导数中的参数的取值范围题型 讲义-2026届高三数学一轮复习
2025-08-22
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内容正文:
导数中的参数取值范围
一、知识点讲解
1函数的单调性与极值
(1)极值的概念:设函数在点附近有定义,且若对附近的所有的点都有(或),则称为函数的一个极大(小)值,称为极大(小)值点.
(2)求可导函数极值的步骤:
①求导数,求方程的根;②求方程的根;③检验在方程的根的左右的符号,如果在根的左侧附近为正,右侧附近为负,那么函数在这个根处取得极大值;如果在根的右侧附近为正,左侧附近为负,那么函数在这个根处取得极小值.
2.函数的最大值和最小值
(1)设是定义在区间上的函数,在内有导数,求函数在上的最大值与最小值,可分两步进行:
①求在内的极值。
②将在各极值点的极值与、比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.
(2)若函数在上单调增加,则为函数的最小值,为函数的最大值;若函数在上单调递减,则为函数的最大值,为函数的最小值。
二、函数的极值点偏移问题
在导数中求参数取值范围时,常用方法围绕函数的单调性,最值对比法,分离参数法, 分类讨论法和与极值和零点有关等方法。
1. 分离参数法
将含参数的不等式变形,使参数与自变量分离(如 或 )。
转化为求函数 f(x) 的最值:若恒成立,则;若恒成立,则。
适用题型:参数易从不等式中分离,且分离后函数的最值易求。
【例1】当x∈[﹣2,1]时,不等式ax3﹣x2+4x+3≥0恒成立,则实数a的取值范围是( )
解:当x=0时,不等式ax3﹣x2+4x+3≥0对任意a∈R恒成立;
当0<x≤1时,ax3﹣x2+4x+3≥0可化为a≥,
令f(x)=,则f′(x)==﹣(*),
当0<x≤1时,f′(x)>0,f(x)在(0,1]上单调递增,
f(x)max=f(1)=﹣6,∴a≥﹣6;
当﹣2≤x<0时,ax3﹣x2+4x+3≥0可化为a≤,
由(*)式可知,当﹣2≤x<﹣1时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当﹣1<x<0时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
f(x)min=f(﹣1)=﹣2,∴a≤﹣2;
综上所述,实数a的取值范围是﹣6≤a≤﹣2,即实数a的取值范围是[﹣6,﹣2].
【例2】已知函数f(x)=ax3﹣3x2+1,若f(x)存在唯一的零点x0,且x0>0,则实数a的取值范围是( )
解:将方程ax3﹣3x2+1=0,
变形为a=﹣+,
可令t=,则a=﹣t3+3t,
此问题即g(t)=﹣t3+3t的图象与直线y=a有且只有一个交点,
则交点的横坐标大于0,如图作出g(t)的图象,
由图象可得a的范围是(﹣∞,﹣2).
2. 分类讨论法
当参数无法直接分离,或函数单调性受参数影响时,按参数的取值范围分类。
常见分类依据:导数等于0的根的个数、根的大小关系、参数符号等。
逐类分析函数的单调性、极值,进而确定参数满足的条件。
适用题型景:参数影响导数的符号或函数的定义域。
【例1】已知函数f(x)=x2+ax+b,g(x)=ex(cx+d),若曲线y=f(x)和曲线y=g(x)都过点P(0,2),且在点P处有相同的切线y=4x+2.
(Ⅰ)求a,b,c,d的值;
(Ⅱ)若x≥﹣2时,f(x)≤kg(x),求k的取值范围.
解:(Ⅰ)由题意知f(0)=2,g(0)=2,f′(0)=4,g′(0)=4,
而f′(x)=2x+a,g′(x)=ex(cx+d+c),故b=2,d=2,a=4,d+c=4,
从而a=4,b=2,c=2,d=2;
(Ⅱ)由(I)知,f(x)=x2+4x+2,g(x)=2ex(x+1)
设F(x)=kg(x)﹣f(x)=2kex(x+1)﹣x2﹣4x﹣2,
则F′(x)=2kex(x+2)﹣2x﹣4=2(x+2)(kex﹣1),
由题设得F(0)≥0,即k≥1,
令F′(x)=0,得x1=﹣lnk,x2=﹣2,
①若1≤k<e2,则﹣2<x1≤0,从而当x∈(﹣2,x1)时,F′(x)<0,当x∈(x1,+∞)时,F′(x)>0,
即F(x)在(﹣2,x1)上减,在(x1,+∞)上是增,故F(x)在[﹣2,+∞)上的最小值为F(x1),
而F(x1)=﹣x1(x1+2)≥0,x≥﹣2时F(x)≥0,即f(x)≤kg(x)恒成立.
②若k=e2,则F′(x)=2e2(x+2)(ex﹣e﹣2),从而当x∈(﹣2,+∞)时,F′(x)>0,
即F(x)在(﹣2,+∞)上是增,而F(﹣2)=0,故当x≥﹣2时,F(x)≥0,即f(x)≤kg(x)恒成立.
③若k>e2时,F′(x)>2e2(x+2)(ex﹣e﹣2),
而F(﹣2)=﹣2ke﹣2+2<0,所以当x>﹣2时,f(x)≤kg(x)不恒成立,
综上,k的取值范围是[1,e2].
【例2】(2022年新课标2)已知函数f(x)=ax﹣﹣(a+1)lnx.
(1)当a=0时,求f(x)的最大值;
(2)若f(x)恰有一个零点,求a的取值范围.
解:(1)当a=0时,,则,
易知函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
∴f(x)在x=1处取得极大值,同时也是最大值,
∴函数f(x)的最大值为f(1)=﹣1;
(2)=,
①当a=0时,由(1)可知,函数f(x)无零点;
②当a<0时,易知函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
又f(1)=a﹣1<0,故此时函数f(x)无零点;
③当0<a<1时,易知函数f(x)在上单调递增,在单调递减,
且f(1)=a﹣1<0,,且当x→+∞时,f(x)>0,此时f(x)在(0,+∞)上存在唯一零点;
④当a=1时,,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,
又f(1)=0,故此时函数f(x)有唯一零点;
⑤当a>1时,易知函数f(x)在上单调递增,在上单调递减,
且f(1)=a﹣1>0,且当x→0时,f(x)<0,故函数f(x)在(0,+∞)上存在唯一零点;
综上,实数a的取值范围为(0,+∞).
3.单调性法
已知函数的单调性,则或,确定参数范围。
- 适用题型:已知函数在特定区间的单调性,求参数的取值范围。
【例1】若函数f(x)=kx﹣lnx在区间(1,+∞)单调递增,则k的取值范围是( )
解:f′(x)=k﹣,∵函数f(x)=kx﹣lnx在区间(1,+∞)单调递增,
∴f′(x)≥0在区间(1,+∞)上恒成立.
∴k≥,
而y=在区间(1,+∞)上单调递减,
∴k≥1.
∴k的取值范围是:[1,+∞).
【例2】若函数f(x)=x2+ax+在是增函数,则a的取值范围是( )
解:∵在(,+∞)上是增函数,
故≥0在(,+∞)上恒成立,
即a≥﹣2x在(,+∞)上恒成立,
令h(x)=﹣2x,
则h′(x)=﹣﹣2,
当x∈(,+∞)时,h′(x)<0,则h(x)为减函数.
∴h(x)<h()=3,∴a≥3.
4. 最值对比法
若不等式在特定的区间上,或(或)恒成立,求参数的取值范围。
适用题型:,或(或)恒成立。
【例1】设函数f(x)=ex﹣1﹣x﹣ax2.
(1)若a=0,求f(x)的单调区间;
(2)若当x≥0时f(x)≥0,求a的取值范围.
解:(1)a=0时,f(x)=ex﹣1﹣x,f′(x)=ex﹣1.
当x∈(﹣∞,0)时,f'(x)<0;当x∈(0,+∞)时,f'(x)>0.
故f(x)在(﹣∞,0)单调减少,在(0,+∞)单调增加
(II)f′(x)=ex﹣1﹣2ax
由(I)知ex≥1+x,当且仅当x=0时等号成立.故f′(x)≥x﹣2ax=(1﹣2a)x,
从而当1﹣2a≥0,即时,f′(x)≥0(x≥0),而f(0)=0,
于是当x≥0时,f(x)≥0.
由ex>1+x(x≠0)可得e﹣x>1﹣x(x≠0).
从而当时,f′(x)<ex﹣1+2a(e﹣x﹣1)=e﹣x(ex﹣1)(ex﹣2a),
故当x∈(0,ln2a)时,f'(x)<0,而f(0)=0,于是当x∈(0,ln2a)时,f(x)<0与已知矛盾.
综合得a的取值范围为.
【例2】已知函数f(x)=(x+1)lnx﹣a(x﹣1).若当x∈(1,+∞)时,f(x)>0,求a的取值范围.
解:∵f(x)=(x+1)lnx﹣a(x﹣1),
∴f′(x)=1++lnx﹣a,
∴f″(x)=,
∵x>1,∴f″(x)>0,
∴f′(x)在(1,+∞)上单调递增,
∴f′(x)>f′(1)=2﹣a.
①a≤2,f′(x)>f′(1)≥0,
∴f(x)在(1,+∞)上单调递增,
∴f(x)>f(1)=0,满足题意;
②a>2,存在x0∈(1,+∞),f′(x0)=0,函数f(x)在(1,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增,
由f(1)=0,可得存在x0∈(1,+∞),f(x0)<0,不合题意.
综上所述,a≤2.
5 与极值和零点有关的题型
已知函数有零点或者极值点,求参数的取值范围
【例1】(2025秋•武汉月考)已知,若0是的极小值点,则的取值范围为
解:因为,因此,
因为是函数的极小值点,因此恒成立,
令,则,
,
当时,,在附近单调递增,
又,因此当时,在附近,
当时,在附近,满足0是的极小值点;
当时,,即,,
当时,,单调递减,当时,,单调递增,
因此,因此单调递增,此时无极小值点;
当时,,在附近单调递减,又,
因此当时,在附近,
当时,在附近,
此时0是的极大值点,不符合题意,
综上,的取值范围为.
【例2】(2025秋•惠州月考)已知,若有三个零点,则实数的取值范围是
解:由题意可得,且,
所以是奇函数,
有三个零点方程有三个不相等的实数根,
又,可知在上单调递减,所以有,即,
所以问题等价于方程在上有三个不同的实数根,
的图象与直线有三个不同的交点,
令,则,,
当时,,单调递增;
当时,,单调递减;
当时,,单调递增;
所以的极大值为,极小值为(1),的取值范围为.
根据具体题目特征选择合适方法,复杂问题可能需要多种方法结合使用。
3、 加强练习,巩固理解
1已知函数f(x)=x3﹣kx+k2.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)有三个零点,求k的取值范围.
解:(1)f(x)=x3﹣kx+k2.f′(x)=3x2﹣k,
k≤0时,f′(x)≥0,f(x)在R递增,
k>0时,令f′(x)>0,解得:x>或x<﹣,
令f′(x)<0,解得:﹣<x<,
∴f(x)在(﹣∞,﹣)递增,在(﹣,)递减,在(,+∞)递增,
综上,k≤0时,f(x)在R递增,
k>0时,f(x)在(﹣∞,﹣)递增,在(﹣,)递减,在(,+∞)递增;
(2)由(1)得:k>0,f(x)极小值=f(),f(x)极大值=f(﹣),
若f(x)有三个零点,
只需,解得:0<k<,故k∈(0,).
2已知函数,当x≥0时,f(x)≥x3+1,求a的取值范围.
解当x≥0时,f(x)≥x3+1恒成立,
①当x=0时,不等式恒成立,可得a∈R;
②当x>0时,可得a≥恒成立,
设h(x)=,则h′(x)==
==,
可设m(x)=ex﹣x2﹣x﹣1,可得m′(x)=ex﹣x﹣1,
设k(x)=ex﹣x﹣1,k′(x)=ex﹣1,
由x>0,可得k′(x)>0恒成立,可得k(x)在(0,+∞)递增,
m′(x)在(0,+∞)递增,
所以m′(x)>m′(0)=0,
即m′(x)>0恒成立,即m(x)在(0,+∞)递增,所以m(x)>m(0)=0,
再令h′(x)=0,可得x=2,当0<x<2时,h′(x)>0,h(x)在(0,2)递增;
x>2时,h′(x)<0,h(x)在(2,+∞)递减,所以h(x)max=h(2)=,
所以a≥,
综上可得a的取值范围是[,+∞).
3已知函数f(x)=ex﹣a(x+2).
(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)有两个零点,求a的取值范围.
解:由题意,f(x)的定义域为(﹣∞,+∞),且f′(x)=ex﹣a.
(1)当a=1时,f′(x)=ex﹣1,令f′(x)=0,解得x=0.
∴当x∈(﹣∞,0)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.
∴f(x)在(﹣∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增;
(2)当a≤0时,f′(x)=ex﹣a>0恒成立,f(x)在(﹣∞,+∞)上单调递增,不合题意;
当a>0时,令f′(x)=0,解得x=lna,
当x∈(﹣∞,lna)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
当x∈(lna,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.
∴f(x)的极小值也是最小值为f(lna)=a﹣a(lna+2)=﹣a(1+lna).
又当x→﹣∞时,f(x)→+∞,当x→+∞时,f(x)→+∞.
∴要使f(x)有两个零点,只要f(lna)<0即可,
则1+lna>0,可得a>.
综上,若f(x)有两个零点,则a的取值范围是(,+∞).
4(2024甲卷)曲线y=x3﹣3x与y=﹣(x﹣1)2+a在(0,+∞)上有两个不同的交点,则a的取值范围为 .
解:令x3﹣3x=﹣(x﹣1)2+a,则a=x3﹣3x+(x﹣1)2,
令φ(x)=x3﹣3x+(x﹣1)2,则φ′(x)=3x2﹣3+2(x﹣1)=(x﹣1)(3x+5),
因为x>0,
故当x>1时,φ′(x)>0,φ(x)单调递增,当0<x<1时,φ′(x)<0,φ(x)单调递减,
因为φ(0)=1,φ(1)=﹣2,x→+∞时,φ(x)→+∞,
若使得a=x3﹣3x+(x﹣1)2有两个不同零点,
则a的范围为(﹣2,1).
故答案为:(﹣2,1).
5(2024年甲卷)已知函数f(x)=(1﹣ax)ln(1+x)﹣x.
(1)当a=﹣2时,求f(x)的极值;
(2)当x≥0时,f(x)≥0,求a的取值范围.
解:(1)当a=﹣2 时,f(x)=(1+2x)ln(1+x)﹣x,x>﹣1,
f′(x)=2ln(1+x)+,
当﹣1<x<0时,f′(x)<0;当x>0时,f′(x)>0,
所以f(x)在(﹣1,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,
故f(x)的极小值为 f(0)=0,无极大值;
(2)由f(x)=(1﹣ax)ln(1+x)﹣x,得f′(x)=﹣aln(1+x)﹣,
令g(x)=f′(x),则g′(x)=﹣﹣,
当x≥0时,f(x)≥0,且f(0)=0,f′(0)=0,
所以g′(0)=﹣1﹣2a≥0,,
当时,g′(x)≥=≥0,
所以g(x)在[0,+∞)上单调递增,g(x)=f′(x)≥g(0)=0,
故f(x)在[0,+∞)上单调递增,f(x)≥f(0)=0恒成立,
即a的取值范围为.
6已知函数f(x)=ex﹣ax﹣a3,若f(x)有极小值,且极小值小于0,求a的取值范围.
解:∵函数f(x)=ex﹣ax﹣a3,∴f′(x)=ex﹣a,
当a≤0时,f′(x)>0,函数f(x)在R上单调递增,此时函数f(x)无极值,
∴a>0,
令f′(x)=ex﹣a=0,得x=lna,
当x<lna时,f′(x)<0,当x>lna时,f′(x)>0,
∴函数f(x)的增区间为(lna,+∞),减区间为(﹣∞,lna),
∴f(x)极小值=f(lna)=a﹣alna﹣a3<0,
∴1﹣lna﹣a2<0,
令g(a)=﹣a2﹣lna+1,<0,
g(a)在(0,+∞)上单调递减,
∵g(1)=0,∴g(a)<0等价于a>1,
∴a的取值范围是(1,+∞).
7(2023乙卷)设a∈(0,1),若函数f(x)=ax+(1+a)x在(0,+∞)上单调递增,则a的取值范围是 .
解:∵函数f(x)=ax+(1+a)x在(0,+∞)上单调递增,
∴f′(x)=axlna+(1+a)xln(1+a)≥0在(0,+∞)上恒成立,
即(1+a)xln(1+a)≥﹣axlna,化简可得在(0,+∞)上恒成立,
而在(0,+∞)上>1,
故有,由a∈(0,1),化简可得ln(1+a)≥ln,
即1+a,a2+a﹣1≥0,
解答,故a的取值范围是[,1).故答案为:[,1).
8(2023甲卷)已知f(x)=ax﹣,x∈(0,),若f(x)<sin2x恒成立,求a的取值范围.
解:不妨设g(x)=ax﹣﹣sin2x,函数定义域为(0,),
g′(x)=a﹣﹣2cos2x=a﹣﹣2(2cos²x﹣1),
令cos²x=t,0<t<1,
此时g′(t)=a+2﹣4t+﹣,
不妨令k(t)=a+2﹣4t+﹣,
可得k′(t)=﹣4﹣+=﹣>0,
所以k(t)单调递减,
此时k(t)<k(1)=a﹣3,
①当a≤3时,g′(x)=k(t)<a﹣3≤0,
所以g(x)在(0,)上单调递减,
此时g(x)<g(0)=0,
则当a≤3时,f(x)<sin2x恒成立,符合题意;
②当a>3时,
当t→0时,﹣=﹣3(﹣)²+→﹣∞,
所以k(t)→﹣∞,
又k(1)=a﹣3>0,
所以在区间(0,1)上存在一点t0,使得k(t0)=0,
即存在x0∈(0,),使得g′(x0)=0,
当t0<t<1时,k(t)>0,
所以当0<x<x0时,g′(x)>0,g(x)单调递增,
可得当0<x<x0时,g(x)>g(0)=0,不符合题意,
综上,a的取值范围为(﹣∞,3].
9(2023年甲卷)已知函数f(x)=ax﹣,x∈(0,),若f(x)+sinx<0,求a的取值范围.
解:设g(x)=f(x)+sinx=,x∈(0,),
则,x∈(0,),
<0,
∴g′(x)在(0,)上单调递减,
若g(x)=f(x)+sinx<0,又g(0)=0,则g′(0)=a﹣1+1≤0,∴a≤0,
当a=0时,∵,
又x∈(0,),∴0<sinx<1,0<cosx<1,∴,
∴,满足题意;
当a<0时,∵x∈(0,),∴ax<0,
∴f(x)+sinx=<sinx<<0,满足题意;
综合可得:若f(x)+sinx<0,则a≤0,所以a的取值范围为(﹣∞,0].
10已知函数f(x)=(+a)ln(1+x),若f(x)在(0,+∞)存在极值,求a的取值范围.
解:f′(x)=ln(x+1)+(+a)()=[ln(x+1)﹣],
要使f(x)在(0,+∞)存在极值点,则方程ln(x+1)﹣=0有正根,
记g(x)=ln(x+1)﹣,x>0,g′(x)=,
①当a≤0时,g′(x)>0,故g(x)在(0,+∞)上单调递增,g(x)>g(0)=0,不符合题意;
②当a≥时,g′(x)<0,故g(x)在(0,+∞)上单调递减,g(x)<g(0)=0,不符合题意;
③当0<a<时,令g′(x)>0,0<x<,令g′(x)<0,x>,
故g(x)在(0,+∞)上单调递增,g(x)>g(0)=0,不符合题意;
易知x→+∞时,g(x)→﹣∞,
故只需g(x)≤g()=ln()﹣=ln(﹣1)+4a﹣2>0,
记h(t)=ln(t﹣1)+﹣2,t>2,h′(t)==>0,
故h(t)在(2,+∞)上单调递增,
∴h(t)>h(2)=0,
故取t=,0<a<,有ln(﹣1)+4a﹣2>0,即g()>0,符合题意;
综上所述,a∈(0,)时,f(x)在(0,+∞)存在极值点.
11已知函数f(x)=(+a)ln(1+x).若函数f(x)在(0,+∞)单调递增,求a的取值范围.
解:f(x)=(+a)ln(1+x),
则f'(x)=,
函数f(x)在(0,+∞)单调递增,
则,化简整理可得,﹣(x+1)ln(x+1)+x+ax2≥0,
令g(x)=ax2+x﹣(x+1)ln(x+1)(x>0),
求导可得,g'(x)=2ax﹣ln(x+1),
当a≤0时,
则2ax≤0,ln(x+1)>0,
故g'(x)<0,即g(x)在区间(0,+∞)上单调递减,
g(x)<g(0)=0,不符合题意,
令m(x)=g'(x)=2ax﹣ln(x+1),
则m'(x)=2a﹣,
当a,即2a≥1时,
,m'(x)>0,
故m(x)在区间(0,+∞)上单调递增,即g'(x)在区间(0,+∞)上单调递增,
所以g'(x)>g'(0)=0,g(x)在区间(0,+∞)上单调递增,
g(x)>g(0)=0,符合题意,
当0<a<时,令m'(x)==0,解得x=,
当x∈时,m'(x)<0,m(x)在区间(0,)上单调递减,即g'(x)单调递减,
g'(0)=0,
当x∈时,g'(x)<g'(0)=0,g(x)单调递减,
∵g(0)=0,
∴当x∈时,g(x)<g(0)=0,不符合题意,
综上所述,a的取值范围为.
12已知函数f(x)=ln(1+x)+axe﹣x.若f(x)在区间(﹣1,0),(0,+∞)各恰有一个零点,求a的取值范围.
解:,
若a≥0,当﹣1<x<0时,f′(x)>0,f(x)单调递增,则f(x)<f(0)=0,不合题意;
故a<0,,令,注意到,
令g′(x)<0,解得或,令g′(x)>0,解得,
∴g(x)在单调递减,在单调递增,且x>1时,g(x)>0,
①若g(0)=1+a≥0,当x>0时,g(x)>0,f(x)单调递增,不合题意;
②若g(0)=1+a<0,g(0)g(1)<0,则存在x0∈(0,1),使得g(x0)=0,
且当x∈(0,x0)时,g(x)<g(0)=0,f(x)单调递减,则f(x0)<f(0)=0,
当x>1时,f(x)>ln(1+x)+a>0,f(e﹣a﹣1)>0,则由零点存在性定理可知f(x)在(1,e﹣a﹣1)上存在一个根,
当时,g(x)<0,f(x)单调递减,,
当时,f(x)<ln(1+x)﹣ae<0,f(eae﹣1)<0,则由零点存在性定理可知f(x)在上存在一个根.
综上,实数a的取值范围为(﹣∞,﹣1).
13已知函数f(x)=x3﹣x,g(x)=x2+a,曲线y=f(x)在点(x1,f(x1))处的切线也是曲线y=g(x)的切线.求a的取值范围.
解:f'(x)=3x2﹣1,则y=f(x)在点处的切线方程为,整理得,
设该切线与g(x)切于点(x2,g(x2)),g'(x)=2x,则g'(x2)=2x2,则切线方程为,整理得,
则,整理得,
令,则h'(x)=9x3﹣6x2﹣3x=3x(3x+1)(x﹣1),令h'(x)>0,解得或x>1,
令h'(x)<0,解得或0<x<1,则x变化时,h'(x),h(x)的变化情况如下表:
x
0
(0,1)
1
(1,+∞)
h′(x)
﹣
0
+
0
﹣
0
+
h(x)
单调递减
单调递增
单调递减
﹣1
单调递增
则h(x)的值域为[﹣1,+∞),故a的取值范围为[﹣1,+∞).
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导数中的参数取值范围
一、知识点讲解
1函数的单调性与极值
(1)极值的概念:设函数在点附近有定义,且若对附近的所有的点都有(或),则称为函数的一个极大(小)值,称为极大(小)值点.
(2)求可导函数极值的步骤:
①求导数,求方程的根;②求方程的根;③检验在方程的根的左右的符号,如果在根的左侧附近为正,右侧附近为负,那么函数在这个根处取得极大值;如果在根的右侧附近为正,左侧附近为负,那么函数在这个根处取得极小值.
2.函数的最大值和最小值
(1)设是定义在区间上的函数,在内有导数,求函数在上的最大值与最小值,可分两步进行:
①求在内的极值。
②将在各极值点的极值与、比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.
(2)若函数在上单调增加,则为函数的最小值,为函数的最大值;若函数在上单调递减,则为函数的最大值,为函数的最小值。
二、函数的极值点偏移问题
在导数中求参数取值范围时,常用方法围绕函数的单调性,最值对比法,分离参数法, 分类讨论法和与极值和零点有关等方法。
1. 分离参数法
将含参数的不等式变形,使参数与自变量分离(如 或 )。
转化为求函数 f(x) 的最值:若恒成立,则;若恒成立,则。
适用题型:参数易从不等式中分离,且分离后函数的最值易求。
【例1】当x∈[﹣2,1]时,不等式ax3﹣x2+4x+3≥0恒成立,则实数a的取值范围是( )
【例2】已知函数f(x)=ax3﹣3x2+1,若f(x)存在唯一的零点x0,且x0>0,则实数a的取值范围是( )
2. 分类讨论法
当参数无法直接分离,或函数单调性受参数影响时,按参数的取值范围分类。
常见分类依据:导数等于0的根的个数、根的大小关系、参数符号等。
逐类分析函数的单调性、极值,进而确定参数满足的条件。
适用题型景:参数影响导数的符号或函数的定义域。
【例1】已知函数f(x)=x2+ax+b,g(x)=ex(cx+d),若曲线y=f(x)和曲线y=g(x)都过点P(0,2),且在点P处有相同的切线y=4x+2.
(Ⅰ)求a,b,c,d的值;
(Ⅱ)若x≥﹣2时,f(x)≤kg(x),求k的取值范围.
【例2】(2022年新课标2)已知函数f(x)=ax﹣﹣(a+1)lnx.
(1)当a=0时,求f(x)的最大值;
(2)若f(x)恰有一个零点,求a的取值范围.
3.单调性法
已知函数的单调性,则或,确定参数范围。
- 适用题型:已知函数在特定区间的单调性,求参数的取值范围。
【例1】若函数f(x)=kx﹣lnx在区间(1,+∞)单调递增,则k的取值范围是( )
【例2】若函数f(x)=x2+ax+在是增函数,则a的取值范围是( )
4. 最值对比法
若不等式在特定的区间上,或(或)恒成立,求参数的取值范围。
适用题型:,或(或)恒成立。
【例1】设函数f(x)=ex﹣1﹣x﹣ax2.
(1)若a=0,求f(x)的单调区间;
(2)若当x≥0时f(x)≥0,求a的取值范围.
【例2】已知函数f(x)=(x+1)lnx﹣a(x﹣1).若当x∈(1,+∞)时,f(x)>0,求a的取值范围.
5 与极值和零点有关的题型
已知函数有零点或者极值点,求参数的取值范围
【例1】(2025秋•武汉月考)已知,若0是的极小值点,则的取值范围为
【例2】(2025秋•惠州月考)已知,若有三个零点,则实数的取值范围是
根据具体题目特征选择合适方法,复杂问题可能需要多种方法结合使用。
3、 加强练习,巩固理解
1已知函数f(x)=x3﹣kx+k2.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)有三个零点,求k的取值范围.
2已知函数,当x≥0时,f(x)≥x3+1,求a的取值范围.
3已知函数f(x)=ex﹣a(x+2).
(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)有两个零点,求a的取值范围.
4(2024甲卷)曲线y=x3﹣3x与y=﹣(x﹣1)2+a在(0,+∞)上有两个不同的交点,则a的取值范围为 .
5(2024年甲卷)已知函数f(x)=(1﹣ax)ln(1+x)﹣x.
(1)当a=﹣2时,求f(x)的极值;
(2)当x≥0时,f(x)≥0,求a的取值范围.
6已知函数f(x)=ex﹣ax﹣a3,若f(x)有极小值,且极小值小于0,求a的取值范围.
7(2023乙卷)设a∈(0,1),若函数f(x)=ax+(1+a)x在(0,+∞)上单调递增,则a的取值范围是 .
8(2023甲卷)已知f(x)=ax﹣,x∈(0,),若f(x)<sin2x恒成立,求a的取值范围.
9(2023年甲卷)已知函数f(x)=ax﹣,x∈(0,),若f(x)+sinx<0,求a的取值范围.
10已知函数f(x)=(+a)ln(1+x),若f(x)在(0,+∞)存在极值,求a的取值范围.
11已知函数f(x)=(+a)ln(1+x).若函数f(x)在(0,+∞)单调递增,求a的取值范围.
12已知函数f(x)=ln(1+x)+axe﹣x.若f(x)在区间(﹣1,0),(0,+∞)各恰有一个零点,求a的取值范围.
13已知函数f(x)=x3﹣x,g(x)=x2+a,曲线y=f(x)在点(x1,f(x1))处的切线也是曲线y=g(x)的切线.求a的取值范围.
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