培优课 导数中的函数构造问题、导数与恒成立(能成立)问题、导数与不等式证明、导数与函数零点问题 课件-2025-2026学年高二上学期数学人教A版选择性必修第二册
|
66页
|
3729人阅读
|
10人下载
普通
摘要:
该高中数学导数单元复习课件系统涵盖函数构造、恒成立与能成立、不等式证明、零点问题四大核心模块,通过典例分析、延伸探究及跟踪训练,将导数应用的关键题型串联成逻辑链,帮助学生构建从基础构造到综合应用的完整知识网络。
其亮点在于采用“问题驱动-变式拓展”复习策略,如函数构造中通过条件变换(如f(x)<-xf'(x)与f(x)<xf'(x)对比)培养数学思维,零点问题结合图像趋势分析强化数学眼光,分层作业(基础整理与提升训练)满足个性化需求,助力学生巩固知识并提升解决复杂问题的能力,为教师提供精准复习教学支持。
内容正文:
导数中的函数构造问题
培优课 第一节
学习目标
1.了解导数中几种常见的构造函数的形式.(重点)
2.会根据要求通过构造函数解决一些简单的问题.(难点)
刘雨萌
一、利用f(x)与x构造
典例分析
学习笔记73页例1 已知f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)为f(x)的导函数,且满足f(x)<-xf'(x),则不等式f(x+1)>(x-1)f(x2-1)的解集是
A.(0,1) B.(2,+∞) C.(1,2) D.(1,+∞)
√
构造函数y=xf(x),x∈(0,+∞),
则y'=f(x)+xf'(x)<0,
所以函数y=xf(x)在(0,+∞)上单调递减.
又因为f(x+1)>(x-1)f(x2-1),
所以(x+1)f(x+1)>(x2-1)f(x2-1),
所以x+1<x2-1,且x2-1>0,x+1>0,
解得x>2,
所以不等式f(x+1)>(x-1)f(x2-1)的解集是(2,+∞).
刘雨萌
延伸探究1 把本例中的条件“f(x)<-xf'(x)”换为“f(x)<xf'(x)”,解不等式(x2+1)f(2x+1)>(2x+1)f(x2+1).
设g(x)=,x∈(0,+∞),则g'(x)=,
∵f(x)<xf'(x),
∴g'(x)>0,故g(x)在(0,+∞)上单调递增,
由(x2+1)f(2x+1)>(2x+1)f(x2+1)得,
>,
即g(2x+1)>g(x2+1),
所以解得0<x<2.
即不等式(x2+1)f(2x+1)>(2x+1)f(x2+1)的解集为(0,2).
刘雨萌
用函数单调性比较大小或解不等式时常构造函数,常见的有
(1)对于f'(x)>g'(x),构造h(x)=f(x)-g(x).
(2)对于f'(x)+g'(x)>0,构造h(x)=f(x)+g(x).
(3)对于f'(x)>a,构造h(x)=f(x)-ax.
(4)对于xf'(x)+f(x)>0,构造h(x)=xf(x).
(5)对于xf'(x)-f(x)>0,构造h(x)=.
反思与感悟
刘雨萌
跟踪训练1 已知函数f(x)=xln x+x(x-a)2(a∈R).若存在x∈,使得f(x)>xf'(x)成立,则实数a的取值范围是
A. B.C.(,+∞) D.(3,+∞)
√
由f(x)>xf'(x),可得'=<0.
设g(x)==ln x+(x-a)2,则存在x∈,使得g'(x)=+2(x-a)<0成立,
即a>.又x+≥2=,
当且仅当x=,即x=时取等号,所以a>.
刘雨萌
典例分析
二、利用f(x)与ex构造
例2 已知f(x)为R上的可导函数,其导函数为f'(x),且对于任意的x∈R,均有f(x)+f'(x)>0,则
A.f(-2 024)<f(0),e2 024f(2 024)>f(0)
B.f(-2 024)<f(0),e2 024f(2 024)<f(0)
C.f(-2 024)>f(0),e2 024f(2 024)>f(0)
D.f(-2 024)>f(0),e2 024f(2 024)<f(0)
√
构造函数h(x)=exf(x),
则h'(x)=exf(x)+exf'(x)=ex[f(x)+f'(x)]>0,所以函数h(x)在R上单调递增,
故h(-2 024)<h(0),即f(-2 024)<e0f(0),即f(-2 024)<f(0).
同理,h(2 024)>h(0),即e2 024f(2 024)>f(0).
刘雨萌
延伸探究 把本例中的条件“f(x)+f'(x)>0”换为“f'(x)>f(x)”,比较e2 024f(-2 024)和f(0)的大小.
令g(x)=,则g'(x)=,
因为对任意的x∈R,都有f'(x)>f(x),
所以g'(x)>0,即g(x)在R上单调递增,
所以g(-2 024)<g(0),即<,
所以e2 024f(-2 024)<f(0).
f(x)与ex构造常见的形式
(1)对于f'(x)+f(x)>0,构造h(x)=exf(x).
(2)对于f'(x)>f(x),构造h(x)=.
刘雨萌
跟踪训练2 (多选)已知函数f(x)的导函数为f'(x),且f'(x)<f(x)对任意的x∈R恒成立,则
A.f(ln 2)<2f(0) B.f(2)<e2f(0)
C.f(ln 2)>2f(0) D.f(2)>e2f(0)
√
√
令g(x)=,则g'(x)=<0,所以g(x)在R上单调递减,又ln 2>0,2>0,
所以g(ln 2)<g(0),g(2)<g(0),
即<<,
所以f(ln 2)<2f(0),f(2)<e2f(0).
刘雨萌
三、利用f(x)与sin x,cos x构造
典例分析
例3 (多选)已知定义在上的函数f(x)的导函数为f'(x),且f(0)=0,f'(x)cos x+f(x)sin x<0,则下列判断中正确的是
A.f <f B.f >0
C.f>f D.f >f
√
√
令g(x)=,x∈,
则g'(x)=,
因为f'(x)cos x+f(x)sin x<0,所以g'(x)=<0在上恒成立,因此函数g(x)=上单调递减,
刘雨萌
令g(x)=,x∈,
则g'(x)=,
因为f'(x)cos x+f(x)sin x<0,所以g'(x)=<0在上恒成立,因此函数g(x)=上单调递减,
又<,所以g>g,即>,即f >f,故A错误;
又f(0)=0,所以g(0)==0,所以g(x)=≤0在上恒成立,
因为ln∈,所以f <0,故B错误;
又<,所以g>g,所以>,即f >f,故C正确;
又<,所以g>g,所以>,即f >f ,故D正确.
刘雨萌
反思感悟
f(x)与sin x,cos x构造常见的形式
(1)对于f'(x)sin x+f(x)cos x>0,构造函数h(x)=f(x)sin x.
(2)对于f'(x)sin x-f(x)cos x>0,构造函数h(x)=.
(3)对于f'(x)cos x-f(x)sin x>0,构造函数h(x)=f(x)cos x.
(4)对于f'(x)cos x+f(x)sin x>0,构造函数h(x)=.
刘雨萌
跟踪训练3 已知函数y=f(x-1)的图象关于点(1,0)对称,函数y=f(x)对于任意的x∈(0,π),满足f'(x)sin x>f(x)cos x(其中f'(x)是函数f(x)的导函数),则下列不等式成立的是
A.f >-f
B.f<-f
C.f >2f
D.f <f
√
刘雨萌
由已知,得f(x)为奇函数,由函数y=f(x)对于任意的x∈(0,π),
满足f'(x)sin x >f(x)cos x,得f'(x)sin x-f(x)cos x>0,令g(x)=,则g'(x)=
,当x∈(0,π)时,g'(x)>0,
所以g(x)在(0,π)上单调递增.对于A,>,
即f >f,所以f=-f<-f,故A错误;
对于B,>,即f>f=-f,故B错误;
对于C,<f>2f,故C正确;
对于D,>f >f,故D错误.
刘雨萌
课堂小结
1.知识清单:
(1)几种常见的构造形式.
(2)掌握由导函数的结构形式构造原函数的方法.
2.方法归纳:构造法.
3.常见误区:不能正确构造出符合题意的函数.
刘雨萌
随堂演练
1.已知f(x)是定义在(0,+∞)上的可导函数,且满足xf'(x)+f(x)≤0,对任意的正数a,b,若a<b,则必有
A.bf(b)≤af(a) B.bf(a)≤af(b)
C.af(a)≤bf(b) D.af(b)≤bf(a)
√
2.已知函数y=f(x)(x∈R)满足f(2)=1,且f(x)的导函数f'(x)<1,则f(x)>x-1的解集为
A.{x|-2<x<2} B.{x|x<2}
C.{x|x<-2或x>2} D.{x|x>2}
√
刘雨萌
3.若函数y=f(x)的定义域为R,对于∀x∈R,f'(x)<f(x),且f(x+1)为偶函数,f(2)=1,则不等式f(x)<ex的解集为
A.(2,+∞) B.(0,+∞)
C.(-∞,0) D.(-∞,2)
随堂演练
√
4.函数f(x)定义在上,f =,其导函数是f'(x),且f(x)·cos x<f'(x)·
sin x恒成立,则不等式f(x)>2sin x的解集为 .
刘雨萌
基础作业
(1)整理本节课的题型;
提升作业
练透133页作业25
课后作业
刘雨萌
导数与恒成立(能成立)
培优课 第二节
学习目标
会利用导数研究恒成立和能成立问题.(难点)
刘雨萌
典例分析
一、恒成立问题
例1 已知函数f(x)=ln x-.
(1)当a=-1时,求f(x)的极值;
当a=-1时,
f(x)=ln x+,定义域为(0,+∞),
则f'(x)=-=,
当0<x<1时,f'(x)<0,
当x>1时,f'(x)>0,
则f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
所以f(x)有极小值f(1)=1,无极大值.
刘雨萌
例1 已知函数f(x)=ln x-.
(2)若f(x)≥0恒成立,求实数a的取值范围.
因为f(x)≥0恒成立,
得∀x>0,a≤xln x,
令g(x)=xln x,x>0,
则g'(x)=1+ln x,
当0<x<时,g'(x)<0,
当x>时,g'(x)>0,
即函数g(x)在上单调递减,在上单调递增,
因此g(x)min=g=-,
则a≤-,
所以实数a的取值范围为.
刘雨萌
反思与感悟
由不等式恒成立求参数的取值范围的策略
(1)求最值法:将恒成立问题转化为利用导数求函数的最值问题.
(2)分离参数法:将参数分离出来,进而转化为a>f(x)max或a<f(x)min的形式,通过导数求出f(x)的最值,即得参数的取值范围.
刘雨萌
跟踪训练1 已知函数f(x)=ln x-kx,且k>0,若f(x)≤在x∈(0,+∞)上恒成立,求k的最小值.
若f(x)≤在x∈(0,+∞)上恒成立,则ln x-kx-≤0在x∈(0,+∞)上恒成立,
令h(x)=ln x-kx-(x>0),则h(x)max≤0,
令h'(x)=-k+==0,则x=-(舍去)或x=,
当0<x<时,h'(x)>0,h(x)单调递增;
当x>时,h'(x)<0,h(x)单调递减,所以h(x)max=h=ln -k·-=ln ≤0,
则0<≤1,即k≥,故k的最小值为.
刘雨萌
典例分析
二、能成立问题
例2 已知函数f(x)=ex-ax-1.
(1)当a=1时,求f(x)的单调区间与极值;
当a=1时,f(x)=ex-x-1,所以f'(x)=ex-1,
当x<0时,f'(x)<0;当x>0时,f'(x)>0,
所以f(x)的单调递减区间为(-∞,0),单调递增区间为(0,+∞),
所以当x=0时,函数f(x)有极小值f(0)=0,无极大值.
(2)若f(x)≤x2在x∈[0,+∞)上有解,求实数a的取值范围.
刘雨萌
例2 已知函数f(x)=ex-ax-1.
(2)若f(x)≤x2在x∈[0,+∞)上有解,求实数a的取值范围.
显然当x=0时,不等式恒成立;
当x>0时,f(x)≤x2在(0,+∞)上有解,即ex-x2-ax-1≤0在(0,+∞)上有解,
即a≥-在(0,+∞)上有解,
令g(x)=-,x>0,则g'(x)=-=.
由(1)知当x>0时,ex-(x+1)>e0-0-1=0,
故当0<x<1时,g'(x)<0;当x>1时,g'(x)>0,
所以g(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
所以当x=1时,g(x)min=e-2,所以a≥e-2,
综上可知,实数a的取值范围是[e-2,+∞).
刘雨萌
反思与感悟
(1)不等式有解问题可类比恒成立问题进行转化,要理解清楚两类问题的差别.
(2)含参数的不等式能成立(存在性)问题的转化方法
①若a>f(x)在x∈D上能成立,则a>f(x)min;
②若a<f(x)在x∈D上能成立,则a<f(x)max.
刘雨萌
跟踪训练2 已知函数f(x)=ln x-x2.
(1)求函数f(x)在上的最大值和最小值;
因为函数 f(x)=ln x-x2,x∈,
所以f'(x)=-x=,
令f'(x)=0,则x=1或x=-1(舍去).
当≤x<1时,f'(x)>0;当1<x≤4时,f'(x)<0,
所以函数f(x)在上单调递增,在(1,4]上单调递减,
所以当x=1时,f(x)取得最大值,最大值为f(1)=-,
又f =ln-=-ln 2-,f(4)=2ln 2-8,f -f(4)=-3ln 2-+8>-3-+8>0,
所以f>f(4),所以当x=4时,f(x)取得最小值,最小值为f(4)=2ln 2-8,
故f(x)在上的最大值为-,最小值为2ln 2-8.
刘雨萌
易知f(x)的定义域为(0,+∞),
故不等式f(x)>(2-a)x2可化为2-a<-.
记g(x)=-,x>0,则原不等式有解可转化为2-a<g(x)max.
易得g'(x)=,当x∈(0,)时,g'(x)>0;当x∈(,+∞)时,g'(x)<0,
所以函数g(x)在(0,,+∞)上单调递减,
故g(x)max=g()=-,所以2-a<-,
解得a>-.
所以实数a的取值范围为.
(2)若不等式f(x)>(2-a)x2有解,求实数a的取值范围.
跟踪训练2 已知函数f(x)=ln x-x2.
刘雨萌
29
课堂小结
1.知识清单:
(1)恒成立问题.
(2)能成立问题.
2.方法归纳:转化法、分类讨论.
3.常见误区:求错构造的函数最值.
刘雨萌
随堂演练
1.若不等式ax2≥ln x恒成立,则实数a的取值范围是
A. B.C. D.
√
2.函数f(x)=+x2-2x-a(x>0),若恒有f(x)≥0,则实数a的取值范围是
A.(e,+∞) B.[e-1,+∞) C.(-∞,e-1] D.(-∞,0]
√
3.已知函数f(x)=x2-2ln x,若在定义域内存在x0,使得不等式f(x0)-m≤0成立,则实数m的最小值是
A.2 B.-2 C.1 D.-1
√
4.已知不等式ax≤(2x+1)ex对任意x∈[1,+∞)恒成立,则正实数a的取值范围是 .
(0,3e]
刘雨萌
基础作业
(1)整理本节课的题型;
提升作业
练透135页作业26
课后作业
刘雨萌
本节内容结束
导数与不等式证明
培优课 第三节
学习目标
1.会用移项来构造函数证明不等式.
2.会用拆分来构造函数证明不等式.
3.会利用两个常见的不等式进行合理放缩证明不等式.
刘雨萌
一、移项构造差函数证明不等式
典例分析
例1 证明不等式ln(x+1)≤x.
由题意知x>-1,令f(x)=ln(x+1)-x,所以f'(x)=-1=,
所以当-1<x<0时,f'(x)>0;
当x>0时,f'(x)<0,故f(x)在(-1,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减,
所以f(x)有最大值f(0)=0,
故有f(x)=ln(x+1)-x≤f(0)=0,
即ln(x+1)≤x成立.
注:待证不等式的两边含有同一个变量时,一般地,可以直接构造“左减右”或“右减左”的函数,利用导数研究其单调性等相关函数性质证明不等式.
刘雨萌
跟踪训练1 已知x>0,求证:<ln(1+x).
令g(x)=ln(1+x)-,
当x>0时,g'(x)=-=>0,
即当x>0时,函数g(x)单调递增,
则g(x)>g(0)=0.
故g(x)=ln(1+x)->0,
即当x>0时,<ln(1+x).
刘雨萌
二、拆分函数证明简单的不等式
典例分析
例2 已知函数f(x)=ln x+x,证明:xf(x)<ex.
要证xf(x)<ex,即证x2+xln x<ex(x>0),即证1+<(x>0).
令函数g(x)=1+(x>0),则g'(x)=.
令g'(x)>0,得x∈(0,e);令g'(x)<0,得x∈(e,+∞),
所以g(x)在(0,e)上单调递增,在(e,+∞)上单调递减,
所以g(x)max=g(e)=1+,
令函数h(x)=(x>0),则h'(x)=.
当x∈(0,2)时,h'(x)<0;当x∈(2,+∞)时,h'(x)>0,
所以h(x)在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,
所以h(x)min=h(2)=.
因为->0,所以h(x)min>g(x)max,即1+<,从而xf(x)<ex得证.
刘雨萌
若直接求导后导数式比较复杂或无从下手,可将待证式进行变形,构造两个函数,转化为求这两个函数的最值问题,从而达到证明的目标.在证明过程中,合理的变形是关键.
反思与感悟
刘雨萌
跟踪训练2 已知函数f(x)=eln x-ax(a∈R).
(1)讨论函数f(x)的单调性;
f'(x)=-a(x>0),
①若a≤0,则f'(x)>0,f(x)在(0,+∞)上单调递增;
②若a>0,则当0<x<时,f'(x)>0;
当x>时,f'(x)<0,∴f(x)在上单调递减.
综上,当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上单调递增;当a>0时,f(x)在上单调递减.
刘雨萌
40
(2)当a=e时,证明:xf(x)-ex+2ex≤0.
∵x>0,∴只需证f(x)≤-2e,
当a=e时,由(1)知,f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
∴f(x)max=f(1)=-e.
设g(x)=-2e(x>0),则g'(x)=,
∴当0<x<1时,g'(x)<0;当x>1时,g'(x)>0,
故g(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
∴g(x)min=g(1)=-e,则f(x)≤f(x)max=g(x)min≤g(x).
∴当x>0时,f(x)≤g(x),即f(x)≤-2e,即xf(x)-ex+2ex≤0.
刘雨萌
41
三、放缩证明不等式
典例分析
例3 已知函数f(x)=x2-(a-2)x-aln x(a∈R).
(1)讨论函数f(x)的单调性;
函数f(x)的定义域是(0,+∞),f'(x)=2x-(a-2)-=,
当a≤0时,f'(x)>0对任意x∈(0,+∞)恒成立,
∴函数f(x)在区间(0,+∞)上单调递增;
当a>0时,由f'(x)>0得x>,
由f'(x)<0,得0<x<,
∴函数f(x)在区间上单调递减.
刘雨萌
(2)当a=1时,证明:对任意的x>0,f(x)+ex>x2+x+2.
当a=1时,f(x)=x2+x-ln x,要证明f(x)+ex>x2+x+2,
只需证明ex-ln x-2 >0,先证明当x>0时,ex>x+1,令g(x)=ex-x-1,
则g'(x)=ex-1,当x>0时,g'(x)>0,g(x)单调递增,
∴当x>0时,g(x)>g(0)=0,即ex>x+1,
∴ex-ln x-2>x+1-ln x-2=x-ln x-1.
令h(x)=x-ln x-1(x>0),
则h'(x)=1-=(x>0),易知h(x)在(0,1)上单调递减,在[1,+∞)上单调递增,
∴h(x)≥h(1)=0,即x-ln x-1≥0成立,
∴f(x)+ex>x2+x+2成立.
刘雨萌
对于某些不等式,直接构造函数不易求其最值,可以适当地利用熟知的函数不等式ex≥x+1,ln x≤x-1等进行放缩,有利于简化后续导数式的求解或函数值正负的判断;也可以利用局部函数的有界性进行放缩,然后再构造函数进行证明.
反思与感悟
刘雨萌
跟踪训练3 已知函数f(x)=aex-1-ln x-1.
(1)若a=1,求f(x)在(1,f(1))处的切线方程;
当a=1时,f(x)=ex-1-ln x-1(x>0),
则f'(x)=ex-1-,∴所求切线斜率为k=f'(1)=0,又f(1)=0,
∴切点为(1,0).
∴所求切线方程为y-0=0(x-1),即y=0.
(2)证明:当a≥1时,f(x)≥0.
刘雨萌
∵a≥1,∴aex-1≥ex-1,∴f(x)≥ex-1-ln x-1.
令g(x)=ex-x-1,∴g'(x)=ex-1.
当x∈(-∞,0)时,g'(x)<0;当x∈(0,+∞)时,g'(x)>0,
∴g(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,
∴g(x)min=g(0)=0,
故ex≥x+1,当且仅当x=0时取等号.
同理可证ln x≤x-1,当且仅当x=1时取等号.
由ex≥x+1⇒ex-1≥x(当且仅当x=1时取等号),
由x-1≥ln x⇒x≥ln x+1(当且仅当x=1时取等号),
∴ex-1≥x≥ln x+1,即ex-1≥ln x+1,
即ex-1-ln x-1≥0(当且仅当x=1时取等号),
即证得当a≥1时,f(x)≥0.
刘雨萌
课堂小结
1.知识清单:
(1)移项构造差函数证明不等式.
(2)拆分函数证明简单的不等式.
(3)放缩证明不等式.
2.方法归纳:构造法、转化法、分类讨论.
3.常见误区:在证明不等式的转化过程中未做到等价转化.
刘雨萌
随堂演练
1.若x∈(0,+∞),则下列不等式一定成立的是
A.ln x2>ln x B.2x≥x2 C.x2>x D.x>sin x
√
2.已知m,n都是正整数,且em+ln n<m+n,则
A.n>em B.m>em C.n<em D.m>en
√
3.(多选)已知a>b>0,ab=ba,下列结论正确的是
A.b<e B.b>e C.任意a,b满足a·b<e2 D.存在a,b满足a·b>e2
√
√
4.若函数y=ln(ex-x+a)的值域为R,则实数a的取值范围是 .
(-∞,-1]
刘雨萌
基础作业
(1)整理本节课的题型;
提升作业
练透137页作业27
课后作业
刘雨萌
本节内容结束
导数与函数的零点问题
培优课 第四节
学习目标
能够利用导数分析函数的单调性、极值(最值),来确定函数的零点(或方程的根)的存在区间及数量,会根据零点的个数求参数的范围.
刘雨萌
典例分析
一、判断函数零点(或方程解)的个数
例1 给定函数f(x)=ex-x.
(1)判断函数f(x)的单调性,并求出f(x)的值域;
函数f(x)的定义域为R,
f'(x)=ex-1,
令f'(x)=0,解得x=0.
当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如表所示:
所以f(x)在区间(-∞,0)上单调递减,在区间(0,+∞)上单调递增.当x=0时,f(x)取极小值f(0)=1,也是最小值,故函数f(x)的值域为[1,+∞).
x (-∞,0) 0 (0,+∞)
f'(x) - 0 +
f(x) 单调递减 1 单调递增
刘雨萌
(2)画出函数f(x)=ex-x.的大致图象;
由(1)可知,函数的最小值为1.
函数的图象经过特殊点f(-1)=+1,
f(2)=e2-2,f(0)=1,
当x→+∞时,f(x)→+∞,f'(x)→+∞;
当x→-∞时,指数函数y=ex越来越小,趋向于0,因此函数f(x)图象上的点逐渐趋向于直线y=-x,根据上述信息,画出函数f(x)的大致图象如图所示.
刘雨萌
(3)求出方程f(x)=ex-x.,f(x)=m(m∈R)在区间[-1,2]上的根的个数.
截取函数f(x)在区间[-1,2]上的图象如图所示.
由图象知,
当f(0)<m≤f(-1),
即当m∈时,f(x)的图象与直线y=m恰有
两个不同的交点,即当m∈时,方程f(x)=m在区间[-1,2]上恰有两个不同的实根;同理,当m=1或+1<m≤e2-2时,方程f(x)=m在区
间[-1,2]上有唯一的实根;
当m<1或m>e2-2时,方程f(x)=m在区间[-1,2]上无实根.
刘雨萌
反思与感悟
判断零点的个数问题的思路
(1)求出函数的定义域.
(2)求导数f'(x)及函数f'(x)的零点.
(3)用f'(x)的零点将函数f(x)的定义域划分为若干个区间,列表给出f'(x)在各个区间上的正负,并得出f(x)的单调性与极值.
(4)确定f(x)的图象经过一些特殊点,以及图象的变化趋势.
(5)画出f(x)的大致图象.
刘雨萌
跟踪训练1 方程(x+1)ex=a(a>0)解的个数为
A.3 B.2 C.1 D.0
√
设f(x)=(x+1)ex,
所以f'(x)=ex+(x+1)ex=(x+2)ex,
当x>-2时,f'(x)>0,函数f(x)单调递增,
当x<-2时,f'(x)<0,函数f(x)单调递减,
所以f(x)min=f(-2)=-e-2=-<0,
当x→-∞时,f(x)→0-,
当x→+∞时,f(x)→+∞,f(0)=1,f(-1)=0.
函数f(x)的大致图象如图所示,
因为a>0,所以方程(x+1)ex=a(a>0)的解的个数为1.
刘雨萌
典例分析
二、根据零点个数求参数的范围
例2 已知函数f(x)=ln x-mx2+(2-m)x.
(1)若函数f(x)的极值点在(2,3)内,求实数m的取值范围;
由f(x)=ln x-mx2+(2-m)x,
则f'(x)=-2mx+2-m=-,
要使函数f(x)的极值点在(2,3)内,
则f'(x)=0在(2,3)上有解,
即mx-1=0在(2,3)上有解,则<m<,
即m的取值范围为.
刘雨萌
例2 已知函数f(x)=ln x-mx2+(2-m)x.
(2)若f(x)有两个零点,求实数m的取值范围.
由(1)知f'(x)=-,x>0,
若m≤0,mx-1<0,2x+1>0,则f'(x)>0,
此时函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,不可能有两个零点,不符合题意;
若m>0,又2x+1>0,令f'(x)=0,得x=,
当0<x<时,f'(x)>0,函数f(x)单调递增;
当x>时,f'(x)<0,函数f(x)单调递减,
又当x→0时,f(x)→-∞,当x→+∞时,f(x)→-∞,
要使f(x)有两个零点,则f =ln -+=ln +-1>0恒成立,
设g(x)=ln x+x-1,x>0,则g'(x)=+1>0,
所以函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,又g(1)=0,
则>1,解得0<m<1.综上所述,m的取值范围为(0,1).
刘雨萌
反思感悟
由函数零点个数求参数范围问题的解题思路
(1)对函数求导,确定函数的单调性和极值点.
(2)结合函数的极值以及函数图象的趋势,研究零点个数.
(3)根据所需零点个数,建立不等式或画出函数简图,得参数范围.
刘雨萌
跟踪训练2 已知函数f(x)=e2x-ax2(a∈R).
(1)若曲线y=f(x)在x=1处的切线在两坐标轴上的截距相等,求a的值;
因为f(x)=e2x-ax2,所以f'(x)=2e2x-2ax,
所以f'(1)=2e2-2a,f(1)=e2-a,
所以曲线y=f(x)在x=1处的切线方程为
y-f(1)=f'(1)(x-1),即y=(2e2-2a)x-e2+a.
令y=0,则2(e2-a)x=e2-a,
若e2-a=0,则a=e2,则切点为(1,0),切线为y=0,不符合题意;
若e2-a≠0,则x=,令x=0,则y=a-e2.
又切线在两坐标轴上的截距相等,即=a-e2,故a=+e2.
刘雨萌
(2)已知函数f(x)=e2x-ax2(a∈R).
是否存在实数a,使得f(x)有3个零点?若存在,求实数a的取值范围;若不存在,请说明理由.
函数f(x)=e2x-ax2有3个零点,等价于方程e2x=ax2有三个解.
易知x=0不是方程的根,
当x≠0时,转化为g(x)=的图象与直线y=a有3个交点.
又g'(x)==,
令g'(x)>0,解得x<0或x>1;令g'(x)<0,解得0<x<1,
所以函数g(x)在(-∞,0),(1,+∞)上单调递增,在(0,1)上单调递减,
所以当x=1时,函数g(x)取得极小值,极小值为g(1)=e2.
又当x→0时,g(x)→+∞;当x→-∞时,g(x)→0且g(x)>0;当x→+∞时,g(x)→+∞,故函数g(x)的大致图象如图所示,又直线y=a与g(x)的图象有3个交点,所以a>e2,即实数a的取值范围为(e2,+∞).
刘雨萌
课堂小结
1.知识清单:
(1)判断函数零点(或方程解)的个数.
(2)根据零点个数求参数的范围.
2.方法归纳:转化法、数形结合、分类讨论.
3.常见误区:不能正确分析函数图象的变化趋势,从而不能正确得到函数零点的个数.
刘雨萌
随堂演练
1.函数y=sin x+x的零点个数为
A.0 B.1 C.2 D.3
√
2.方程x2=xsin x+cos x的实数解的个数是
A.3 B.0 C.2 D.1
√
3.已知m∈N*,若关于x的不等式-mx->0的解集中有且仅有一个正整数,则m等于
A.1 B.2 C.3 D.4
√
4.直线y=a与函数y=x3-3x的图象有三个相异的交点,则a的取值范围是 .
(-2,2)
刘雨萌
基础作业
(1)整理本节课的题型;
提升作业
练透139页作业28
课后作业
刘雨萌
本节内容结束
$