内容正文:
小题考法2 导数及其简单应用
1
命题点一 导数的几何意义
C
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(2)(2025·芜湖模拟)若过点(2,t)可以作曲线y=ln x的两条切线,则实数t的取值范围是____________.
(ln 2,+∞)
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不妨设g(x)=(t+1)x-x ln x-2(x>0),则g′(x)=t-ln x,
当0<x<et时,g′(x)>0,g(x)单调递增;当x>et时,g′(x)<0,g(x)单调递减.
故g(x)max=g(et)=et-2,则et-2>0,即t>ln 2,所以实数t的取值范围是(ln 2,+∞).
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求曲线y=f(x)的切线方程的2种类型及方法
(1)“在”某点P(x0,y0)处的切线方程
求出切线的斜率f′(x0),由点斜式写出切线方程.
(2)“过”某点M(a,b)的切线方程
设切点为P(x0,y0),利用导数求得切线斜率f′(x0),再由斜率公式求得切线斜率,列方程(组)解得x0,再由点斜式或两点式写出切线方程.
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C
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对于两条曲线的公切线问题,设公切线l与曲线y=f(x)相切于点(m,f(m)),与曲线y=g(x)相切于点(n,g(n)),利用导数求出切线l在两切点处的方程,利用斜率相等且截距相等列方程(组)求解.
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A
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解析:当x∈(0,2]时,f(1)=1-3=-2,
f′(x)=2x-3,所以f′(1)=-1,
当x∈(6,8]时,f(x)=2f(x-2)=8f(x-6),则f′(x)=8f′(x-6),
所以f(7)=8f(1)=-16,f′(7)=8f′(1)=-8,
则所求切线方程为y-(-16)=-8(x-7),即8x+y-40=0.
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C
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命题点二 利用导数研究函数的单调性
B
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[3,+∞)
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利用导数研究函数单调性的关键
(1)在利用导数讨论函数的单调区间时,首先要确定函数的定义域.
(2)单调区间的划分要注意对导数等于零的点的确认.
(3)已知函数单调性求参数取值范围,要注意导数等于零的情况.
提醒 注意“函数的单调区间”与“函数在区间上单调”的区别.
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A
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命题点三 利用导数研究函数的极值、最值
C
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AC
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【解析】 函数f(x)=x3+ax2-x+b的定义域为R,求导得f′(x)=3x2+2ax-1,对于A,Δ=4a2+12>0,所以函数f′(x)恒有两个变号零点,所以函数f(x)恒有两个极值点,A正确;
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对于D,f(x)+f(2-x)=x3+ax2-x+b+(2-x)3+a(2-x)2-(2-x)+b=(2a+6)x2-(4a+12)x+(4a+2b+6)=2b-6,则a=-3,D错误.
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利用导数研究函数极值、最值的方法
(1)若求极值,则先求方程f′(x)=0的根,再检查f′(x)在方程根的左右函数值的符号.
(2)若探究极值点个数,则先探求方程f′(x)=0在所给范围内实根的个数,再检查f′(x)在方程根的左右函数值的符号.
(3)若已知极值大小或存在情况,则转化为已知方程f′(x)=0根的大小或存在情况来求解.
(4)求函数f(x)在闭区间[a,b]上的最值时,在得到极值的基础上,结合区间端点的函数值f(a),f(b)与f(x)的各极值进行比较,从而得到函数的最值.
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B
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[问题背景] 三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0)是高考的重点素材,而其图象的对称中心是高考的热点,其优美的对称性是命题专家的命题点之一.当b2>3ac时,有一个极大值点xA与一个极小值点xB,且AB的中点即为图象的对称中心(如图).
三次函数的对称中心
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[真题展示] (多选)(2024·新课标Ⅱ卷)设函数f(x)=2x3-3ax2+1,则( )
A.当a>1时,f(x)有三个零点
B.当a<0时,x=0是f(x)的极大值点
C.存在a,b,使得x=b为曲线y=f(x)的对称轴
D.存在a,使得点(1,f(1))为曲线y=f(x)的对称中心
AD
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解析:由题可知,f′(x)=6x(x-a).
对于A,当a>1时,由f′(x)<0得0<x<a,由f′(x)>0得x<0或x>a,则f(x)在(-∞,0)上单调递增,在(0,a)上单调递减,在(a,+∞)上单调递增,且当x→-∞时,f(x)→-∞,f(0)=1,f(a)=-a3+1<0,当x→+∞时,f(x)→+∞,故f(x)有三个零点,A正确;
对于B,当a<0时,由f′(x)<0得a<x<0,由f′(x)>0得x>0或x<a,则f(x)在(-∞,a)上单调递增,在(a,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,故x=0是f(x)的极小值点,B错误;
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对于C,当x→+∞时,f(x)→+∞,当x→-∞时,f(x)→-∞,故曲线y=f(x)必不存在对称轴,C错误;
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[美题闯关] (多选)已知函数f(x)=x3-3x2+2x,则( )
A.f(x)有两个极值点x1,x2,且f(x1)+f(x2)=0
B.f(x)有三个零点t1<t2<t3,且存在常数c,使t1+c,t2+c,t3+c为一直角三角形三边
C.若方程x3-3x2+(λ+2)x-λ=0有三个根x1,x2,x3,则x1+x2+x3=3
D.在y轴的负半轴上存在点P,过点P可作曲线y=f(x)的两条切线
ABC
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解析:因为f(x)=x3-3x2+2x,f′(x)=3x2-6x+2=0有两个实数根x1,x2,且f(x)图象的对称中心为(1,0).对于A,由于对称中心(1,0)是其两个极值点的中点,
故f(x1)+f(x2)=0,A正确;
对于B,由f(x)=x3-3x2+2x=x(x-1)(x-2),
故t1=0,t2=1,t3=2,由(0+c)2+(1+c)2=(2+c)2,
解得c=-1或c=3,当c=-1时,-1,0,1不能构成三角形;
当c=3时,3,4,5构成一直角三角形三边,B正确;
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对于C,由x3-3x2+(λ+2)x-λ=0得x3-3x2+2x=-λ(x-1),
若此方程有三个根x1,x2,x3,则这三个根即为曲线y=f(x)与直线l:y=-λ(x-1)的交点的横坐标,由于曲线y=f(x)与直线l:y=-λ(x-1)均关于点(1,0)对称(如图),故x1+x2+x3=2×1+1=3,C正确;
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当x>1时,g′(x)<0,所以g(x)在(-∞,0),(1,+∞)上单调递减,在(0,1)上单调递增.
故g(x)极小值=g(0)=0,g(x)极大值=g(1)=1.
故y=g(x)的图象与直线y=n(n<0)仅有一个交点,故过y轴的负半轴上的点P只能作曲线y=f(x)的一条切线,D错误.
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解析:设A(x1,ex1-2),x1>1,B(x2,ln x2),x2>0,因为f′(x)=ex-2,g′(x)=,所以f′(x1)=ex1-2,g′(x2)=,
所以函数f(x)=ex-2的图象在点A处的切线方程为y-ex1-2=ex1-2 (x-x1),即y=ex1-2x+(1-x1)ex1-2,
函数g(x)=ln x的图象在点B处的切线方程为y-ln x2=(x-x2),即y=x+ln x2-1.
因为直线l是两函数图象的公切线,
所以
由①可得2-x1=ln x2,代入②得(1-x1)ex1-2=1-x1,
因为x1>1,所以ex1-2=1,即x1=2,则x2=1,所以A(2,1),B(1,0),所以|AB|==.
(2)若函数f(x)=x2-ax+ln x(a∈R)在上单调递减,则实数a的取值范围是______________;若函数f(x)=x2-ax+ln x(a∈R)在区间内存在单调递减区间,则实数a的取值范围是______________.
$