三次函数经典题型 突破讲义-2024届高三数学一轮复习

2024-03-05
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微专题 三次函数经典题型突破 形如的函数叫做三次函数,其中x是自变量,a,b,c,d是常数.它具有以下性质: 一、图像、单调区间与极值 三次函数求导以后是二次函数,,它的零点个数决定了三次函数的极值情况与单调区间,下面是三次函数及其对应的导函数全部共六种图像: 二、零点个数 若方程f′(x)=0的判别式,则f(x)在R上是单调函数,无极值,值域为,故有唯一的零点. 若方程f′(x)=0的判别式,方程有两个不等的实根、,它们是函数f(x)的极值点,则: (i)当时,f(x)有一个零点; (ii)当时,f(x)有两个零点; (iii)当时,f(x)有三个零点. 三、对称中心 三次函数一定有对称中心.其对称中心的横坐标为. (三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0)的图象的对称中心在其导函数f′(x)=3ax2+2bx+c的图象对称轴上.若三次函数f(x)有极值,那么它的对称中心是两个极值点的中点.) 四、过平面内某点能作三次函数图像切线的条数 思考:若是对于在整个R上单调 递增/递减 型的三次函数,切线条数又该如何分布? 五、三次方程韦达定理 若一元三次方程存在三个实数根,则: 思考:如何证明? 例1 设函数,求函数f(x)的单调区间. 解析:的定义域为R, ,此时为的单调递增区间; ,此时为的单调递减区间。 变式1: 设函数,求函数f(x)的单调区间。 反思感悟:变式1与例题的区别在于把三次函数常数项换成参数m,但是不影响函数的单调性 变式2: 设函数,求函数的单调区间. 反思感悟:函数求导后为常数项未知的二次函数,不能确定二次函数与图像的交点个数,即二次方程的根,所以要讨论的正负 变式3: 设函数在(-,+)为单调函数,求m取值范围. 反思感悟:1、单调函数为在定义域范围内为增函数或减函数; 2函数求导后为含参数的二次函数, 二次函数图像开口向上,所以只能满足(-,+)上有f′(x)≥0,所以要≤0. 变式4: 设函数,求函数的单调区间。 反思感悟:由于m的不确定性,不能确定两根的大小,所以要进行分类讨论,很多同学不知道分类讨论的分界点是什么,遇到这种能够直接可以因式分解的,讨论的分界点即为两根相等时求出的参数值,所以此题分类讨论的分界点为m=1,m>1,m<1,变式2因为不能因式分解,不能确定方程有根无根,所以要讨论的正负. 变式5: 设函数,求函数的单调区间. 反思感悟:求导后,分析二次函数的最高幂系数不确定,所以要讨论m与0的关系,在m不为0的情况下,讨论的正负. 变式6: 设函数,求函数的单调区间. 反思感悟:这道题目与变式4区别在于,最高次前边的系数不能确定,所以讨论的第一个分界点为m=0,然后在讨论两个根的大小,但是一定注意导函数图像的开口方向,这是易错点. 变式7: 已知函数.若在上存在单调递增区间,求的取值范围. 反思感悟:对于求得导数f′(x)之后,只要f′(x)在该区间存在正值/负值,那么对应区间就一定存在递增/递减区间. 变式8: 已知函数.若函数在区间上单调递增,求实数的取值范围. 反思感悟:对于求得导数f′(x)之后,优先考虑对其因式分解。若能够分解,后续就可以避免讨论. 【练习1】: 已知函数f(x)=-x3+3x2+9x+a, 若f(x)在区间[-2,2]上的最大值为20,求它在该区间上的最小值. 【解析】因为f(-2)=8+12-18+a=2+a,f(2)=-8+12+18+a=22+a,所以f(2)>f(-2). 因为f'(x)=-3x2+6x+9=-3(x-3)(x+1)≥0在[-1,2]上恒成立,所以f(x)在[-1,2]上单调递增. 又由于f(x)在[-2,-1]上单调递减, ∴f(2)和f(-1)分别是f(x)在区间[-2,2]上的最大值和最小值. 于是有f(2)=22+a=20,解得a=-2. 故f(x)=-x3+3x2+9x-2. 因此f(-1)=1+3-9-2=-7,即函数f(x)在区间[-2,2]上的最小值为-7. 【练习2】:已知函数,。 当时,若函数在区间上的最大值为,求的取值范围. 【解析】 解 ∵h(x)=x3+3x2-9x+1, ∴h′(x)=3x2+6x-9. 令h′(x)=0,得x1=-3,x2=1, 当x变化时,h′(x),h(x)的变化情况如下表: x (-∞,-3) -3 (-3,1) 1 (1,+∞) h′(x) + 0 - 0 + h(x) ↗ 28 ↘ -4 ↗ ∴当x=-3时,h(x)取极大值28; 当x=1时,h(x)取极小值-4. 而h(2)=3<h(-3)=28, ∴如果h(x)在区间[k,2]上的最大值为28,则k≤-3. 所以k的取值范围为(-∞,-3]. 【练习3】

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