内容正文:
高 考 总 复 习
数学新高考
第二章 函数、导数及其应用
第13节 导数的综合应用
第二章
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核心素养系列
最新考纲 核心素养 考情聚焦
1.理解并掌握利用导数解决不等式的恒成立、能成立问题.
2.理解并掌握利用导数比较大小、证明不等式.
3.理解并掌握利用导数研究函数的零点问题 1.利用导数证明不等式,发展逻辑推理和数学运算素养.
2.利用导数研究不等式的恒成立、能成立问题,提升逻辑推理和数学运算素养.
3.利用导数研究函数的零点问题,提升直观想象、逻辑推理和数学运算素养 导数的综合应用是历年高考必考的热点,试题难度较大,多以压轴题形式出现,命题的热点主要有利用导数研究函数的单调性、极值、最值;利用导数研究不等式;利用导数研究方程的根(或函数的零点)等.体现了分类讨论、数形结合、函数与方程、转化与化归的数学思想的运用
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第一课时 利用导数证明不等式 对应学生用书P48
利用导数证明不等式是高考考查的重点和热点,常转化为函数的单调性、最值问题求证.
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考点一 构造法证明一元不等式
[典例] (2018·全国Ⅲ卷)已知函数f(x)=eq \f(ax2+x-1,ex).
(1)求曲线y=f(x)在点(0,-1)处的切线方程;
(2)证明:当a≥1时,f(x)+e≥0.
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[解析] (1)由题意:f(x)=eq \f(ax2+x-1,ax)得f′(x)=eq \f(2ax+1ex-ax2+x-1ex,ex2)=
eq \f(-ax2+2ax-x+2,ex);∴f′(0)=eq \f(2,1)=2;即曲线y=f(x)在点(0,-1)处的切线斜率为2,
∴y-(-1)=2(x-0),即2x-y-1=0.
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(2)当a≥1时,f(x)+e≥eq \f(x2+x-1+ex+1,ex),
令g(x)=x2+x-1+ex+1,则g′(x)=2x+1+ex+1,g′(-1)=0,g′(x)在R上为增函数.
当x<-1时,g′(x)<0,g(x)单调递减;
当x>-1时,g′(x)>0,g(x)单调递增.
所以g(x)≥g(-1)=0.
因此当a≥1,f(x)+e≥0.
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利用导数法证明不等式f(x)>g(x)在区间D上恒成立的基本方法是构造函数h(x)=f(x)-g(x),然后根据函数h(x)的单调性或最值证明h(x)>0.若函数f(x)与g(x)的最值易求出,可直接转化为证明f(x)min>g(x)max;若函数f(x)与g(x)的最值不易求出,可对h(x)=f(x)-g(x)适当变形后进行转化.
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[跟踪训练]
(2020·莆田市一模)已知函数p(x)=eq \f(ln x,x),q(x)=eq \f(1,2)x2-(1+2a)x.
(1)讨论函数f(x)=q(x)+2ax·p(x)的单调性;
(2)当a=0时,证明:xp(x)+q(x)<ex+eq \f(1,2)x2-x-1.
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解:(1)f(x)=eq \f(1,2)x2-(1+2a)x+2aln x,定义域为(0,+∞),
则f′(x)=x-(1+2a)+eq \f(2a,x)=eq \f(x-1x-2a,x).
①当a≤0时,x-2a>0,
∴当0<x<1时,f′(x)<0,当x>1时,f′(x)>0,
所以f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增.
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②当0<a<eq \f(1,2)时,0<2a<1,∴当0<x<2a或x>1时,f′(x)>0,当2a<x<1时,f′(x)<0,所以f(x)在(0,2a)上单调递增,在(2a,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
③当a=eq \f(1,2)时,f′(x)=eq \f(x-12,x)≥0,故f(x)在(0,+∞)上单调递增.
④当a>eq \f(1,2)时,2a>1,∴当0<x<1或x>2a时,f′(x)>0,当1<x<2a时,f′(x)<0,
所以,f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,2a)上单调递减,在(2a,+∞)上单调递增.
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(2)证明: