内容正文:
2.2 导数的基础应用(二)
专题二 导数
同学,导数的应用是高考数学中的核心考点之一,让我们梳理下近年高考都是如何考查的,高效备考.
考情分析
考查方式 五年真题统计
利用导数研究函数切线 2025新高考Ⅱ卷、2024天津卷、2023北京卷、2023全国乙卷(理)、2023全国乙卷(文)、2023天津卷
利用导数研究函数单调性 2024北京卷、2023全国甲卷(文)、2023全国甲卷(理)、2023北京卷、2022新高考Ⅱ卷、2022北京卷
利用导数研究函数极值与最值 2025上海卷、2024全国甲卷(理)、2024新高考Ⅱ卷、2023全国乙卷(理)、2023北京卷、2022新高考Ⅰ卷、2022全国乙卷(文)
同学,导数的基础应用我们要重点复习利用导数研究函数切线 、极值与最值、单调性讨论以及证明简单的函数不等式等,让我们一起梳理下重点知识和典型例题吧.
导数的基础应用(二)
考点剖析
3
1
不含参数单调性讨论
利用导数研究函数切线
求函数的极值与极值点
求函数的最值(不含参)
利用导数证明简单的函数不等式
5
4
2
6
求函数的最值(含参)
知识梳理
知识点1
函数的单调性与导数
1.函数的单调性与导数的关系
(1)已知函数在某个区间内可导,
①如果,那么函数在这个区间上单调递增;
②如果那么函数在这个区间上单调递减;
③如果,那么函数在这个区间上是常数函数.
(2)可导函数在上单调递增,则有在上恒成立.
(3)可导函数在上单调递减,则有在上恒成立.
(4)若函数在区间上具有单调性,则在该区间上不变号.
知识梳理
2.利用导数判断函数单调性的步骤
第1步,确定函数的定义域;
第2步,求出导数的零点;
第3步,用的零点将的定义域划分为若干个区间,列表给出在各区间上的正负,由此得出函数在定义域内的单调性.
知识点1
函数的单调性与导数
知识梳理
知识点2
函数的极值与最值
1.函数的极值
(1)函数的极小值
函数在点的函数值f(a)比它在点附近其他点的函数值都小,;而且在点附近的左侧,右侧,则叫做函数的极小值点,叫做函数的极小值.
(2)函数的极大值
函数在点的函数值比它在点附近其他点的函数值都大,;而且在点附近的左侧,右侧,则叫做函数的极大值点,叫做函数的极大值.
(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.
2.函数的最大(小)值
(1)函数在区间上有最值的条件:
如果在区间上函数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)求在区间上的最大(小)值的步骤:
①求函数在区间上的极值;
②将函数的各极值与端点处的函数值,比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
知识梳理
知识点2
函数的极值与最值
曲线在点处的切线方程为__________.
函数的导函数为,
所以函数在处的导数值,
所以曲线在点处的切线斜率为,
所以曲线在点处的切线方程为,
即,故答案为:.
典型例题
利用导数研究函数切线
考点1
例1
解析
利用导数求函数在某点处的切线的方法步骤:
1.确定切点的位置:题目中给的在某点,该点就是切点;
2.求导数,这个点处的导数值就是函数在该点处的切线斜率;
3.计算出切线斜率后利用点斜式来写出切线的方程.
解题通法
过点作曲线的切线,写出一条切线方程:__________.
由可得,设过点作曲线的切线的切点为,
则,则该切线方程为,
将代入得,解得或,
故切点坐标为或,故切线方程为或,
故答案为:或
典型例题
例2
解析
利用导数研究函数切线
考点1
利用导数求函数过某点处切线的方法步骤:
1.设切点坐标,表示出在此点的导数等于斜率;
2.利用切点和已知点,两点表示出直线斜率;
3.利用导数表示出的斜率与两点表示出的斜率相等建立关系,求出切点坐标;
4.求出斜率,利用点斜式写出方程。
解题通法
已知函数.
试判断函数在上单调性并证明你的结论;
函数在上为减函数,证明如下:
因为,所以,
又因为,所以,,所以,
即函数在上为减函数.
典型例题
不含参数单调性讨论
考点2
例3
解析
若函数在某个区间内可导,
如果,那么函数在这个区间上单调递增;
如果,那么函数在这个区间上单调递减;
如果,那么函数在这个区间上是常数函数.
解题通法
已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论在上的单调性.
(1),∴,又,
∴曲线在点处的切线方程是,即;
(2)令,
则在上递减,且,,
∴,使,即,
当时,,当时,,
∴在上递增,在上递减,
典型例题
例4
解析
不含参数单调性讨论
考点2
已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论在上的单调性.
∴,
当且仅当,即时,等号成立,显然,等号不成立,故,
∴在上是减函数.
典型例题
例4
解析
不含参数单调性讨论
考点2
某些函数一次求导后,解和难度较大或甚至解不出(即很难得到的正负性),则需要进行“二次求导”
解题通法
已知函数.求的极值;
因为函数,
所以,
设,,
所以在上单调递增.
又,所以当时,;
当时,又因为对恒成立,
所以当时,;
当时,.即在区间上单调递增,在区间上单调递减,
故,没有极小值.
典型例题
例5
解析
求函数的极值与极值点
考点3
已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)求在区间上的最大值;
(1)因为,所以,则,
又,所以曲线在点处的切线方程为.
(2)令,则,
当时,,在上单调递增.
因为,,所以,使得.
所以当时,,单调递减;
当时,,单调递增,
又,,
所以.
典型例题
求函数的最值(不含参)
考点4
例6
解析
已知函数,.讨论函数的最值;
函数的定义域为,,
当时,,在上单调递增,无最值;
当时,令,得,所以在上单调递减;
令,得,所以在单调递增,
所以的最小值为,无最大值.
综上,当时,无最值;
当时,的最小值为,无最大值.
典型例题
例7
解析
求函数的最值(含参)
考点5
求y=f(x)在区间[a,b]上的最大(小)值的步骤:
①求函数y=f(x)在区间(a,b)上的极值;
②将函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)比较,其中最大的是最大值,最小的是最小值.
解题通法
已知函数.
(1)当时,讨论函数在上的单调性;
(2)当时,求在内的最大值;
(1)当时,,,且.
当时,,,则,即,故函数在上单调递增.
(2),令,则,
由且,可得,,则,
在内单调递增,所以,又当时,,
所以,在内单调递增,故.
典型例题
例8
解析
求函数的最值(含参)
考点5
若所给的闭区间含参数,则需对函数求导,通过对参数分类讨论,判断函数的单调性,从而得到函数的最值.
解题通法
已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)证明:当时,.(参考数据:)
(1)由题意得,
当时,在上恒成立,在上单调递减,
当时,令,解得.
当时,,当 ,.
所以在上单调递减,在上单调递增;
综合得:当时,在上单调递减,
当时,在上单调递减,在上单调递增;
典型例题
利用导数证明简单的函数不等式
考点6
例9
解析
利用导数判断函数的单调性
(2)由(1)可知,当时,的最小值为.
要证成立,需成立,即证.
令,则.
令,得(负值舍去).
当时,;当时,.
因此在上单调递减,在,上单调递增.
所以当时,取得最小值,
,
故当时,.
典型例题
利用导数证明简单的函数不等式
考点6
解析
构造函数
已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)证明:当时,.(参考数据:)
例9
典型例题
例10
解析
已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)证明:当时,.
(1)的定义域为, .
若,则,在上单调递减:
若,则由得,
当时,;当时,;
故在上单调递减,在上单调递增;
故当时,在上单调递减:
当时,在上单调递减,在上单调递增;
利用导数证明简单的函数不等式
考点6
典型例题
例10
解析
已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)证明:当时,.
(2)当时,由(1)知,当时,取得最小值.
所以,从而.
设,则.
当时,;当时,,
所以在上单调递减,在上单调递增,故当时,,
故当时,,即;
利用导数证明简单的函数不等式
考点6
再见
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