内容正文:
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2.已知f(x)= ln(2x + 1)- ax,且f ′(2)= - 1,
则a = (A )
A. 75 B.
6
5 C. -
3
5 D. -
4
5
3.设f(x)= cos 2x - 3x,则f ′ π( )2 = (B )
A. - 5 B. - 3 C. - 4 D. - 3π2
4.曲线f(x)= e -2x +3在(1,f(1))处的切线的斜
率是- 2e .
请同学们认真完成练案[17
]
§ 6 用导数研究函数的性质
6. 1 函数的单调性
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学习目标
1.了解函数的单调性与导数的关系.
2.能利用导数研究函数的单调性.
3.会求函数的单调区间.
核心素养
1.借助对函数的单调性与导数的关系的探究,培养数学抽象与逻辑推理素养.
2.通过导数在研究函数的单调性中的应用,培养数学运算素养.
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函数的单调性与导数
一般地,函数f(x)的单调性与导函数f ′(x)
的正负之间具有如下关系:
单调
递增
在某个区间(a,b)上,如果f ′(x)> 0 ,那么
函数y = f(x)在区间(a,b)上单调递增
单调
递减
在某个区间(a,b)上,如果f ′(x)< 0 ,那么
函数y = f(x)在区间(a,b)上单调递减
想一想:
1.在某一区间上f ′(x)> 0(或f ′(x)< 0)
是函数y = f(x)在该区间上单调递增(或单调递
减)的什么条件?
2.若在某个区间上有有限个(或无限个不
连续)点使f ′(x)= 0,而其余点恒有f ′(x)> 0
(或f ′(x)< 0),该函数在这个区间上是否仍是
单调递增(或单调递减)的?
练一练:
1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画
“×”)
(1)若在某个区间(a,b)内总有f ′(x)= 0,
则函数是常函数. (√ )
(2)函数f(x)在定义域上都有f ′(x)< 0,
则函数f(x)在定义域上单调递减. ( × )
(3)若函数f(x)的增区间是A,且f(x)在区
间B上单调递增,则A = B. ( ×
)
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(4)判断函数单调性时,在区间内的个别点
f ′(x)=0,不影响函数在此区间的单调性. (√ )
2.函数f(x)= 3x - x3的单调递增区间是
(C )
A.(0,+ ∞) B.(- ∞,- 1)
C.(- 1,1) D.(1,+ ∞)
函数图象的变化趋势与导数
值大小的关系
在某一范围内一个函数f(x)导数的绝对值
为| f ′(x)|,则
| f ′(x)| 函数值的变化 函数的图象
越大 在这一范围 内变化得较快
比较“陡峭 ”
(向上或向下)
越小 在这一范围内变化得较慢 比较“平缓 ”
练一练:
已知函数y = f(x)的图象
是下列四个图象之一,且其导函
数y = f ′(x)的图象如图所示,
则该函数的图象是 (B )
/012%345
题型探究
题型一 导数与原函数图象的关系
1.(1)已知f(x)的导函数f ′(x)的图象如
图所示,那么f(x)的图象最有可能是图中的
(D )
(2)函数f(x)的定义域为[0,4],函数f(x)
与f ′(x)的图象如图所示,则函数f(x)的单调递
增区间为(2,4] .
[规律方法] 研究函数与导函数图象之间
关系的策略
(1)导函数的正负看原函数的增减
①观察原函数的图象,重在找出“上升”“下
降”产生变化的点,分析函数值的变化趋势;
②观察导函数的图象,重在找出导函数图
象与x轴的交点,分析导数的正负.
(2)导函数的绝对值大小决定原函数增减
快慢.
某一范围内导数的绝对值较大,那么函数
在这个范围内变化得较快,这时函数的图象就
比较“陡峭”(向上或向下);反之,函数的图象
就比较“平缓”.
[提醒] 解决问题时,要分清是原函数图
象还是导函数图象.
对点训练? (1)(多选)设f ′(x)是函
数f(x)的导函数,将y = f(x)和y = f ′(x)的图
象画在同一个平面直角坐标系中,正确的是
(A )
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(2)已知函数y = f(x)(x∈R)的图象如图所
示,则不等式xf ′(x)>0的解集为 .
题型二 利用导数求函数的单调区间
2.(1)函数f(x)= xex + 1的单调递减区间
是 (C )
A.(- ∞,1) B.(1,+ ∞)
C.(- ∞,- 1) D.(- 1,+ ∞)
(2)函数f(x)= x - 2sin x + 1在(0,π)上的
单调递增区间是 (D )
A. 0,π( )6 B. π6,( )π
C. 0,π( )3 D. π3,( )π
[规律方法] 1.利用导数求函数f(x)的
单调区间的一般步骤为:
(1)确定函数f(x)的定义域.
(2)求导数f ′(x).
(3)在函数f(x)的定义域内解不等式
f ′(x)> 0和f ′(x)< 0.
(4)根据(3)的结果确定函数f(x)的单调
区间.
2.若y = f(x)在(a,b)内可导,f ′(x)≥0或
f ′(x)≤0且y = f(x)在(a,b)内导数为0的点
仅有有限个,则y = f(x)在(a,b)内仍是单调函
数,例如:y = x3在R上f ′(x)≥0,所以y = x3在
R上单调递增.
对点训练? 求下列函数的单调区间:
(1)f(x)= x3 - 3x + 1;
(2)f(x)= x + bx(b > 0).
题型三利用导数求含参数函数的单调性
3.讨论函数f(x)= 12 ax
2 + x -(a + 1)·
ln x(a≥0)的单调性.
[尝试作答
]
[规律方法] 含有参数的函数单调性问题
的处理方法
(1)在判断含有参数的函数的单调性时,不
仅要考虑到参数的取值范围,而且要结合函数
的定义域来确定f ′(x)的符号,否则会产生
错误.
(2)分类讨论是把数学问题划分为若干个
局部问题,在每一个局部问题中,原先的不确定
因素,就变成了确定性问题,当这些局部问题都
解决了,整个问题就解决了.
对点训练? 求函数f(x)= 1
x2
+ aln x(a
∈R)的单调递减区间
.
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题型四已知函数的单调性,确定参数的取值范围
4.若函数f(x)= 13 x
3 - a2 x
2 +(a - 1)x + 1
在区间(1,4)上是减函数,在区间(6,+ ∞)上
是增函数,试求实数a的取值范围.
[分析] 根据函数的单调性与其导函数的
正负关系进行求解.
[尝试作答
]
[规律方法] 1.利用导数法解决取值范围
问题的两个基本思路:
(1)将问题转化为不等式在某区间上的恒
成立问题,即f ′(x)≥0(或f ′(x)≤0)恒成立,
利用分离参数或函数性质求解参数范围,然后
检验参数取“=”时是否满足题意.
(2)先令f ′(x)>0(或f ′(x)<0),求出参数
的取值范围后,再验证参数取“=”时f(x)是否满
足题意.
2.恒成立问题的重要思路
(1)m≥f(x)恒成立m≥f(x)max .
(2)m≤f(x)恒成立m≤f(x)min .
对点训练? (1)若函数f(x)=(x2 - cx
+ 5)ex在区间12,[ ]4 上单调递增,则实数c的
取值范围是 (B )
A.(- ∞,2] B.(- ∞,4]
C.(- ∞,8] D.[- 2,4]
(2)已知函数f(x)= ln x +(x - b)
2
2 在
1
2,[ ]2 上存在单调递增区间,则实数b的取值范
围是 (A )
A. - ∞,9( )4 B.(- ∞,3)
C. - ∞,3( )2 D.(- ∞,槡2
)
6789%:;<
1.函数f(x)= 2x + cos x在(- ∞,+ ∞)上
(A )
A.是增函数 B.是减函数
C.单调性不确定 D.是奇函数
2.函数y = f(x)在定义域- 32,[ ]3 内可导,其函
数图象如图所示,记y = f(x)的导函数为y =
f ′(x),则不等式f ′(x)≥0的解集为(C )
A. - 13,[ ]1 ∪[2,3]
B. - 1,1[ ]2 ∪ 43,8[ ]3
C. - 32,-
1[ ]3 ∪[1,2]
D. - 32,-
1[ ]3 ∪ 12,4[ ]3 ∪ 83,[ ]3
3.函数f(x)=(x - 4)e - x的单调递增区间是
(A )
A.(- ∞,5) B.(5,+ ∞)
C.(3,+ ∞) D.(- ∞,3)
4.已知函数f(x)= ax + 1x + 2在(- 2,+ ∞)内单调
递减,则实数a的取值范围为 .
请同学们认真完成练案[18
]
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想一想:
又%=ln(0+a).%=0.
只有外函数y=f“)的定义域与内函数=P(x)的值域的
又y0=0+2=0,∴.x0=-2..a=3
交集非空时才能复合
对点训练3:2x-y=0设x>0,则-x<0f八-x)=e-
练一练:
+
1.6y=3x-=(3-1)
又八x)为偶函数八x)=f八-x)=e-+x
所以当x>0时/(x)=e-+x
.y'=-2(3x-1)-3.(3x-1)
因此,当x>0时f'(x)=e-+1f'(1)=e+1=2
=-6(3x-1)=3x-1
6
侧曲线y=f八x)在点(1,2)处的切线的斜米为f'(1)=2,
所以切线方程为y-2=2(x-1),
2.1易得f'(x)=4(2x+a),
即2x-y=0.
又f'(2)=20,即4(4+a)=20,
例4:y'-(1-2x)e-y'=es+x(e-a)'=e-+
解得a=1,
xe-(1-2)'=c-a+e-2·(-2)=(1-2x)c-2
关键能力·攻重难
课堂检测·固双基
例1:函数y=2中可以看成函数y=是与函数=(2小将:看作整体,记a=2-1,则y=(2-1)°由y=心
和u=x-1复合而成
+1)产的复合,也可以看成函数y=(位》
与函数u=2x+1的2.Af'(x)=2x+1a
2
复合
对点训练1:函数y=e-可以看成函数y=心与函数u=
所W(2)=号-a=-1.解得a=子
2x-1的复合
3.Bf'(x)=(cos2x)'-3=-2sin2x-3.
例2:(1)设y=u2,u=4-3x,则y'=2,4,’=-3,于是y,
=y.’·4,'=-6(4-3x)=18x-24,
f(受)-2mm-3-3
即y'=18x-24
4.-2ef'(x)=ea3.(-2zx+3)
(2)设y=0s,u=2x-子,
=-2e-43
f'(1)=-2e
则y.'=-sinw,w,‘=2,
∴.所求切线的斜率k=-2e
于是y,'=y'·4'=-2m2x-开)
§6用导数研究函数的性质
即y=-2s-}
6.1函数的单调性
(3)设y=lnu,4=4x-1,则y.'=
4,'=4,
必备知识·探新知
知识点1
于是y'=y'·4,'=4x-
4
f'(x)>0f'(x)<0
想一想:
即y=4-了
4
1.充分不必要条件
2是
(4)设y=e",a=x2,则y.'=e,,'=2x,
练一练:
于是y.'=y'·4,'=e·2x,即y=2xe
L(1)V由常函数的导数为0可知此说法正确,
对点训练2:(1)By'=(x2)'cs2x+x2(oos2x)
=2xcos 2x+x2(-sin 2x).(2x)'
(2)×如八)=士在定义城上都有f'()<0,但函数
=2xcos 2x-2x'sin 2x.
代x)=上在定义域上不单调递减
(2)Bf'(x)=
1
2 Jax-1
(a-1)'=2am-7
(3)×区间A和B应满足B二A
f'(10=,0=1,
(4)V若在某区间上有有限个点使∫'(x)=0,其余的点
2a-1
:恒有f'(x)>0,则八x)仍为增函数(减函数的情形完全类似).
解得a=2.
2C因为函数x)=3x-x,
(3)10f'(x)=5(2x+1)‘·(2x+1)'=10(2x+1),
所以f'(x)=3-3x=-3(x+1)(x-1)
f'(0)=10.
令f'(x)>0,解得-1<x<1.
2x
所以函数y=3x-x的单调递增区间是(-1,1)
例3:)Df'()=4函数)=(+H)的
知识点2
图象在点(1)处的切线的斜*k=)=名=1.设两
范围陡峭较慢平缓
练一练:
数f代x)=ln(x2+1)的图象在点(1,f(1)处的切线的缬斜角为
B由导数的图象可得,导函数f'(x)的值在[-1,0]上逐
渐增大,故函数八x)在[-1,0]上增长速度逐渐增大,故函数
0,则am0=1,0=开
(x)的图象是下凹型的.导函数f'(x)的值在[0,1]上逐渐减
(2)3设切点为(xo,%)
小,故函数(x)在[0,1]上增长速度逐渐减小,图象是上凸型
yhGta
的,故选B
x+a'
关键能力·攻重难
六切践的斜半上。
例1:(1)D由题意可知,当x<0和x>2时,导函数f‘(x)
<0,函数f代x)是减函数:当xe(0,2)时,导函数f'(x)>0,函数
.如+a=1
:(x)是增函数,故函数只x)的图象如图D.
-144
(2)(2,4]若f'(x)的图象为虚线,则f八x)的图象为实线.
对点训练3:易得函数f(x)的定义域是(0,+∞),f"(x)
由f'(x)>0,得x>3,则fx)在(3,4]上单调递增,与f尺x)的实
2
+g=-2
线图象不符,故不成立:若f'(x)的图象为实线,f八x)的图象
为虚线,由f'(x)>0,得x>2,所以fx)在(2,4]上单满递增,与
①当a≤0时f'(x)<0在(0,+)上恒成立.
f八x)的虚线图象相符,故成立,
故八x)在(0,+)上单调递减
综上x)在(2,4]上单调递增.
对点训练1:(1)ABCA,B,C均有可能:对于D,若C,为导
②当a>0时,若0<x<√后
,则f(x)<0:
函数,则y=f(x)应为增函数,不符合:若C为导函数,则y=
x)应为碳函数,也不符合,D不可能
2则f(x)>0.
若x?N
(2)(0,2u(2,+)由y=fx)的图象可知fx)在
所)在(o√月上单调递减在(,√侣+上单调
-,)和(2,+女)上单调递增,在(分2上单调递减。
递增
综上可知,当a≤0时f(x)的单调递藏区间为(0,+),当
所以"()>0的解集为-二,U(2,+女)()<0
>0时)的单调递减区间为(0√图
的解集为乞2
例4:'(x)=x2-+a-1,由题意知'(x)≤0在区间(1.4)上
由"(x>0得(用>0或国<0,
恒成立,且f"(x)0在区间6.+)上恒成立
1x>0
<0.
f'(x)≤0得x2-ax+a-1≤0.
所以对'()>0的解集为0,U(2.+)。
xe1,4-1e0,3≥=x+1
例2:(1)Cf'(x)=(x+1)e,
x+1e(2,5),面a≥x+1恒成立,a5.
当x<-1时f'(x)<0,函数单调递减
f'(x)≥0得x2-ar+a-1≥0.
(2)Dx)=x-2inx+1.令f'(x)=1-20msx>0,
e(6,+)心x-1>5as-l
x-1
=x+1.
可得号<x<m,
x+1e(7,+e),而a≤x+1恒成立,a≤7.
经检验a=5和a=7都符合题意,
故x)在(0,m)上的单调递增区间为(号,
.a的取值范围是5≤a≤7.
对点训练2:(1)函数f(x)的定义域为R,
对点训练4:(1)B易得f'(x)=[2+(2-e)x-c+5]e
f'(x)=3x2-3,令f'(x)>0,则3x-3>0
即3(x+1)(x-1)>0,解得x>1或x<-1
~函数)在区问分小止单调递增,等价于+(2-x
∴.函数f八x)的单调递增区间为(-,-1)和(1,+),
令f'(x)<0.则3(x+1)(x-1)<0,解得-1<x<1
C+5≥0对任意xe分4恒成立。
∴.函数f(x)的单调递减区间为(一1,1).
e≤25对任意x宁4小恒成立
(2)函数f(x)的定义域为(-,0)U(0,+),
x+1
f)(+}=1-÷
分42+5
x+1
x+1+4≥4,当且仅当
4
新")>0.则时(+瓜(->0.
1时等号成立,.c≤4
(2)A
易得f"()=去+-6=2空-2山
2x
x>不,或x<-石
函数的单调递增区间为(-。,-B)和(石,+)
根据题意,得"()>0在宁,2小上有解,令(x)=22
f'(x)<0,则x+历(x-历<0,
2bx+1.
..-6<x<B,且x≠0.
因为h(0)=1>0,所以只需h(2)>0或()>0。
∴函数的单调递减区问为(-石,0)和(06)
解得6<号,故选入
例3:函数f八x)的定义域为(0,+),
f'(x)=m+1-a+1_a2+x-(a+1)
课堂检测·固双基
1.A'(x)=2-nx>0,∴f八x)在(-0,+e)上是增函数
①当a=0时f'(x)=-1
2.C
由图象可知在定义城[-子内的递增区间为[-子
由f'(x)>0,得x>1,由f'(x)<0,得0<x<1.
∴尺x)在(0,1)内为减函数,在(1,+∞)内为增函数
-」12.
期不等式f"()≥0的解集为[-是.-U[1,21,
2当a>0时f'(x)=
3.Afx)=(x-4)e
a>0.+1>0.
f'(x)=e-(x-4)e=e(5-x).
由f'(x)>0得x<5,故选A.
f'(x)>0,得x>1,由f(x)<0,得0<x<1.
∴f尺x)在(0,1)内为减函数,在(1,+0)内为增函数
4(-0)f")=++2g++2少
(x+2)
综上所述,当a≥0时,f(x)在(0,1)内为减函数,在(1,
2a-1
+)内为增函数
(x+2)2:
145
由函数fx)在(-2.+e)内单调递减知,f‘(x)≤0在(-2.
所以y=x3-6x2+9x.
)内恒政立.即2亭<0在(-2,+。)内恒设立,因此
又y'=32-12x+9=3(x-1)(x-3),且当x=1时,y太=4,
当x=3时,y小=0,满足条件
(2)2由f'(x)=3x2-6x=0.
解得x=0或x=2
2x+1
列表:
又当0=时八)=+?宁为常数隔数。
(-,0
0
(0.2)
2
(2.+)
所以不符合题意,所以a的取值范围是(-”,之)
f'(x)
0
0
6.2函数的极值
八x)
极大值
4
极小值
所以当x=2时,(x)取得极小值,
必备知识·探新知
例2:f"(x)=[x+(a+2)x-2a2+4a]e
知识点1
(1)小于(2)大于极值点极值
令f'(x)=0,解得x=-2a或x=a-2,
想一想:
由a≠号知-2a≠a-2
不一定
分以下两种情况讨论:
练一练:
1.Dy'=3-3x2=3(1+x)(1-x).
①若a>号则-2a<a-2
令y'=0得x1=-1,x2=1.
当x变化时f'(x)八x)的变化情况如下表:
当x<-1时y'<0,函数y=1+3x-x在(-,-1)上单
-2a
(a-2.
调递减:当-1<x<1时,y'>0,函数y=1+3x-x在(-1,1)
-2a
a-2
-2a)
a-2)
+0)
上单调递增:当x>1时,y<0,函数y=1+3x-在(1,+x)
上单调递减.所以当x=-1时,函数y=1+3x-x有极小值
(x)
0
0
-1:当x=1时,函数y=1+3x-x有极大值3.
f八x)
极大值
极小值
2.DA.因为函数y=e是实数集上的增函数,所以函数y
=e没有极值:B.因为函数y=lnx是正实数集上的增函数,所
所以(x)在(-e,-2a),(a-2,+)上是增函数.在
(-2a,:-2)上是减函数,函数f八x)在x=-2a处取得极大值
以函数y=nx没有极值:C因为函数y=2在区间(0,+x,-2),且-20)=3ae,函数)在x=a-2处取得极小
(-,0)上是诚函数,所以雨数y=2没有枝值:D.因为y=
值a-2),且fa-2)=(4-3a)e°2
-2x=(x-1)2-1,所以该函数在(1,+)上是增函数,在
②若a<号则-2a>a-2
(-,1)上是减函数,因此1是函数的极小值点,符合题意.
当x变化时f'(x)代x)的变化情况如下表:
知识点2
a-2
-2d
(-2a.
(3)①左正右负②左负右正③相同
a-2)
a-2
-2a)
+的)
练一练:
f'(x)
0
L.(1)×(2)×(3)×(4)V
2.8y=3-3x2=3(1+x)(1-x),令y=0得1=-1,
f(x)
极大值
极小值
=1,经判断知x=1是极大值点,
所以fx)在(-,a-2),(-2a,+e)上是增函数,在(a
故f1)=2+m=10,m=8.
-2,-2a)上是减函数,函数f(x)在x=a-2处取得极大值f八a
关键能力·攻重难
-2),且fa-2)=(4-3a)e-2,函数fx)在x=-2a处取得极
例1:(1)B由于f()=-1=(x>0)
小值r-2a),且f八-2a)=3ae
令f'(x)>0,则0<x<1,所以爪x)在(0,1)上单调递增:
对点训练2:由题意,函数)=nx+之a+(口+1)x的定
令f'(x)<0,则x>1,所以f尺x)在(1,+口)上单调递减:所
以代x)极大值为f1)=-1,无极小值.
义城为0,+),且/"国=士+m+0+1=@+H》+山
1
(2)AD由题可知f(x)=xnx+x的定义城为(0,+e).
若a≥0,则当xe(0,+s)时f'(x)>0,
对于A"(国=mx+2血+1,期f'(白)=n+2h+1
放函数f八x)在(0,+)上单调递增,函数f尺x)无极值:若@
e
=1-2+1=0,故A正确:对于B,D,f'(x)=lmx+2nx+1=
<0,当xe(0-日)时,fx)>0:当xe(-+时,
(lnx+1)≥0,所以函数fx)单调递增,故无极值点,放B错误,!f'(x)<0,
D正确;对于Cfx)=xnx+x=x(nx+1)>0,故函数fx)不
存在零点,故C错误
放函数)在(0,)上单测递增,在(-合,+=)上单
对点训练1:(1)B因为三次函数过原点,故可设为y=x
+bm2+cx,所以y=3x2+2bx+c.
调递诚,所以函数x)有极大值(-)=(-。)-石-1,
又x=1,3是y=0的两个根,
无极小值
综上,当a≥0时,函数f尺x)无极值:当a<0时,函数f代x)有
「1+3=
3
所以
6=-6.
×3=
c=9.
极大值为叫(-)名-1,无极小值
:
例3:(1)f'(x)=3u2+2br+c
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