内容正文:
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三年真题考情
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核心热点 真题印证 核心素养
利用导数研究函数的性质 2017·Ⅱ,21;2018·Ⅰ,21;2017·Ⅲ,21;2018·Ⅱ,21 数学运算、逻辑推理
利用导数研究函数的零点 2018·Ⅱ,21(2);2018·江苏,19 数学运算、直观想象
导数在不等式中的应用 2017·Ⅲ,21;2017·Ⅱ,21;2016·Ⅱ,20;2018·Ⅰ,21 数学运算、逻辑推理
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教材链接高考——导数在不等式中的应用
[教材探究](引自人教A版选修1-1P99习题3.3B组 (3)(4)两个经典不等式)
利用函数的单调性证明下列不等式,并通过函数图像直观验证.
(3)ex>1+x(x≠0);
(4)ln x<x<ex(x>0).
[试题评析] 1.问题源于求曲线y=ex在(0,1)处的切线及曲线y=ln x在(1,0)处的切线,通过观察函数图像间的位置关系可得到以上结论,可构造函数f(x)=ex-x-1与g(x)=x-ln x-1对以上结论进行证明.
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2.两题从本质上看是一致的,第(4)题可以看作第(3)题的推论.在第(3)题中,用“ln x”替换“x”,立刻得到x>1+ln x(x>0且x≠1),进而得到一组重要的不等式链:ex>x+1>x-1>ln x(x>0且x≠1).
3.利用函数的图像(如图),不难验证上述不等式链成立.
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【教材拓展】 试证明:ex-ln x>2.
证明 法一 设f(x)=ex-ln x(x>0),
所以φ(x)在(0,+∞)单调递增,
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所以当x>x0时,f′(x)>0;当0<x<x0时,f′(x)<0.
∴f(x)=ex-ln x在x=x0处有极小值,也是最小值.
故ex-ln x>2.
法二 注意到ex≥1+x(当且仅当x=0时取等号),
x-1≥ln x(当且仅当x=1时取等号),
∴ex+x-1>1+x+ln x,故ex-ln x>2.
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【链接高考】 (2017·全国Ⅲ卷)已知函数f(x)=ln x+ax2+(2a+1)x.
(1)讨论f(x)的单调性;
(1)解 f(x)的定义域为(0,+∞),
若a≥0时,则当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,
故f(x)在(0,+∞)上单调递增,
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当x∈(0,1)时,g′(x)>0;x∈(1,+∞)时,g′(x)<0.
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所以g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.
故当x=1时,g(x)取得最大值,最大值为g(1)=0.
所以当x>0时,g(x)≤0,
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教你如何审题——利用导数研究函数的零点
【例题】 (2018·全国Ⅱ卷)已知函数f(x)=ex-ax2.
(1)若a=1,证明:当x≥0时,f(x)≥1;
(2)若f(x)在(0,+∞)只有一个零点,求a.
[审题路线]
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[自主解答]
(1)证明 当a=1时,f(x)=ex-x2,则f′(x)=ex-2x.
令g(x)=f′(x),则g′(x)=ex-2.
令g′(x)=0,解得x=ln 2.
当x∈(0,ln 2)时,g′(x)<0;
当x∈(ln 2,+∞)时,g′(x)>0.
∴当x≥0时,g(x)≥g(ln 2)=2-2ln 2>0,
∴f(x)在[0,+∞)上单调递增,∴f(x)≥f(0)=1.
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(2)解 若f(x)在(0,+∞)上只有一个零点,即方程ex-ax2=0在(0,+∞)上只有一个解,
令φ′(x)=0,解得x=2.
当x∈(0,2)时,φ′(x)<0;
当x∈(2,+∞)时,φ′(x)>0.
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探究提高 1.利用导数研究函数的零点主要考查直观想象、逻辑推理、数学运算核心素养.考查的主要形式:(1)求函数的零点、图像交点的个数;(2)根据函数的零点个数求参数的取值或范围.
2.导数研究函数的零点常用方法:(1)研究函数的单调性、极值,利用单调性、极值、函数零点存在定理来求解零点问题;(2)将函数零点问题转化为方程根的问题,从而同解变形为两个函数图像的交点,运用函数的图像性质求解.
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【尝试训练】 已知三次函数f(x)=x3+bx2+cx+d(a,b,c∈R)过点(3,0),且函数f(x)在点(0,f(0))处的切线恰好是直线y=0.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)