也無極小值
2.設(shè)函數(shù),其中.
(1)當(dāng)時(shí),證明不等式;(2)設(shè)的最小值為,證明.
3. 已知函數(shù),證明: 當(dāng)且時(shí).
4.【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.
2017年高考數(shù)學(xué)基礎(chǔ)突破——導(dǎo)數(shù)與積分
第1講 構(gòu)造函數(shù)求導(dǎo)與“二次求導(dǎo)”(學(xué)生版,后附教師版)
【知識梳理】
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.
二次求導(dǎo)的原因是導(dǎo)函數(shù)無法用初等方程的求解,尤其是超越方程,使用二次求導(dǎo)可以化解很多一次求導(dǎo)函數(shù)零點(diǎn)“求之不得”的問題。
【基礎(chǔ)考點(diǎn)突破】
考點(diǎn)1.構(gòu)造函數(shù)求導(dǎo)
【例1】【2015高考新課標(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
解析:記函數(shù),則,因?yàn)楫?dāng)時(shí),,故當(dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞減;又因?yàn)楹瘮?shù)是奇函數(shù),故函數(shù)是偶函數(shù),所以在上單調(diào)遞減,且.當(dāng)時(shí),,則;當(dāng)時(shí),,則,綜上所述,使得成立的的取值范圍是,故選A.
變式訓(xùn)練1.【2015高考福建,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)2.利用導(dǎo)數(shù)構(gòu)造函數(shù)證明不等式
【例2】【2015高考福建,文22】已知函數(shù).
(Ⅰ)求函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間;
(Ⅱ)證明:當(dāng)時(shí),;
(Ⅲ)確定實(shí)數(shù)的所有可能取值,使得存在,當(dāng)時(shí),恒有.
【答案】(Ⅰ) ;(Ⅱ)詳見解析;(Ⅲ).
【解析】(I),.
由得解得.
故的單調(diào)遞增區(qū)間是.
(II)令,.則有.
當(dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞減,故當(dāng)時(shí),,即當(dāng)時(shí),.
(III)由(II)知,當(dāng)時(shí),不存在滿足題意.
當(dāng)時(shí),對于,有,則,從而不存在滿足題意.
當(dāng)時(shí),令,,則有.
由得,.
解得,.
當(dāng)時(shí),,故在內(nèi)單調(diào)遞增.
從而當(dāng)時(shí),,即,
綜上,的取值范圍是.
變式訓(xùn)練2.【2016高考新課標(biāo)Ⅲ文數(shù)】設(shè)函數(shù).
(1)討論的單調(diào)性;(2)證明當(dāng)時(shí),;(3)設(shè),證明當(dāng)時(shí),.
解析:(Ⅰ)由題設(shè),的定義域?yàn)?,,令,解?
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,在處取得最大值,最大值為,所以當(dāng)時(shí),.
故當(dāng)時(shí),,,即.
(Ⅲ)由題設(shè),設(shè),則,令,解得.
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減.
由(Ⅱ)知,,故,又,故當(dāng)時(shí),.
所以當(dāng)時(shí),.
考點(diǎn)3.構(gòu)造函數(shù)與二次求導(dǎo)
【例3】設(shè)函數(shù)(其中).
(Ⅰ) 當(dāng)時(shí),求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(Ⅱ) 當(dāng)時(shí),求函數(shù)在上的最大值.
解析:(Ⅰ) 當(dāng)時(shí), ,
令,得,
當(dāng)變化時(shí),的變化如下表:
極大值
極小值
右表可知,函數(shù)的遞減區(qū)間為,遞增區(qū)間為,.
(Ⅱ) ,令,得,,
令,則,所以在上遞增,
所以,從而,所以
所以當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;
所以,
令,則,令,則,
所以在上遞減,而,
所以存在使得,且當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.
因?yàn)?.
所以在上恒成立,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取得“”.
綜上,函數(shù)在上的最大值.
【歸納總結(jié)】二次求導(dǎo)的原因是導(dǎo)函數(shù)無法用初等方程的求解,尤其是超越方程,使用二次求導(dǎo)可以化解很多一次求導(dǎo)函數(shù)零點(diǎn)“求之不得”的問題。
變式訓(xùn)練3.(2012年全國卷)設(shè)函數(shù).
(1)求的單調(diào)區(qū)間;(2)若,為整數(shù),且當(dāng)時(shí),,求的最大值.
解 (1)的定義域?yàn)椋?
若,則,在上單調(diào)遞增;若,則當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),.故在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
(2)由于,所以.
故當(dāng)時(shí),等價(jià)于①
令,則,由(1)知函數(shù)在上單調(diào)遞增.而,,所以在內(nèi)存在唯一的零點(diǎn),故在內(nèi)存在唯一的零點(diǎn),設(shè)此零點(diǎn)為,則.
當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),,所以在內(nèi)的最小值為.又由,可得,所以.
由于①式等價(jià)于,故整數(shù)的最大值為2.
變式訓(xùn)練4.(2014年山東卷)設(shè)函數(shù)(為常數(shù),是自然對數(shù)的底數(shù)).
(1)當(dāng)時(shí),求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;
(2)若函數(shù)在內(nèi)存在兩個極值點(diǎn),求的取值范圍.
解 (1)函數(shù)的定義域?yàn)?,.由可得,所以?dāng)時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,函數(shù)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.
(2)由(Ⅰ)知,時(shí),函數(shù)在內(nèi)單調(diào)遞減,即函數(shù)在在內(nèi)不存在極點(diǎn),故.
因?yàn)椋?
記.若函數(shù)在內(nèi)存在兩個極值點(diǎn),則有兩個零點(diǎn).
因?yàn)椋?dāng)時(shí),在內(nèi)成立,為單調(diào)遞增函數(shù),在內(nèi)不存在兩個極值點(diǎn).當(dāng)時(shí),在內(nèi)成立,為單調(diào)遞減函數(shù),在內(nèi)成立,為單調(diào)遞增函數(shù).所以函數(shù)的最小值為.
若在內(nèi)存在兩個極值點(diǎn),當(dāng)且僅當(dāng),解得.
綜上,在內(nèi)存在兩個極值點(diǎn)時(shí),的取值范圍為.
【基礎(chǔ)練習(xí)鞏固】
1.設(shè)函數(shù)滿足,,則時(shí),( )
A.有極大值,無極小值 B.有極小值,無極大值
C.既有極大值又有極小值 D.既無極大值也無極小值
解析:由題意,令,則,且,
因此.
令,則,
所以時(shí),;時(shí),.從而有,即,所以當(dāng)時(shí),是單調(diào)遞增的,既無極大值也無極小值.答案D.
2.設(shè)函數(shù),其中.
(1)當(dāng)時(shí),證明不等式;
(2)設(shè)的最小值為,,證明.
證明:(1)設(shè),則.
當(dāng) 時(shí),,在上是增函數(shù).
所以當(dāng)時(shí),,即.所以成立.
同理可證.所以.
(2)由已知得函數(shù)的定義域?yàn)?,且,令,得.?dāng)時(shí),,函數(shù)在上單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),,函數(shù)在上單調(diào)遞增.
所以的最小值,
將代入,得,即.
所以,即.
3. 已知函數(shù),證明: 當(dāng)且時(shí).
解析: 設(shè),構(gòu)造函數(shù),則
.
當(dāng)時(shí)可得,而,故當(dāng) 時(shí),遞減.
所以得.
當(dāng) 時(shí),,而,故當(dāng)時(shí),遞減.
所以,可得.
綜上, 當(dāng)且時(shí).
4.【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.
解析:(Ⅰ)的定義域?yàn)?
且僅當(dāng)時(shí),,所以在單調(diào)遞增,因此當(dāng)時(shí),所以
(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
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