内容正文:
专题06 导数
1
2
1.导数的概念与几何意义.
(1)在处的导数.
(2)在处的导数就是切线的斜率,即.
2.常见导数.
(1) c′=0.
(2) (xα)′=αxα-1.
(3) (sinx)′= cosx.
(4) (cosx)′=-sinx.
(5) (ax)′= axlna.
(6) (ex)′= ex.
(7) (logax)′=logax.
(8) (lnx)′=.
3.导数的运算.
(1)[cf(x)]′=cf′(x).
(2)[f(x)±g(x)]′=f′(x)±g′(x).
(3)[f(x)g(x)]′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x).
(4)(g(x)≠0).
(5)复合函数y=f(g(x))的导数:令y=f(u),u=g(x),则yx′=yu′·ux′.
4.函数的单调性.
(1)f′(x)>0 f(x)在(a,b)上单调递增.
(2)f′(x)<0 f(x)在(a,b)上单调递减.
5.函数的极值.
(1)函数y=f(x)在点x=a的函数值f(a)比它在点x=a附近其它点的函数值都小,f′(a)=0,而且在点x=a附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0,则点a叫做函数y=f(x)的极小值点,f(a)叫做函数y=f(x)的极小值.
(2)函数y=f(x)在点x=b的函数值f(b)比它在点x=b附近的其他点的函数值都大,f′(b)=0,而且在点x=b附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,则点b叫做函数y=f(x)的极大值点,f(b)叫做函数y=f(x)的极大值.
(3)极小值点、极大值点统称为极值点,极小值和极大值统称为极值.
6.函数的最值.
(1)如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值.
(2)若f(x)在[a,b]上单调递增,则f(a)为函数的最小值,f(b)为函数的最大值.
(3)若f(x)在[a,b]上单调递减,则f(a)为函数的最大值,f(b)为函数的最小值.
(4) y=f(x)在[a,b]上最值的求解:
①求y=f(x)在区间(a,b)上的极值.
②将y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
3
〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇
热点1 切线方程
1.曲线“在”P点处的切线方程.
(1)计算切点的纵坐标.
(2)计算切线斜率.
(3)计算切线方程.切线过切点,切线斜率.
(4)由直线的点斜式方程得到切线方程:.
2.与切线有关的参数问题.
(1)通常利用曲线、切线、切点的三个关系列出参数的方程(组)并解出参数.
(2)切点处的导数是切线的斜率.
(3)切点在切线上,故满足切线方程.
(4)切点在曲线上,故满足曲线方程.
【例1】(2025•重庆校级模拟)已知直线l与曲线f(x)=ex+sinx在点(0,f(0))处的切线垂直,则直线l的斜率为( )
A.﹣1 B.1 C. D.2
【答案】C
【分析】可得f′(x)=ex+cosx,得到f′(0)=2,进而求得直线l的斜率,得到答案.
【解答】解:由函数f(x)=ex+sinx,可得f′(x)=ex+cosx,
则f′(0)=2,所以直线l的斜率为.
故选:C.
【例2】(2025•莱州市校级模拟)函数在处的切线与直线y=3x+5垂直,则a=( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】求出f(x)导数,,利用函数f(x)在处的切线与直线y=3x+5垂直,列出方程,即可求出实数a的值.
【解答】解:函数,求导得,
,
又f(x)在处的切线与直线y=3x+5垂直,
所以3×4a=﹣1,解得.
故选:B.
【例3】(2026•延安模拟)若直线y=kx是曲线y=ex的一条切线,则k= .
【答案】e.
【分析】根据导数的几何意义,即可求解.
【解答】解:因为y=ex的导数为y′=ex,
设直线y=kx与曲线y=ex切于点(t,et),
则切线方程为y﹣et=et(x﹣t),又其过(0,0),
所以﹣et=et(﹣t),解得t=1,
所以切线斜率k=et=e.
故答案为:e.
【例4】(2026•西安模拟)函数f(x)=xlnx在x=1处的切线方程为 .
【答案】y=x﹣1.
【分析】根据导数的几何意义,即可求解.
【解答】解:因为f(x)=xlnx,所以f′(x)=lnx+1,所以f(1)=0,f′(1)=1,
所以所求切线方程为y=x﹣1.
故答案为:y=x﹣1.
【例5】(2026•河北模拟)设函数.
(1)当a=1时,求函数f(x)在点(1,f(1))处的切线方程.
(2)已知f′(x)是函数f(x)的导函数,若恒成立,求a的最大值.
【答案】(1)x﹣y﹣1=0;
(2)1.
【分析】(1)求导,根据切点横坐标求出切线斜率和该点坐标,再结合直线点斜式求切线方程;
(2)根据可得,设函数,求导求解最小值.
【解答】解:(1)已知函数f(x)=ax﹣lnx,
因此由a=1,知,
则,得f′(1)=1,
故函数f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为x﹣y﹣1=0;
(2)由恒成立,可得,
即在(0,+∞)恒成立,
设,x∈(0,+∞),则,
当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在(1,+∞)单调递增,
当x∈(0,1)时,g′(x)<0,g(x)在(0,1)单调递减,
所以g(x)≥g(1)=1,即g(x)的最小值为1,
所以a≤1,即a的最大值为1.
热点2 函数的单调性
函数单调性的求解.
(1)当导函数不等式可解时,解不等式f′(x)>0或f′(x)<0求出单调区间.
(2)当方程f′(x)=0可解时,解出方程的实根,按实根把函数的定义域划分区间,确定各区间f′(x)的符号,从而确定单调区间.
(3)若导函数的方程、不等式都不可解,根据f′(x)结构特征,利用图象与性质确定f′(x)的符号,从而确定单调区间.
【例6】(2025•鼓楼区校级模拟)函数,则下列说法正确的是( )
A.是偶函数,且在区间(0,+∞)上单调递增
B.是偶函数,且在区间(0,+∞)上单调递减
C.是奇函数,且在区间(0,+∞)上单调递增
D.是奇函数,且在区间(0,+∞)上单调递减
【答案】A
【分析】根据f(x)=f(﹣x)可得函数为偶函数,再根据x∈(0,+∞)时,f'(x)>0,故可得出函数f(x)在(0,+∞)单调递增.
【解答】解:∵,
∴f(﹣x)=ln(e﹣x+1)lnln(ex+1)﹣lnexln(ex+1)f(x),
∴f(x)为偶函数,
f'(x),当x∈(0,+∞)时,ex+1>2,∴,
∴f'(x)>0,∴f(x)在(0,+∞)上单调递增.
故选:A.
【例7】(2025•四川校级三模)命题p:“函数在区间[﹣1,1]上单调递增”是命题q:“a≤1”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【分析】先求出p恒成立时a的取值范围,再用集合法判断充要条件即可
【解答】解:命题在[﹣1,1]内单调递增,
则f′(x)=x2﹣a≥0,即a≤x2在[﹣1,1]上恒成立,
令g(x)=x2,由于x∈[﹣1,1],则x2≥0,则g(x)≥0,
g(x)的最小值为0,则必有a≤0,
所以p是q的充分不必要条件.
故选:A.
【例8】(2025•齐齐哈尔二模)函数f(x)=x3+mx2+3x﹣1在R上单调递增的必要不充分条件为( )
A.m∈(﹣3,3) B.m∈[﹣3,3] C.m∈(﹣6,3) D.m∈(﹣6,3]
【答案】D
【分析】根据题意可得关于m的不等式,解出即可.
【解答】解:依题意,f′(x)=3x2+2mx+3≥0在R上恒成立,
则Δ=4m2﹣36≤0,解得﹣3≤m≤3,
结合选项知,f(x)=x3+mx2+3x﹣1在R上单增的必要不充分条件为m∈(﹣6,3].
故选:D.
【例9】(2026•扬州一模)已知函数在(﹣1,3)上单调递减,则整数a的可能取值为 .(答案不唯一,只需写出满足条件的一个值)
【答案】﹣1(答案不唯一,满足的一个整数即可).
【分析】根据函数f(x)在(﹣1,3)上单调递减,所以f′(x)≤0对∀x∈(﹣1,3)恒成立,再根据一元二次方程的根的分布规律求解即可.
【解答】解:因为函数在(﹣1,3)上单调递减,
所以f′(x)=x2+2ax﹣7≤0对∀x∈(﹣1,3)恒成立,
所以解得,
所以整数a的取值集合为{﹣3,﹣2,﹣1}.
故答案为:﹣1(答案不唯一,满足的一个整数即可).
【例10】(2026•宝鸡模拟)已知函数f(x)=lnx2,a∈R.
(1)讨论f(x)的单调性.
(2)若对任意x∈(0,+∞)都有f(x)≥0恒成立,求a的取值范围.
【答案】(1)当a>0时,f(x)在(0,a)上单减,在(a,+∞)上单增,
当a≤0时,f(x)在区间(0,+∞)上单调递增;
(2)[e,+∞).
【分析】(1)对函数求导可得f′(x),x>0,再对a进行分情况讨论即可求得答案;
(2)x∈(0,+∞)时,恒成立,对不等式进行参变量分离可得x∈(0,+∞)时,a≥2x﹣xlnx恒成立,令g(x)=2x﹣xlnx,对函数g(x)求导,分析单调性,求得最大值即可得到答案.
【解答】解:(1)由题意函数f(x)=lnx2,a∈R,
对函数求导可得f′(x),x>0,
①若a>0,x∈(0,a)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
x∈(a,+∞)时f′(x)>0,f(x)单调递增,
②若a≤0,f′(x)>0在x∈(0,+∞)成立,f(x)在(0,+∞)单调递增,
综上所述,当a>0时,f(x)在区间(0,a)上单减,在区间(a,+∞)上单增,
当a≤0时,f(x)在区间(0,+∞)上单调递增;
(2)由题知x∈(0,+∞)时,恒成立,
即x∈(0,+∞)时,a≥2x﹣xlnx恒成立,
令g(x)=2x﹣xlnx,则g'(x)=1﹣lnx,
x∈(0,e)时,g(x)>0,g(x)单调递增,
x∈(e,+∞)时g′(x)<0,g(x)单调递减,
所以g(x)max=g(e)=e,所以a≥e,
即a的取值范围为[e,+∞).
热点3 函数的极值与最值
1.函数极值的求解.
(1)确定函数的定义域.
(2)求导数f′(x).
(3)解方程f′(x)=0,求出函数定义域内的所有根.
(4)列表检验f′(x)在f′(x)=0的根x0左右两侧值的符号,如果左正右负,那么f′(x)在x0处取极大值,如果左负右正,那么f′(x)在x0处取极小值.
2.函数最值的求解.
(1) 求函数在(a,b)内的极值.
(2) 求函数在区间端点处的函数值f(a)、f(b).
(3) 将函数f(x)的各极值与f(a)、f(b)比较,其中最大的一个为最大值.
3.由极值最值求参数.
(1)已知函数极值确定函数解析式中的参数时,要根据极值点的导数为0和极值这两个条件列方程组,利用待定系数法求解,求解后要检验.
(2)若所给函数f(x)含参数,则需通过对参数分类讨论,判断函数的单调性,从而得到函数f(x)的最值.
【例11】(2025•湖南三模)已知函数f(x)=x2﹣mx+2lnx在x=2时取极小值,则其导函数f′(x)的最小值为( )
A.﹣5 B.﹣3 C.﹣1 D.
【答案】C
【分析】首先对原函数求导,根据已知条件求出m的值,进而求出原函数的表达式,再利用基本不等式求导函数的最小值.
【解答】解:因为f(x)=x2﹣mx+2lnx在x=2时取极小值,
所以在x=2处成立.
即,所以m=5.
当m=5时,f(x)=x2﹣5x+2lnx,则,
当时,f′(x)<0,当x∈(2,+∞)时,f′(x)>0,
所以f(x)在x=2时取得极小值,故m=5.此时,
因为x>0,所以,
所以导函数的最小值为:4﹣5=﹣1.
故选:C.
【例12】(多选)(2026•碧江区 校级模拟)已知函数f(x)=lnx﹣ax2,a∈R,则下列结论中错误的有( )
A.f(x)一定有极大值
B.当a>0时,f(x)有极小值
C.当a<0时,f(x)可能无零点
D.若f(x)在区间(0,1)上单调递增,则
【答案】ABC
【分析】求得,当a≤0,得到f(x)在定义域上单调递增,无极值,可判定A错误;
若a>0时,得到函数f(x)的单调区间,结合极值的概念,可判定B错误;
由a<0时,f(x)在定义域上单调递增,结合x→0+时,f(x)→﹣∞,当x>1时,f(x)>0,可判定C错误;
结合函数的单调性,列出不等式,可判定D正确.
【解答】解:由函数f(x)=lnx﹣ax2,可得,
若a≤0,则f'(x)>0恒成立,即f(x)在定义域上单调递增,无极值,故A错误;
若a>0,令f'(x)>0,解得;令f'(x)<0,解得,
所以f(x)在上单调递增,在上单调递减,
当时,函数f(x)取得极大值,所以B错误;
若a<0,由上知f(x)在定义域上单调递增,当x→0+时,f(x)→﹣∞,当x>1时,f(x)>0,故∃x0∈(0,1)使得f(x0)=0,故C错误;
若f(x)在区间(0,1)上单调递增,由a≤0时,f'(x)>0恒成立,满足题意;
当a>0时,则满足,即,综上可得,故D正确.
故选:ABC.
【例13】(2026•思南县校级模拟)已知函数f(x)=x3+3mx2﹣nx+m2在x=﹣1时有极值0,则mn= .
【答案】﹣18.
【分析】对函数进行求导,根据函数f(x)在x=﹣1有极值0,可以得到f(﹣1)=0,f′(﹣1)=0,代入求解即可.
【解答】解:∵f(x)=x3+3mx2﹣nx+m2,∴f′(x)=3x2+6mx﹣n,
依题意得,得,解得或,
当m=1,n=﹣3时函数f(x)=x3+3x2+3x+1,f′(x)=3x2+6x+3=3(x+1)2≥0,函数在R上单调递增,函数无极值,舍去;
当m=2,n=﹣9时,经检验符合题意.
故答案为:﹣18.
【例14】(2026•常德模拟)函数的值域为 .
【答案】.
【分析】换元u=2x,化简得f(u)=sinu(1+cosu),然后设t=cosu,可得,平方后运用导数求出h(t)的最大值与最小值,进而求得g(t)的值域.
【解答】解:由题意得f(x)=sin2x+sin2xcos2x=sin2x(1+cos2x),
令u=2x,则f(x)=k(u)=sinu(1+cosu),
由于函数k(u)是奇函数且周期为π,只需考虑u∈[0,π],
令t=cosu,t∈[﹣1,1],结合sinu≥0,可得,
因此k(u)可化为,
令h(t)=[g(t)]2=(1﹣t2)(1+t)2=(1﹣t)(1+t)3,t∈[﹣1,1]
求导数得h′(t)=﹣(1+t)3+3(1﹣t)(1+t)2
=(1+t)2[﹣(1+t)+3(1﹣t)]=(1+t)2(2﹣4t),t∈[﹣1,1],
令h′(t)=0,解得t=﹣1或,
当t=﹣1时,h(﹣1)=(1+1)(1﹣1)3=0,
当时,,
当t=1时,h(1)=(1﹣1)(1+1)3=0,
所以h(t)的最大值是,可得g(t)的最大值为,
即函数f(x)的最大值为,
根据是奇函数,可知f(x)的最小值为,
所以f(x)的值域为.
故答案为:.
【例15】(2026•南平一模)设函数f(x)=xln(a﹣x),a>0.
(1)当a=2时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)证明:f(x)存在唯一极大值点;
(3)记f(x)的极大值点为x0,若存在a,使得f(x0)≤a+b,求b的取值范围.
【答案】(1)y=﹣x+1;
(2)f(x)存在唯一的极大值点;
(3)[﹣e,+∞).
【分析】(1)利用导数的几何意义即可求解;
(2)利用导数与单调性和极值的关系即可证明;
(3)由题可得,令h(t)=tln2t﹣tlnt﹣t,然后利用导数求出h(t)的最小值即可得解.
【解答】解:(1)当a=2时,f(x)=xln(2﹣x),
则,所以f(1)=0,f'(1)=﹣1,
故所求切线方程为y=﹣x+1;
(2)证明:由题知,f(x)的定义域为(﹣∞,a),则,
设,则,
所以g(x)在(﹣∞,a)上单调递减,
又,,
所以存在唯一的使得f'(x0)=0,
当x∈(﹣∞,x0)时,f′(x)>0,当x∈(x0,a)时,f'(x)<0,
所以f(x)在(﹣∞,x0)单调递增,在(x0,a)单调递减,
所以f(x)存在唯一的极大值点;
(3)由(2)得f(x)max=f(x0)=x0ln(a﹣x0),且,
令a﹣x0=t>0,则,即a=tlnt+t,
所以,
令h(t)=tln2t﹣tlnt﹣t,
依题意,存在a,使得f(x0)﹣a≤b,即h(t)min≤b,
则h'(t)=ln2t+lnt﹣2=(lnt﹣1)(lnt+2),
令h'(t)>0,解得0<t<e﹣2或t>e,
令h'(t)<0,解得e﹣2<t<e,
所以h(t)在(0,e﹣2),(e,+∞)上单调递增,在(e﹣2,e)上单调递减,
当t∈(0,e﹣2)时,,
又h(e)=﹣e,则h(t)min=h(e)=﹣e,此时a=2e,x0=e,
所以b的取值范围是[﹣e,+∞).
热点4 比较大小
构造函数比较大小.
(1)在不等式中需要通过构造含f (x)与另一函数的和、差、积、商的新函数.
(2)再借助导数探索新函数的性质,进而求出结果.
【例16】(2026•天津模拟)已知函数f(x)=ex﹣1+4x﹣4,,若f(x1)=g(x2)=0,则下列说法中正确的是( )
A.0<g(x1)<f(x2) B.f(x2)<g(x1)<0
C.f(x2)<0<g(x1) D.g(x1)<0<f(x2)
【答案】D
【分析】分析函数f(x),g(x)的单调性,利用零点存在定理求出函数零点的取值范围,再由函数的单调性得出f(x2),g(x1)的正负即可得解.
【解答】解:因为f(x)=ex﹣1+4x﹣4,
所以f'(x)=ex﹣1+4>0恒成立,f(x)为增函数,
因为f(0)=e﹣1﹣4<0,f(1)=1>0,且f(x1)=0,
所以由零点存在定理可知0<x1<1,
因为,所以x>0,恒成立,g(x)为增函数,
因为g(1)=﹣1<0,,且g(x2)=0,
所以由零点存在定理知1<x2<2,
所以f(x2)>f(1)>0,g(x1)<g(1)<0,因此g(x1)<0<f(x2).
故选:D.
【例17】(2026•河北模拟)已知正数x,y,z满足,则( )
A.z<y<x B.z<x<y C.y<x<z D.x<z<y
【答案】B
【分析】根据给定条件,求出x,y,z并变形得,再构造函数,利用导数确定单调性即可比较大小.
【解答】解:由题意正数x,y,z满足,
可得,
则,令函数,
当t>e时,求导得,函数f(t)在[e,+∞)上单调递减,
因此f(4)<f(3)<f(e),而,则lnz<lnx<lny,
所以z<x<y.
故选:B.
【例18】(2025•三台县校级模拟)已知,b=ln1.2,,则( )
A.c>b>a B.c>a>b C.b>a>c D.a>c>b
【答案】B
【分析】利用不等式ex≥x+1,x﹣1≥lnx,即可判断.
【解答】解:令f(x)=ex﹣x﹣1,则f'(x)=ex﹣1,
当x<0时,f'(x)<0,当x>0时,f'(x)>0,
所以f(x)在(﹣∞,0)上单调递减,(0,+∞)上单调递增,
又f(0)=0,所以f(x)≥0,即ex≥x+1,当且仅当x=0时,等号成立,
所以,即c>a;
令g(x)=x﹣1﹣lnx,则g'(x)=1,
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,(1,+∞)上单调递增,又g(1)=0,
所以g(x)≥0,即x﹣1≥lnx,当且仅当x=1时,等号成立,
所以ln1.2,即a>b;
综上:c>a>b.
故选:B.
【例19】(2025•沅江市校级模拟)设,则a,b,c的大小关系是( )
A.a<b<c B.b<a<c C.b<c<a D.c<a<b
【答案】B
【分析】构造函数f(x)=x﹣sinx、g(x)=x﹣ln(x+1)和,其中x∈(0,1),利用导数得到它们的单调性即可比较出三者大小关系.
【解答】解:由已知可得,
设f(x)=x﹣sinx,x∈(0,1),则f′(x)=1﹣cosx>0,
所以f(x)=x﹣sinx在(0,1)上单调递增,
所以,即,所以,
设g(x)=x﹣ln(x+1),x∈(0,1),则,
所以g(x)=x﹣ln(x+1)在(0,1)上单调递增,
所以,即,
综上a>b,
设,x∈(0,1),则,
当时,h'(x)<0,当时,h′(x)>0,
所以在上单调递减,在上单调递增,
所以,即,所以a<c,
所以b<a<c.
故选:B.
【例20】(2025•广西校级模拟)已知函数f(x)在R上可导,其导函数为f′(x),若f(x)满足:(x﹣1)[f′(x)﹣f(x)]>0,f(2﹣x)=f(x)e2﹣2x,则下列判断正确的是( )
A.f(1)>ef(0) B.f(2)>e2f(0)
C.f(3)>e3f(0) D.f(4)<e4f(0)
【答案】C
【分析】根据题意令,利用导数及题干所给条件求得F(x)的单调性,利用函数的对称性,可得F(1)<F(0)=F(2)<F(3)<F(4),对其进行比较即可判断各选项.
【解答】解:令,则 ,
函数f(x)满足(x﹣1)[f′(x)﹣f(x)]>0,
当x>1时 F′(x)>0,F(x)在[1,+∞)上单调递增,
当x<1时F′(x)<0,F(x)在(﹣∞,1]上单调递减,
又由,
即函数F(x)的图象关于x=1对称,从而F(1)<F(0)=F(2)<F(3)<F(4),
对于A,F(1)<F(0),,f(1)<ef(0),A错误;
对于B,F(0)=F(2),,f(2)=e2f(0),B错误;
对于C,F(0),,f(3)>e3f(0),C正确;
对于D,F(4)>F(0),,f(4)>e4f(0),D错误.
故选:C.
热点5 函数的零点
1.函数的零点.
(1)函数讨论法:讨论参数范围,借助函数单调性求解.
(2)分离参数法:将参数分离,转化成求函数的值域或最值问题加以解决.
(3)数形结合法:构造两个函数,利用数形结合的方法求解.
【例21】(2025•曲靖一模)已知x1是函数f(x)=xlnx﹣2025的零点,x2是函数g(x)=lnx+x﹣ln2025的零点,则x1x2的值为( )
A. B. C. D.2025
【答案】D
【分析】根据零点性质结合导数构造函数求解.
【解答】解:因为x1是f(x)=xlnx﹣2025的零点,所以x1lnx1﹣2025=0,可得x1lnx1=2025①.
因为x2是g(x)=lnx+x﹣ln2025的零点,所以lnx2+x2﹣ln2025=0,即lnx2+x2=ln2025.
设t=lnx2,则,那么t+et=ln2025.
对y=xlnx求导,y′=lnx+1,当x时,y′>0,函数y=xlnx单调递增;
当时,y′<0,函数y=xlnx单调递减.
对y=lnx+x求导,,函数y=lnx+x在(0,+∞)上单调递增.
由x1lnx1=2025,lnx2+x2=ln2025,且y=xlnx与y=lnx+x的单调性可知,
x1与x2满足.那么.
又因为lnx2+x2=ln2025,其2025,所以x1x2=2025.
故选:D.
【例22】(2025•江西模拟)已知函数f(x)=xeax+a(1﹣e)x﹣(e﹣1)lnx﹣1恰有2个零点,则实数a的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】先利用同构将函数进行化简,在利用单调性与交点个数转化成切线处理问题.
【解答】解:令f(x)=0,得xeax+a(1﹣e)x﹣(e﹣1)lnx﹣1=0,
即eax+lnx+(1﹣e)(lnx+ax)﹣1=0,
令ax+lnx=t,则et+(1﹣e)t﹣1=0,
令h(x)=ex+(1﹣e)x﹣1,则h′(x)=ex+1﹣e.
令h′(x)>0,可得x>ln(e﹣1),令h′(x)<0,可得x<ln(e﹣1),
∴h(x)在(﹣∞,ln(e﹣1))上单调递减,在(ln(e﹣1),+∞)上单调递增,
又0<ln(e﹣1)<1,h(0)=h(1)=0,
则h(x)=0有且只有两个根,分别为0,1.
当a≥0时,f(x)恰有2个零点等价于y=ax+lnx的图象与y=0和y=1共有2个交点.
令p(x)=lnx+ax,则,则p(x)在(0,+∞)上单增,
又x→0,p(x)→﹣∞,x→+∞,p(x)→+∞,即p(x)∈R,
则y=ax+lnx的图象与直线y=0和y=1各有1个交点,符合题意.
当a<0时,函数f(x)恰有2个零点,等价于函数y=lnx的图象与直线y=﹣ax,y=1﹣ax的图象共有2个交点,
如图1,当y=﹣ax与y=lnx相切,设对应切点为(x3,y3),∵,
则相应切线方程为,
则,解得;
如图2,当y=1﹣ax与y=lnx相切,设对应切点为(x4,y4),
则相应切线方程为lnx4﹣1=1﹣ax,
则,解得a,则.
综上,.
故选:D.
【例23】(多选)(2026•南宁模拟)定义在R上的函数f(x)满足f(﹣x)+f(x)=0,当x>0时,f(x)=(2x2﹣7x+8)ex﹣5,则( )
A.f(x)共有5个零点
B.f(x)共有4个极值点
C.
D.当时,方程f(x)=t(t∈R)有且仅有4个实数根
【答案】ABD
【分析】当x>0时,求出f(x)的导数,利用导数得出f(x)的单调性,从而得出f(x)的极值、零点,再利用f(﹣x)+f(x)=0知f(x)是R上的奇函数,图象关于原点对称,f(0)=0,从而根据函数的单调性与奇函数的对称性得出f(x)共有5个零点,4个极值点,即可判断A、B;由f(﹣x)+f(x)=0 可知,即可判断C;因为,,,,再结合函数的单调性与奇函数的对称性作出函数f(x)图象,由图象即可判断D.
【解答】解:对于A、B,当x>0时,f(x)=(2x2﹣7x+8)ex﹣5,
则f′(x)=(2x2﹣7x+8)ex+(4x﹣7)ex=(2x2﹣3x+1)ex=(2x﹣1)(x﹣1)ex,
令f′(x)=0,解得或x=1,
当或x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,
当时,f'(x)<0,
所以f(x)在,(1,+∞)上单调递增,在上f(x)单调递减,
因此x>0时,f(x)在时取得极大值,f(x)在x=1时取得极小值,共有2个极值点,且,
,
又f(x)在(1,+∞)上单调递增,所以f(x)在(1,+∞)上有一个零点,
因此x>0时,f(x)共有2个零点,
因为f(﹣x)+f(x)=0,所以f(x)是R上的奇函数,
奇函数的图象关于原点对称,且f(0)=0,
所以x<0时,f(x)有2个零点,有2个极值点,
因此,f(x)在R上共有5个零点,4个极值点,故A、B正确;
对于C,因为f(x)是R上的奇函数,
所以,故C错误;
对于D,由于当x>0时,,
则当x>0且x→0时,,
,
作出函数f(x)图象,
由图象可知,当时,方程f(x)=t(t∈R)有且仅有4个实数根,故D正确.
故选:ABD.
【例24】(2026•南通模拟)已知函数f(x)=lnx+ax.
(1)当a=e时,求f(x)的零点;
(2)给定数集A=(0,+∞),任给a∈A,对应关系g使函数f(x)的零点x0与a对应.
①证明:x0=g(a)是函数,并讨论该函数的单调性;
②若数列{an}满足a1(1﹣a2)=1,an+1=1﹣g(an),证明:.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)通过求导判断函数单调性,再结合零点存在定理,确定了特定参数下函数的零点,并证明了当参数为正时,函数存在唯一零点;
(2)①将零点定义为关于参数的函数,通过构造辅助函数并分析其单调性,证明了该零点函数是单调递减的;
②利用前面的结论,结合递推关系与不等式放缩,对求和式进行了上界估计,最终完成了不等式的证明.
【解答】解:(1)当a=e时,f(x)=lnx+ex,
由,得f(x)在(0,+∞)上单调递增,
因为,
所以f(x)的零点为;
(2)证明:①当a>0时,,
所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,
因为f(1)=a>0,,
所以,使得f(x0)=0,
所以f(x)存在唯一零点x0∈(0,1),
所以对于任意一个a的值,f(x)都有唯一零点x0与之对应,
所以x0=g(a)是函数,
下面讨论该函数的单调性:在(0,+∞)任取a1,a2,且a2>a1,
设x1=g(a1),x2=g(a2),
所以x1,x2∈(0,1),且lnx1+ax1=0,lnx2+ax2=0,
所以,
因为a2>a1,所以,
设,,
当x∈(0,1)时,h′(x)>0,所以h(x)在(0,1)上单调递增,
因为h(x2)<h(x1),所以x2<x1,g(a2)<g(a1),
所以函数g(a)在(0,+∞)上单调递减;
②由(2)①知,0<g(ai)<1(i=1,2,⋯,n),
由得a1g(a1)=1,
所以,解得,
所以a1=e,,
由lng(ai)+aig(ai)=0,得,
所以
,
设Q(x)=x2﹣x﹣lnx,x∈(0,1),
所以,
所以Q(x)在(0,1)上单调递减,
所以Q(x)>Q(1)=0,所以ai﹣ai+1>0,
因为0<g(ai)<1,
所以
<(a1﹣a2)g(a1)+(a2﹣a3)+(a3﹣a4)+⋯+(an﹣an+1)
=(a1﹣a2)g(a1)+a2﹣an+1<(a1﹣a2)g(a1)+a2
,
所以得证.
【例25】(2026•铜仁市校级模拟)已知函数f(x)=x(a﹣1)lnx﹣2,其中a∈R.
(1)若f(x)存在唯一极值点,且极值为0,求a的值;
(2)讨论f(x)在区间[1,e]上的零点个数.
【答案】(1)a=1或a=e;
(2)当1<a<e时,f(x)在[1,e]上无零点,当a≤1或a≥e时,f(x)在[1,e]上有1个零点.
【分析】(1)求出函数的导数,通过讨论a的范围,求出函数的单调区间,结合函数的极值为0,得到关于a的方程,解出即可;
(2)通过讨论a的范围,求出函数的单调区间,结合零点存在性定理判断即可.
【解答】解:(1)f(x)=x(a﹣1)lnx﹣2,定义域是(0,+∞),
f′(x)=1(x>0),
①若a≤0,则当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0恒成立,
故f(x)在(0,+∞)单调递增,与f(x)存在极值点矛盾,
②若a>0时,则由f′(x)=0解得:x=a,
故x∈(0,a)时,f′(x)<0,当x∈(a,+∞)时,f′(x)>0,
故f(x)在(0,a)单调递减,在(a,+∞)单调递增,
故f(x)存在唯一极小值点x=a,
故f(a)=a+1﹣(a﹣1)lna﹣2=(a﹣1)(1﹣lna)=0,
故a=1或a=e;
(2)①a≤1时,f′(x)≥0在[1,e]上恒成立,
故f(x)在[1,e]上单调递增,
∵f(1)=a﹣1≤0,f(e)=ea﹣1=(e﹣1)(1)>0,
∴由零点存在性定理,f(x)在[1,e]上有1个零点;
②当1<a<e时,当x∈[1,a)时,f′(x)<0,x∈(a,e]时,f′(x)>0,
∴f(x)在[1,a)上单调递减,在(a,e]上单调递增,
∴f(x)min=f(a)=(a﹣1)(1﹣lna)>0,此时f(x)在[1,e]上无零点;
③当a≥e时,∵f′(x)≤0在[1,e]上恒成立,
∴f(x)在[1,e]上单调递减,
∵f(1)=a﹣1>0,f(e)=(e﹣1)(1)≤0,
∴f(x)在[1,e]上有1个零点;
综上:当1<a<e时,f(x)在[1,e]上无零点,
当a≤1或a≥e时,f(x)在[1,e]上有1个零点.
热点6 导数综合
导数综合问题.
(1)不等式恒成立问题涉及到函数、不等式、方程、导数、数列等知识,渗透着函数与方程、等价转换、分类讨论、换元等思想方法,成为历年高考的一个热点.
(2)不等式恒成立问题基本命题角度有:证明不等式恒成立、由不等式恒(能)成立求参数的范围、不等式存在性问题.
(3)基本上都采取分参法,求什么就把什么分离出来,转换成恒成立问题求解.
【例26】(多选)(2026•常德模拟)已知函数f(x)=x(1﹣lnx),下列选项正确的是( )
A.f(x)有最大值
B.
C.若x≥e时,f(x)﹣a(e﹣x)≤0恒成立,则a≤1
D.设x1,x2为两个不相等的正数,且,则
【答案】ACD
【分析】由题意,对函数f(x)进行求导,利用导数得到函数f(x)的单调性和最值,进而可判断选项A;将x和x代入函数f(x)的解析式中,利用作差法进行求解即可判断选项B;构造函数g(x)=f(x)﹣a(e﹣x),对函数g(x)进行求导,结合定点即可判断选项C;将转化成,结合选项A中所得信息,设01e,构造函数h(x)=f(1+x)﹣f(1﹣x),对h(x)进行求导,利用导数得到函数h(x)的单调性,进而即可判断选项D.
【解答】解:对于选项A:已知f(x)=x(1﹣lnx),函数定义域为(0,+∞),
可得f′(x)=1﹣lnx﹣1=﹣lnx,
当0<x<1时,f′(x)>0,f(x)单增;当x>1时,f′(x)<0,f(x)单减,
所以当x=1时,f(x)取得极大值也是最大值,最大值f(1)=1,故选项A正确;
对于选项B:因为,,所以,
则,故选项B错误;
对于选项C:不妨设g(x)=f(x)﹣a(e﹣x),函数定义域为[e,+∞),
可得g′(x)=﹣lnx+a,
因为g(e)=0,若x≥e时,f(x)﹣a(e﹣x)≤0恒成立,
可得当x≥e时,g(x)≤0恒成立,
此时F′(e)=﹣1+a≤0,解得a≤1,
若a≤1,此时g'(x)=﹣lnx+a≤0恒成立,
所以g(x)在[e,+∞)上单调递减,
则g(x)≤g(e)=0,符合题意,
综上,满足条件的a的取值范围为(﹣∞,1],故选项C正确;
对于选项D:因为x1,x2为两个不相等的正数,且,
所以,即,
因为函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
当x→0时,f(x)→0,当0<x<e时,f(x)>0,
不妨设01e,
不妨设h(x)=f(1+x)﹣f(1﹣x),函数定义域为(0,1),
可得h′(x)=f′(1+x)+f′(1﹣x)=﹣ln(1+x)﹣ln(1﹣x)=﹣ln(1﹣x2)>0恒成立,
所以函数h(x)在(0,1)上单调递增,此时g(x)>g(0)=0,
所以当0<x<1时,f(1+x)>f(1﹣x),
即当0<x<1时,f(2﹣x)>f(x),整理得f(2),
因为函数f(x)在(1,+∞)上单调递增,且1<22,1e,
所以2,即2,故选项D正确.
故选:ACD.
【例27】(2026•西安模拟)已知函数f(x)=xeax﹣ex.
(1)当a=2时,求函数φ(x)=f(x)+ex的单调区间;
(2)当x>0时,f(x)+1<0,求实数a的取值范围;
(3)设n∈N*,证明:.
【答案】(1)单调递减区间为,单调递增区间为;
(2)(﹣∞,];
(3)见解析.
【分析】(1)求导,通过φ′(x)<0,φ′(x)>0即可求解;
(2)构造函数h(x)=xeax﹣ex+1,求导,再令g(x)=h′(x),再求导,得到h′(x)=(1+ax)eax﹣ex,通过和和a≤0两类情况讨论即可求解;
(3)由(2)取,得,再令,得到进而得到
,即可求证.
【解答】解:(1)当a=2时,φ(x)=xe2x,则φ′(x)=(1+2x)e2x,x∈R,因为e2x>0,
则令φ'(x)>0,即1+2x>0,解得,
则令φ'(x)<0,即1+2x<0,解得,
所以φ(x)的单调递减区间为,单调递增区间为.
(2)设h(x)=f(x)+1=xeax﹣ex+1,x>0,则h′(x)=(1+ax)eax﹣ex,
设g(x)=(1+ax)eax﹣ex,则g′(x)=(2a+a2x)eax﹣ex,
若,则g′(0)=2a﹣1>0,因为g′(x)为连续不间断函数,
故存在x0∈(0,+∞),使得∀x∈(0,x0),总有g′(x)>0,
故g(x)在(0,x0)为增函数,故g(x)>g(0)=0,
故h(x)在(0,x0)为增函数,故h(x)>h(0)=0,与题设矛盾.
若,则h′(x)=(1+ax)eax﹣ex=eax+ln(1+ax)﹣ex,
下证:对任意x>0,总有ln(1+x)<x成立,
证明:设S(x)=ln(1+x)﹣x,故,
故S(x)在(0,+∞)上为减函数,故S(x)<S(0)=0即ln(1+x)<x成立.
由上述不等式有eax+ln(1+ax)﹣ex<eax+ax﹣ex=e2ax﹣ex≤0,
故h′(x)<0总成立,即h(x)在(0,+∞)上为减函数,
所以h(x)<h(0)=0.
当a≤0,且x>0时,ax≤0,1+ax≤1,
则h′(x)=eax﹣ex+axeax=(1+ax)eax﹣ex<1×1﹣ex<0,
所以h(x)在(0,+∞)上为减函数,所以h(x)<h(0)=0.
综上,,即a(﹣∞,];
(3)证明:取,则∀x>0,总有成立,
令,则t>1,t2=ex,x=2lnt,
故2tlnt<t2﹣1即对任意的t>1恒成立.
所以对任意的n∈N*,有,即,
故,
故不等式成立.
【例28】(2026•焦作一模)已知函数f(x)=alnx﹣ln(x+1),a∈R.
(1)讨论f(x)在(0,+∞)上的单调性;
(2)若a=1,证明:;
(3)设函数g(x)=f(x)+ln(x+1)﹣x,若g(x)有两个不同的零点x1,x2,且x2>3x1,求a的取值范围.
【答案】(1)见解析;
(2)见解析;
(3).
【分析】(1)求导,利用分类讨论可求得函数的单调区间;
(2)不等式变形为,设,通过构造函数法可证明不等式;
(3)由题意可得方程有两个不同的实根x1,x2,令,求导可得h(x)的单调性,进而画出函数h(x)的图像,数形结合可得,且1<x1<e<x2,结合已知可求a的取值范围.
【解答】解:(1)由题意得.
若a≤0,则(a﹣1)x+a<0,即f′(x)<0恒成立,∴f(x)在(0,+∞)上单调递减;
若a≥1,则(a﹣1)x+a>0,即f′(x)>0恒成立,∴f(x)在(0,+∞)上单调递增;
若0<a<1,令f′(x)=0,得,
当时,f′(x)>0,
当时,f′(x)<0,
∴f(x)在上单调递增,在上单调递减;
(2)证明:若a=1,则.
要证明,即证明,即,
设,由x>0,可得t>0,待证不等式转化为,
右边:设m(t)=ln(1+t)﹣t,t>0,则,
∴m(t)在(0,+∞)上单调递减,故m(t)<ln1﹣0=0,即ln(1+t)<t,
左边:设,则,
∴n(t)在(0,+∞)上单调递增,故n(t)>ln1﹣0=0,即,
综上,原命题得证;
(3)由题意知g(x)=alnx﹣x,x1,x2是g(x)的两个相异的零点,即方程有两个不同的实根,
令,则,
令h′(x)>0,得0<x<e,令h′(x)<0,得x>e,
∴h(x)在(0,e)上单调递增,在(e,+∞)上单调递减,则,
且当x>0,x→0时,h(x)→﹣∞,当x→+∞时,h(x)→0,
画出h(x)的大致图像,
可知若曲线y=h(x)与直线有两个交点,交点的横坐标分别为x1,x2,则,且1<x1<e<x2,
先考虑x2=3x1的情形:
由,得,
∴,此时,
当时,,从而x2>3x1,符合条件;
当时,,从而x2<3x1,不符合条件,
∴要使x2>3x1,必须,得,
故a的取值范围是.
【例29】(2026•凯里市校级一模)已知函数f(x)=aex﹣lnx﹣1,a∈R.
(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)若f(x)有最小值,且最小值大于0,求实数a的取值范围;
(3)在第(2)问的条件下,若x0是f(x)的极值点,证明:.
【答案】(1)y=(e﹣1)x;
(2)(,+∞);
(3).
【分析】(1)代入a=1后求出f(1)和导数f'(1),直接用点斜式写出切线方程;
(2)对a分类讨论,当a>0时,通过导数零点分析函数单调性,找到最小值点并构造新函数,求出a的取值范围;
(3)做变量替换,将原不等式转化为关于t的不等式,再构造函数h(t),通过求导判断其单调性来证明不等式成立.
【解答】解:(1)当a=1时,f(x)=ex﹣lnx﹣1,,
∴f(1)=e﹣1,k=f'(1)=e﹣1,
∴切线方程为y﹣(e﹣1)=(e﹣1)(x﹣1),即y=(e﹣1)x;
(2)f'(x)=aex﹣1x,x>0,
①当a≤0时,在(0,+∞)上恒成立,
∴f(x)在(0,+∞)上单调递减,函数f(x)无最小值,不符合题意;
②当a>0时,显然f'(x)在(0,+∞)上单调递增,
当x→0时,f'(x)→﹣∞,当x→+∞时,f'(x)→+∞,
∴存在唯一实数x0∈(0,+∞),使得f'(x0)=0,即,
当0<x<x0时,f'(x)<0,f(x)单调递减,当x>x0时,f'(x)>0,f(x)单调递增,
∴f(x)min=f(x0)=alnx0﹣1lnx0﹣1>0,
令,m>0,
显然g(m)在(0,+∞)上单调递减,且g(1)=0,
∴0<x0<1,∴,即,∴,
∴实数a的取值范围是(,+∞);
(3)证明:由(2)知,当a>0时,f(x)有唯一极值点x0且x0∈(0,1),
令,则t>1,且,
要证,只需要证明f(t)>t﹣1,
由于,
∴只需证明:当t>1时,,
只需证明:当t>1时,①,
设,t>1,
∴,
∴h(t)在(1,+∞)上单增,
∴h(t)>h(1)=0,
∴①式成立,
∴.
【例30】(2026•广安一模)已知函数.
(1)求函数g(x)的单调区间;
(2)设直线l:y=k,存在两个不同的实数a1,a2,使得直线l与曲线和曲线都相切.
①求k的取值范围;
②请在以下两个不等式中任选一个,完成证明;
(i);(ii).
【答案】(1)函数g(x)的递增区间为(0,e),递减区间为(e,+∞);
(2)①(0,e);
②.
【分析】(1)根据给定的函数,利用导数求出其单调区间;
(2)①求出函数fa(x)的导数,设出切点坐标,把问题转化为方程(2﹣x)ex=k有两个不同实数解,再利用导数求解;
②选择(i)由①中信息,构造函数φ(x)=g(x)﹣x,0<x<e及u(x)=g(x)+x﹣e2,e<x<e2,利用导数结合不等式的性质推理得证.选择(ii)由①中信息,将不等式转化为证明(2﹣x1)(2﹣x2)<1,再构造函数t(x)=lnx﹣x,利用导数结合不等式性质推理得证.
【解答】解:(1)由题意,函数g(x)=x(2﹣lnx)的定义域为(0,+∞),
求导得g′(x)=1﹣lnx,
当x>e时,g′(x)<0,当0<x<e时,g′(x)>0;
函数g(x)在(e,+∞)上单调递减,在(0,e)上单调递增,
所以函数g(x)的递增区间为(0,e),递减区间为(e,+∞);
(2)①函数的定义域为R,
求导可得,
设直线l与曲线和曲线分别切于点P(x1,k),Q(x2,k),
由,,
消去a1=2,得,同理,
因此方程(2﹣x)ex=k有两个不同的实数解,
令函数h(x)=(2﹣x)ex,求导得h′(x)=(1﹣x)ex,
由h′(x)<0,得x>1,由h′(x)>0,得x<1;
函数h(x)在(1,+∞)上单调递减,在(﹣∞,1)上单调递增,h(x)max=h(1)=e,
而当x<1时,恒有h(x)>0,且x→﹣∞时,h(x)→0,h(2)=0,
因此当且仅当0<k<e时,直线y=k与函数y=h(x)的图象有两个交点,
即方程(2﹣x)ex=k有两个不同的实数解,
所以k的取值范围是(0,e);
②证明:选(i),由①得,
即,
令函数φ(x)=g(x)﹣x=x(1﹣lnx),0<x<e,则φ(x)>0,
由,得,即,
令函数u(x)=g(x)+x﹣e2=x(3﹣lnx)﹣e2,e<x<e2,
求导得u′(x)=2﹣lnx>0,
函数u(x)在(e,e2)上单调递增,u(x)<u(e2)=0,
由,得,即,
因此,即有,所以.
选(ii),由①得,
则,
设m=2﹣x1>1,n=2﹣x2,0<n<1,me﹣m=ne﹣n=ke﹣2,
则lnm﹣m=lnn﹣n=lnk﹣2,令函数t(x)=lnx﹣x,,
求导得,,
当0<x<1时,T′(x)<0,函数T(x)在(0,1)上单调递减,
则T(n)>T(1)=0,即,
当x>1时,t′(x)<0,函数t(x)在(1,+∞)上单调递减,
由t(m)=t(n),得,,
因此mn<1,即(2﹣x1)(2﹣x2)<1,
而a1a2>0,则a1a2(2﹣x1)(2﹣x2)<a1a2,
所以.
学科网(北京)股份有限公司
$
专题06 导数
1
2
1.导数的概念与几何意义.
(1)在处的导数.
(2)在处的导数就是切线的斜率,即.
2.常见导数.
(1) c′=0.
(2) (xα)′=αxα-1.
(3) (sinx)′= cosx.
(4) (cosx)′=-sinx.
(5) (ax)′= axlna.
(6) (ex)′= ex.
(7) (logax)′=logax.
(8) (lnx)′=.
3.导数的运算.
(1)[cf(x)]′=cf′(x).
(2)[f(x)±g(x)]′=f′(x)±g′(x).
(3)[f(x)g(x)]′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x).
(4)(g(x)≠0).
(5)复合函数y=f(g(x))的导数:令y=f(u),u=g(x),则yx′=yu′·ux′.
4.函数的单调性.
(1)f′(x)>0 f(x)在(a,b)上单调递增.
(2)f′(x)<0 f(x)在(a,b)上单调递减.
5.函数的极值.
(1)函数y=f(x)在点x=a的函数值f(a)比它在点x=a附近其它点的函数值都小,f′(a)=0,而且在点x=a附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0,则点a叫做函数y=f(x)的极小值点,f(a)叫做函数y=f(x)的极小值.
(2)函数y=f(x)在点x=b的函数值f(b)比它在点x=b附近的其他点的函数值都大,f′(b)=0,而且在点x=b附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,则点b叫做函数y=f(x)的极大值点,f(b)叫做函数y=f(x)的极大值.
(3)极小值点、极大值点统称为极值点,极小值和极大值统称为极值.
6.函数的最值.
(1)如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值.
(2)若f(x)在[a,b]上单调递增,则f(a)为函数的最小值,f(b)为函数的最大值.
(3)若f(x)在[a,b]上单调递减,则f(a)为函数的最大值,f(b)为函数的最小值.
(4) y=f(x)在[a,b]上最值的求解:
①求y=f(x)在区间(a,b)上的极值.
②将y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
3
〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇
热点1 切线方程
1.曲线“在”P点处的切线方程.
(1)计算切点的纵坐标.
(2)计算切线斜率.
(3)计算切线方程.切线过切点,切线斜率.
(4)由直线的点斜式方程得到切线方程:.
2.与切线有关的参数问题.
(1)通常利用曲线、切线、切点的三个关系列出参数的方程(组)并解出参数.
(2)切点处的导数是切线的斜率.
(3)切点在切线上,故满足切线方程.
(4)切点在曲线上,故满足曲线方程.
【例1】(2025•重庆校级模拟)已知直线l与曲线f(x)=ex+sinx在点(0,f(0))处的切线垂直,则直线l的斜率为( )
A.﹣1 B.1 C. D.2
【例2】(2025•莱州市校级模拟)函数在处的切线与直线y=3x+5垂直,则a=( )
A. B. C. D.
【例3】(2026•延安模拟)若直线y=kx是曲线y=ex的一条切线,则k= .
【例4】(2026•西安模拟)函数f(x)=xlnx在x=1处的切线方程为 .
【例5】(2026•河北模拟)设函数.
(1)当a=1时,求函数f(x)在点(1,f(1))处的切线方程.
(2)已知f′(x)是函数f(x)的导函数,若恒成立,求a的最大值.
热点2 函数的单调性
函数单调性的求解.
(1)当导函数不等式可解时,解不等式f′(x)>0或f′(x)<0求出单调区间.
(2)当方程f′(x)=0可解时,解出方程的实根,按实根把函数的定义域划分区间,确定各区间f′(x)的符号,从而确定单调区间.
(3)若导函数的方程、不等式都不可解,根据f′(x)结构特征,利用图象与性质确定f′(x)的符号,从而确定单调区间.
【例6】(2025•鼓楼区校级模拟)函数,则下列说法正确的是( )
A.是偶函数,且在区间(0,+∞)上单调递增
B.是偶函数,且在区间(0,+∞)上单调递减
C.是奇函数,且在区间(0,+∞)上单调递增
D.是奇函数,且在区间(0,+∞)上单调递减
【例7】(2025•四川校级三模)命题p:“函数在区间[﹣1,1]上单调递增”是命题q:“a≤1”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
【例8】(2025•齐齐哈尔二模)函数f(x)=x3+mx2+3x﹣1在R上单调递增的必要不充分条件为( )
A.m∈(﹣3,3) B.m∈[﹣3,3] C.m∈(﹣6,3) D.m∈(﹣6,3]
【例9】(2026•扬州一模)已知函数在(﹣1,3)上单调递减,则整数a的可能取值为 .(答案不唯一,只需写出满足条件的一个值)
【例10】(2026•宝鸡模拟)已知函数f(x)=lnx2,a∈R.
(1)讨论f(x)的单调性.
(2)若对任意x∈(0,+∞)都有f(x)≥0恒成立,求a的取值范围.
热点3 函数的极值与最值
1.函数极值的求解.
(1)确定函数的定义域.
(2)求导数f′(x).
(3)解方程f′(x)=0,求出函数定义域内的所有根.
(4)列表检验f′(x)在f′(x)=0的根x0左右两侧值的符号,如果左正右负,那么f′(x)在x0处取极大值,如果左负右正,那么f′(x)在x0处取极小值.
2.函数最值的求解.
(1) 求函数在(a,b)内的极值.
(2) 求函数在区间端点处的函数值f(a)、f(b).
(3) 将函数f(x)的各极值与f(a)、f(b)比较,其中最大的一个为最大值.
3.由极值最值求参数.
(1)已知函数极值确定函数解析式中的参数时,要根据极值点的导数为0和极值这两个条件列方程组,利用待定系数法求解,求解后要检验.
(2)若所给函数f(x)含参数,则需通过对参数分类讨论,判断函数的单调性,从而得到函数f(x)的最值.
【例11】(2025•湖南三模)已知函数f(x)=x2﹣mx+2lnx在x=2时取极小值,则其导函数f′(x)的最小值为( )
A.﹣5 B.﹣3 C.﹣1 D.
【例12】(多选)(2026•碧江区 校级模拟)已知函数f(x)=lnx﹣ax2,a∈R,则下列结论中错误的有( )
A.f(x)一定有极大值
B.当a>0时,f(x)有极小值
C.当a<0时,f(x)可能无零点
D.若f(x)在区间(0,1)上单调递增,则
【例13】(2026•思南县校级模拟)已知函数f(x)=x3+3mx2﹣nx+m2在x=﹣1时有极值0,则mn= .
【例14】(2026•常德模拟)函数的值域为 .
【例15】(2026•南平一模)设函数f(x)=xln(a﹣x),a>0.
(1)当a=2时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)证明:f(x)存在唯一极大值点;
(3)记f(x)的极大值点为x0,若存在a,使得f(x0)≤a+b,求b的取值范围.
热点4 比较大小
构造函数比较大小.
(1)在不等式中需要通过构造含f (x)与另一函数的和、差、积、商的新函数.
(2)再借助导数探索新函数的性质,进而求出结果.
【例16】(2026•天津模拟)已知函数f(x)=ex﹣1+4x﹣4,,若f(x1)=g(x2)=0,则下列说法中正确的是( )
A.0<g(x1)<f(x2) B.f(x2)<g(x1)<0
C.f(x2)<0<g(x1) D.g(x1)<0<f(x2)
【例17】(2026•河北模拟)已知正数x,y,z满足,则( )
A.z<y<x B.z<x<y C.y<x<z D.x<z<y
【例18】(2025•三台县校级模拟)已知,b=ln1.2,,则( )
A.c>b>a B.c>a>b C.b>a>c D.a>c>b
【例19】(2025•沅江市校级模拟)设,则a,b,c的大小关系是( )
A.a<b<c B.b<a<c C.b<c<a D.c<a<b
【例20】(2025•广西校级模拟)已知函数f(x)在R上可导,其导函数为f′(x),若f(x)满足:(x﹣1)[f′(x)﹣f(x)]>0,f(2﹣x)=f(x)e2﹣2x,则下列判断正确的是( )
A.f(1)>ef(0) B.f(2)>e2f(0)
C.f(3)>e3f(0) D.f(4)<e4f(0)
热点5 函数的零点
1.函数的零点.
(1)函数讨论法:讨论参数范围,借助函数单调性求解.
(2)分离参数法:将参数分离,转化成求函数的值域或最值问题加以解决.
(3)数形结合法:构造两个函数,利用数形结合的方法求解.
【例21】(2025•曲靖一模)已知x1是函数f(x)=xlnx﹣2025的零点,x2是函数g(x)=lnx+x﹣ln2025的零点,则x1x2的值为( )
A. B. C. D.2025
【例22】(2025•江西模拟)已知函数f(x)=xeax+a(1﹣e)x﹣(e﹣1)lnx﹣1恰有2个零点,则实数a的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【例23】(多选)(2026•南宁模拟)定义在R上的函数f(x)满足f(﹣x)+f(x)=0,当x>0时,f(x)=(2x2﹣7x+8)ex﹣5,则( )
A.f(x)共有5个零点
B.f(x)共有4个极值点
C.
D.当时,方程f(x)=t(t∈R)有且仅有4个实数根
【例24】(2026•南通模拟)已知函数f(x)=lnx+ax.
(1)当a=e时,求f(x)的零点;
(2)给定数集A=(0,+∞),任给a∈A,对应关系g使函数f(x)的零点x0与a对应.
①证明:x0=g(a)是函数,并讨论该函数的单调性;
②若数列{an}满足a1(1﹣a2)=1,an+1=1﹣g(an),证明:.
【例25】(2026•铜仁市校级模拟)已知函数f(x)=x(a﹣1)lnx﹣2,其中a∈R.
(1)若f(x)存在唯一极值点,且极值为0,求a的值;
(2)讨论f(x)在区间[1,e]上的零点个数.
热点6 导数综合
导数综合问题.
(1)不等式恒成立问题涉及到函数、不等式、方程、导数、数列等知识,渗透着函数与方程、等价转换、分类讨论、换元等思想方法,成为历年高考的一个热点.
(2)不等式恒成立问题基本命题角度有:证明不等式恒成立、由不等式恒(能)成立求参数的范围、不等式存在性问题.
(3)基本上都采取分参法,求什么就把什么分离出来,转换成恒成立问题求解.
【例26】(多选)(2026•常德模拟)已知函数f(x)=x(1﹣lnx),下列选项正确的是( )
A.f(x)有最大值
B.
C.若x≥e时,f(x)﹣a(e﹣x)≤0恒成立,则a≤1
D.设x1,x2为两个不相等的正数,且,则
【例27】(2026•西安模拟)已知函数f(x)=xeax﹣ex.
(1)当a=2时,求函数φ(x)=f(x)+ex的单调区间;
(2)当x>0时,f(x)+1<0,求实数a的取值范围;
(3)设n∈N*,证明:.
【例28】(2026•焦作一模)已知函数f(x)=alnx﹣ln(x+1),a∈R.
(1)讨论f(x)在(0,+∞)上的单调性;
(2)若a=1,证明:;
(3)设函数g(x)=f(x)+ln(x+1)﹣x,若g(x)有两个不同的零点x1,x2,且x2>3x1,求a的取值范围.
【例29】(2026•凯里市校级一模)已知函数f(x)=aex﹣lnx﹣1,a∈R.
(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)若f(x)有最小值,且最小值大于0,求实数a的取值范围;
(3)在第(2)问的条件下,若x0是f(x)的极值点,证明:.
【例30】(2026•广安一模)已知函数.
(1)求函数g(x)的单调区间;
(2)设直线l:y=k,存在两个不同的实数a1,a2,使得直线l与曲线和曲线都相切.
①求k的取值范围;
②请在以下两个不等式中任选一个,完成证明;
(i);(ii).
学科网(北京)股份有限公司
$