内容正文:
专题二 导数
专题 2.1 三次函数的图象与性质(二)
典例剖析
方法讲解
变式训练
专题二 导数
专题 2.1 三次函数的图象与性质
对称问题
典例剖析
方法讲解
变式训练
例题 1. 给出定义:设函数的导函数,是函数的导函数.若方程为函数的“拐点” .经研究发现所有的三次函数
“拐点”,且该拐点也是函数的对称中心.若函数
=_______ .
① 的实数根是拐点的横坐标
②三次函数的拐点也是对称中心
三次函数图象上关于对称的点,满足
求出三次函数的对称中心为
典例剖析
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例题 1.给出定义:设函数的导函数,是函数的导函数.若方程为函数的“拐点” .经研究发现所有的三次函数都是
“拐点”,且该拐点也是函数的对称中心.若函数
=_______ .
解析:由题,,,令 ,得
因此,三次函数的对称中心为,即满足,
所以题中式子
.
典例剖析
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例题 2.设直线 与曲线有三个不同的交点,且,则的值为_______ .
① 在三次函数的图象上
②
①
② 联立直线与曲线,利用弦长公式,得出关于的等式
点为三次函数的对称中心
典例剖析
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解析:由题意, ,,故曲线的对称中心为;
由于,故点,因此点
,得,
联立直线与曲线,得,于是有:
解得,,验证符合题意.
例题 2.设直线 与曲线有三个不同的交点,且,则的值为_______ .
典例剖析
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总结:三次函数对称性
三次函数的图象关于点
的横坐标就是根.
反之,若三次函数的对称中心为
,
其中.
特别的,三次函数的极值点,以及其对应在函数图象上的点,
也关于点
方法讲解
练习 1. 已知函数的图象C上存在一点若满足:过点的直线与曲线C交于不同于的两点为的值为_______.
点拨:由①点在同一直线上,且均在三次函数图象上;②恒有;故可得,点为三次函数的对称中心;
解析:由题,得 ,,
故有三次函数的对称中心为,
再结合题意,① 点在同一直线,且均在三次函数图象上,②恒有就是三次函数的对称中心=2 .
典例剖析
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练习 2. 函数的图象如右图所示,则
A. 等于 B. 大于C. 小于 D. 无法确定
解析:① 由图象知,单调性为:增、减、增有
② 由图象过原点,则代入函数表达式,得;
③ 由极大值,极小值,因此,对称中心横坐标;
综上,,故
点拨: 三次函数图象,可以主要关注:
① 图象走势:
② 过定点(原点),则;
③ 极大值,极小值,故对称中心横坐标
典例剖析
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专题二 导数
专题 2.1 三次函数的图象与性质
综合问题
典例剖析
方法讲解
变式训练
例题 1. 已知函数,若,其中,
则( )
A. 1 B. C. D. 的取值范围是
① 给定的三次函数
② 函数值相等,且大小关系确定的
① 根据图象得出范围;
② 结合三次方程韦达定理,分析关于的代数式的范围
五点作图法,画出三次函数图象
典例剖析
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例题 1.已知函数,若,其中,
则( )
A. 1 B. C. D. 的取值范围是
解析:根据题意,函数的导函数为
于是函数在处取极大值,又,
设,则得到如下图象:
因此,,
且;结合题意,
是三次方程 的根,
根据三次方程的韦达定理,有,
进而,因此 BCD 正确,A错误 .
典例剖析
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例题 2.设已知函数有且仅有两个不同的零点,则( )
A. 当 时, B. 当 时,
C. 当 时, D. 当 时,
题目需判断和与零的大小关系
联想到三次方程的韦达定理形式:
① ;
② ;
③ ;
典例剖析
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解析:由题,三次函数对应的方程
设二重根,则根据三次方程韦达定理,有:
1. 当时,,因此,;
2. 当时,,因此,;
综上,答案选B .
例题 2.设已知函数有且仅有两个不同的零点,则( )
A. 当 时, B. 当 时,
C. 当 时, D. 当 时,
典例剖析
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总结一:三次函数图象画法
根据对称性给出一种作图方法:
先作一个矩形,取对角的两个顶点及矩形的中心,再将矩形按轴方向四等分,
分别取另外两个横坐标的四等分点及对应的极大极小值点,连线即可,如下图:
方法讲解
总结二:三次方程韦达定理
三次函数的导函数为二次函数,在小题压轴中经常出现分析其零点的问题,
这种情况除了对导函数进行分析,进而确定其单调性和极值外,我们也经常直接
使用三次方程的韦达定理进行简化问题 .
设的三个根为则有:
方法讲解
练习 1. 已知函数在上是增函数,在上是减函数,且方程有三个实数根,则的最小值为_______.
点拨:①由原函数增减性,得出导函数的一个根为,另一个根,进而可得出的值或范围;②利用三次函数韦达定理,得出的关系式 .
解析:导函数,由题,一个根为,故,得出,由韦达定理,另一个根为,得;
由于是三次方程的根,利用三次方程韦达定理,得
整理得 ;
因此,
典例剖析
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练习 2. 已知函数,且,如下四个结论,其中正确的序号为_______.
①
解析:导函数为,故极大值为,
极小值为且有右图,
因此,可得
故
综上,正确的序号有②③ .
点拨:三次函数仅常数项含参,故可知 ① 单调性确定;② 极值点确定;
是对应三次方程的根,故三次函数的极大值;
典例剖析
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专题二 导数
专题 2.1 三次函数的图象与性质
恒成立问题
典例剖析
方法讲解
变式训练
例题 1.当时,不等式则实数的取值范围是______.
方法一 参变分离法
将和分离到不等式两边:
① 时,;
② 时,;
③ 时, ;
方法二 直接分类讨论法
令,
则只需:在上,;
典例剖析
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例题 1.当时,不等式则实数的取值范围是______.
解析:【参变分离法】
① 当时,原不等式为,显然恒成立;
② 当时,参变分离,原不等式化为;
③ 当时,参变分离,原不等式化为;
令,设函数,
② 化为 ;③ 化为 ;
综上,解得的取值范围是
的正负不确定,
不能直接分离,
按正负分类分离
典例剖析
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例题 1.当时,不等式则实数的取值范围是______.
解析:【直接分类讨论法】
题意即函数在的最小值大于等于;
根据,可得到;
对求导得,可得到
所以导函数在上有两个零点,设为,且
,
因此,原函数或
必要条件探路
隐零点恒等式
典例剖析
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例题 1.当时,不等式则实数的取值范围是______.
解析:【直接分类讨论法】
因此只需即可,所以有
结合隐零点恒等式,整理得:
结合的范围,只需要,代入解得,
综上, 的取值范围是
典例剖析
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例题 2.函数,,若对于,
都有,求实数的取值范围.
,
都有
在各自区间上,
典例剖析
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解析:函数的导函数为,
因此有函数在[2,3]上为增函数,
故在上,函数的最小值为;
函数的导函数为,
注意到在, ,
故函数的最大值为
由题意,得,解得实数的取值范围为
例题 2.函数,,若对于
,都有,求实数的取值范围.
典例剖析
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总结一:参变分离与直接讨论
由于三次函数的结构规整性,其含参的恒成立问题,一般有参变分离和直接讨论
两种方法;
参变分离:通过将所有所求参数“聚拢”到一起,再利用不等式的除法性质,
将参数和变量分离到不等式两边,形如 ,进而将问题转化为“仅含
所求参数的式子”与“一个不含参函数的最值”比较大小的问题;
特别地:由于三次函数的特性,分离后的参数往往比较简单,优先推荐此法;
直接讨论:恒成立就意味着全部成立,可直接找最大或最小值,例如:
方法讲解
总结二:恒成立的常见形式
单变量的恒成立形式:
1. 恒成立;
2. 恒成立;
3. 恒成立 ;
4. 恒成立 ;
双变量的恒成立形式:
恒成立;
恒成立;
方法讲解
练习 1.若对成立,则实数的取值范围是______.
点拨:所求参数的系数,故可分类进行参变分离求解;
解析:由题当
设函数,导数为
当时,的最小值为=
当时,的最大值为=0
综上,实数的取值范围是 .
典例剖析
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练习 2. 已知函数,,若对 ,
都有成立,求实数的取值范围 .
解析:题意可化为,恒有;
① 由二次函数的性质,上单调递增,
故最大值为
② 三次函数为,
因此函数上单调递增,
故最小值为,
根据题意,得,解得,
综上,实数的取值范围 是
点拨: 题中不等式直接转化为,恒有
典例剖析
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千帆竞渡争朝夕
一苇以航向青云
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