内容正文:
第四章 导数及其应用
专题探究课(一) 高考中函数与导数的热点问题
最新考纲 考情索引 核心素养
导数与函数的性质 2018·全国卷Ⅰ,T21 2018·全国卷Ⅱ,T21
2017·全国卷Ⅱ,T21 2017·全国卷Ⅲ,T21 1.数学运算
2.逻辑推理
导数与函数的零点 2018·全国卷Ⅱ,T21 2018·江苏卷,T19 1.数学运算
2.直观想象
导数在不等式中的应用 2018·全国卷Ⅰ,T21 2017·全国卷Ⅱ,T21
2017·全国卷Ⅲ,T21 2016·全国卷Ⅱ,T20 1.数学运算
2.逻辑推理
热点1 利用导数研究函数的性质(满分示范)
以含参数的函数为载体,结合具体函数与导数的几何意义,研究函数的性质,是高考的热点重点.本热点主要有三种考查方式:(1)讨论函数的单调性或求单调区间;(2)求函数的极值或最值;(3)利用函数的单调性、极值、最值,求参数的范围.
【例1】 (满分12分)(2018·全国卷Ⅰ)已知函数f(x)=aex-ln x-1.
(1)设x=2是f(x)的极值点,求a,并求f(x)的单调区间;
(2)证明:当a≥eq \f(1,e)时,f(x)≥0.
[规范解答] (1)f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=aex-eq \f(1,x).2′eq \x(1)
由题设知,f′(2)=0,所以a=eq \f(1,2e2).3′eq \x(2)
从而f(x)=eq \f(1,2e2)ex-ln x-1,f′(x)=eq \f(1,2e2)ex-eq \f(1,x).
当0<x<2时,f′(x)<0;当x>2时,f′(x)>0.
所以f(x)在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增.6′eq \x(3)
(2)当a≥eq \f(1,e)时,f(x)≥eq \f(ex,e)-ln x-1.7′eq \x(4)
设g(x)=eq \f(ex,e)-ln x-1,则g′(x)=eq \f(ex,e)-eq \f(1,x).
当0<x<1时,g′(x)<0;当x>1时,g′(x)>0.
所以x=1是g(x)的最小值点.10′eq \x(5)
故当x>0时,g(x)≥g(1)=0.
因此,当a≥eq \f(1,e)时,f(x)≥0.12′eq \x(6)
[高考状元满分心得] 1.得步骤分:抓住得分点的步骤,“步步为赢”、求得满分.
如第(1)问中求定义域正确求导eq \x(1),第(2)问中求极值点eq \x(5)和结论eq \x(6).
2.得关键分:解题过程不可忽视关键点,有则给分,无则没分,如第(1)问求单调区间eq \x(3),第(2)问中恰当放缩变形eq \x(4).
3.得计算分:解题过程中计算准确是满分的根本保证.如第(1)问中求导得a=eq \f(1,2e2)
eq \x(2),第(2)问中求最小值g(1)=0.
[构建模板]
第一步:求定义域,正确求导.
第二步:由极值点求参数a的取值.
第三步:利用f′(x)符号,求参数f(x)的单调区间.
第四步:利用不等式性质放缩,构造函数g(x).
第五步:求函数g(x)的最值.
第六步:检验反思,规范步骤,明确结论.
[变式训练]
已知a∈R,函数f(x)=(-x2+ax)ex(x∈R,e为自然对数的底数).
(1)当a=2时,求函数f(x)的单调递增区间;
(2)若函数f(x)在(-1,1)上单调递增,求a的取值范围.
解:(1)当a=2时,f(x)=(-x2+2x)ex,
所以f′(x)=(-2x+2)ex+(-x2+2x)ex=(-x2+2)ex.
令f′(x)>0,即(-x2+2)ex>0,因为ex>0,
所以-x2+2>0,解得-eq \r(2)<x<eq \r(2).
所以函数f(x)的单调递增区间是(-eq \r(2),eq \r(2)).
(2)因为函数f(x)在(-1,1)上单调递增,
所以f′(x)≥0对x∈(-1,1)都成立.
因为f′(x)=(-2x+a)ex+(-x2+ax)ex=[-x2+(a-2)x+a]ex,
所以[-x2+(a-2)x+a]ex≥0对x∈(-1,1)都成立.
因为ex>0,所以-x2+(a-2)x+a≥0对x∈(-1,1)都成立,
即a≥eq \f(x2+2x,x+1)=eq \f((x+1)2-1,x+1)=(x+1)-eq \f(1,x+1)对x∈(-1,1)恒成立.
令y=(x+1)-eq \f(1,x+1),则y′=1+eq \f(1,(x+1)2)>0.
所以y=(x+1)-eq \f(1,x+1)在(-1,1)上单调递增,
所以y<(1+1)-eq \f(1,1+1)=eq \f(3,2),即a≥eq \f(3,2).
所以a的取值范围为eq \b\lc\[\