内容正文:
高考大题冲关系列(1)
高考中函数与导数问题的热点题型
第四章 导数及其应用
命题动向:函数是中学数学的核心内容,而导数是研究函数的重要工具,因此,导数的应用是历年高考的重点与热点.常涉及的问题有:讨论函数的单调性(求函数的单调区间),求极值、最值、切线方程、函数的零点或方程的根,求参数的范围及证明不等式等,涉及的数学思想有:函数与方程、分类讨论、数形结合、转化与化归等,中、高档难度均有.
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[冲关策略] 利用导数主要研究函数的单调性、极值、最值.已知f(x)的单调性,可转化为不等式f′(x)≥0或f′(x)≤0在单调区间上恒成立问题;求函数的极值、最值问题是高考解答题的基础和常见题型,解此类题的关键是极值点与给定区间位置关系的讨论,此时要注意结合导函数图象的性质进行分析.
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[冲关策略] 用导数研究函数的零点,一方面用导数判断函数的单调性,借助函数零点存在定理判断;另一方面,也可将零点问题转化为函数图象的交点问题,利用数形结合思想画草图确定参数范围.
由于0<2a<1,所以ln (2a)<0,
故aln (2a)[2-ln (2a)]<0,
结合函数的单调性可知,函数f(x)在区间(-∞,0)上没有零点.
综上可得,题中的结论成立.
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[冲关策略] (1)恒成立问题可以转化为我们较为熟悉的求最值的问题进行求解,若不能分离参数,可以将参数看成常数直接求解.
(2)证明不等式,通常转化为求函数的最值问题.对于较复杂的不等式,要先用分析法进行适当的转化.
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本课结束
题型1 利用导数研究函数的性质
例1 (2021·北京高考)已知函数f(x)=eq \f(3-2x,x2+a).
(1)若a=0,求y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程;
(2)若函数f(x)在x=-1处取得极值,求f(x)的单调区间,以及最大值和最小值.
解 (1)当a=0时,f(x)=eq \f(3-2x,x2),
则f′(x)=eq \f(2x-3,x3),f(1)=1,f′(1)=-4,
此时,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y-1=-4(x-1),即4x+y-5=0.
(2)因为f(x)=eq \f(3-2x,x2+a),
所以f′(x)=eq \f(-2x2+a-2x3-2x,x2+a2)
=eq \f(2x2-3x-a,x2+a2),
由题意可得f′(-1)=eq \f(24-a,a+12)=0,解得a=4,
故f(x)=eq \f(3-2x,x2+4),f′(x)=eq \f(2x+1x-4,x2+42),列表如下:
x
(-∞,-1)
-1
(-1,4)
4
(4,+∞)
f′(x)
+
0
-
0
+
f(x)
极大值
极小值
所以函数f(x)的单调递增区间为(-∞,-1),(4,+∞),单调递减区间为(-1,4).
当x<eq \f(3,2)时,f(x)>0;当x>eq \f(3,2)时,f(x)<0.
所以f(x)max=f(-1)=1,f(x)min=f(4)=-eq \f(1,4).
变式训练1 (2020·全国Ⅱ卷)已知函数f(x)=2ln x+1.
(1)若f(x)≤2x+c,求c的取值范围;
(2)设a>0时,讨论函数g(x)=eq \f(fx-fa,x-a)的单调性.
解 (1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),
f(x)≤2x+c⇒f(x)-2x-c≤0⇒2ln x+1-2x-c≤0,(*)
设h(x)=2ln x+1-2x-c(x>0),
则有h′(x)=eq \f(2,x)-2=eq \f(21-x,x),
当0<x<1时,h′(x)>0,h(x)单调递增,
当x>1时,h′(x)<0,h(x)单调递减,
所以当x=1时,函数h(x)有最大值,
即h(x)max=h(1)=2ln 1+1-2×1-c=-1-c.
要使不等式(*)在(0,+∞)上恒成立,
只需h(x)max≤0,即-1-c≤0,解得c≥-1.
故c的取值范围为c≥-1.
(2)g(x)=eq \f(2ln x+1-2ln a+1,x-a)
=eq \f(2ln x-ln a,x-a)(x>0且x≠a),
因此g′(x)=eq \f(2x-a-xln x+xln a,xx-a2),
设m(x)=2(x-a-xln x+xln a),
则有m′(x)=2(ln a-ln x),
当x>a时,ln x>ln a,所以m′(x)<0,m(x)单调递减,因此有m(x)<m(a)=0,
即g′