3.2 导数与函数的单调性 讲义-2027届高三数学一轮复习

2026-05-14
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普通

资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 -
年级 高三
章节 -
类型 教案-讲义
知识点 导数在研究函数中的作用
使用场景 高考复习-一轮复习
学年 2027-2028
地区(省份) 河北省
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 597 KB
发布时间 2026-05-14
更新时间 2026-05-14
作者 匿名
品牌系列 -
审核时间 2026-05-14
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来源 学科网

内容正文:

第2节 导数与函数的单调性 1.结合实例,借助几何直观了解函数的单调性与导数的关系. 2.能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间(其中多项式函数一般不超过三次).    利用导函数图象研究函数单调性 函数的单调性与导数的关系 条件 恒有 结论 函数y=f(x)在区间(a,b)内可导 f'(x)>0 f(x)在区间(a,b)内      f'(x)<0 f(x)在区间(a,b)内      f'(x)=0 f(x)在区间(a,b)内是      (1)已知二次函数f(x)的图象如图所示,则其导函数f'(x)的图象大致形状是(  ) (2)〔多选〕已知函数y=f'(x)的图象如图所示,那么下列关于函数y=f(x)的判断正确的是(  ) A.在区间(0,a)上,f(x)为定值 B.函数y=f(x)在区间(a,b)内单调递增 C.函数y=f(x)在区间(c,e)内单调递增 D.函数y=f(x)在区间(b,d)内单调递减 听课记录                                                                                                    1.由原函数图象识别导函数图象的依据:若f(x)单调递增,则f'(x)的图象一定在x轴的上方;若f(x)单调递减,则f'(x)的图象一定在x轴的下方;若f(x)是常函数,则f'(x)=0. 2.由导函数图象识别原函数图象的依据:若f'(x)>0,则f(x)单调递增,f'(x)<0,则f(x)单调递减. 练1 已知f'(x)是f(x)的导函数,若f'(x)的图象如图所示,则f(x)的图象可能是(  ) 不含参函数的单调性 (1)若函数f(x)=-2ln x+x+,则f(x)的单调递增区间为(  ) A.(0,+∞) B.(0,3) C.(-1,3) D.(3,+∞) (2)若函数f(x)=,则函数f(x)的单调递减区间为    . 听课记录                                                                                                    1.利用导数判断函数单调性的步骤 (1)确定函数f(x)的定义域; (2)求出导数f'(x)的零点; (3)用f'(x)的零点将f(x)的定义域划分为若干个区间,列表给出f'(x)在各区间上的正负,由此得出函数y=f(x)在定义域内的单调性. 2.求函数单调区间的方法 (1)解不等式f'(x)>0(f'(x)<0)求单调递增(减)区间; (2)令f'(x)=0解出方程的实根,再将定义域划分为若干个区间,确定各区间上f'(x)的符号,从而确定单调区间. 提醒 若所求函数的单调区间不止一个,这些区间之间不能用“∪”及“或”连接,只能用“,”或“和”隔开. 练2 (1)函数f(x)=ln(2x-1)-x2+x的单调递增区间是(  ) A.(0,1) B.(,1) C.(,) D.(,) (2)已知函数f(x)=x+2cos x,试判断f(x)在(0,π)上的单调性. 含参函数的单调性 (2023·新高考Ⅰ卷19题节选)已知函数f(x)=a(ex+a)-x,讨论f(x)的单调性. 解决含参函数单调性问题的注意点 (1)研究含参数的函数的单调性时,要依据参数对不等式解集的影响进行分类讨论; (2)注意观察f'(x)的表达式(或其中的某一部分、某个因式等)的取值是否恒为正(或恒为负),这往往是分类讨论的出发点; (3)划分函数的单调区间时,要在函数定义域内讨论,还要确定导数为零的点和函数的间断点. 提醒 分类讨论要做到不重不漏,同时还要注意对结果进行综述. 练3 讨论函数f(x)=x3-x2+ax+1的单调性. 第2节 导数与函数的单调性 (时间:60分钟,满分:87分) [备注:单选、填空题5分,多选题6分] 1.函数y=f(x)的导函数f'(x)的图象如图所示,则下列判断中正确的是(  ) A.f(x)在(-3,1)内单调递增 B.f(x)在(1,3)内单调递减 C.f(x)在(2,4)内单调递减 D.f(x)在(3,+∞)上单调递增                                                                                                     2.函数f(x)=(x-3)ex的单调递减区间是(  ) A.(-∞,2) B.(0,3) C.(1,4) D.(2,+∞)                                                                                                     3.已知函数f(x)=x3+ax+4,则“a>0”是“f(x)在R上单调递增”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                                                                                                     4.函数f(x)=x+-3ln x的单调递增区间是(  ) A.(-1,4) B.(0,1) C.(4,+∞) D.(0,4)                                                                                                     5.函数f(x)=ln x+ax2+(2a+1)x(a<0),则f(x)的单调递增区间为(  ) A.(-,0) B.(0,-) C.(-,+∞) D.(-∞,-)                                                                                                     6.(2026·安徽马鞍山模拟)已知函数f(x)的导函数为f'(x),且函数f(x)的图象如图所示,则函数y=xf'(x)的图象可能是(  )                                                                                                                                                       7.〔多选〕若一个函数在区间D上的导数值恒大于0,则该函数在D上纯粹递增,若一个函数在区间D上的导数值恒小于0,则该函数在D上纯粹递减,则(  ) A.函数f(x)=x2-2x在[1,+∞)上纯粹递增 B.函数f(x)=x3-2x在[1,2]上纯粹递增 C.函数f(x)=sin x-2x在[0,1]上纯粹递减 D.函数f(x)=ex-3x在[0,2]上纯粹递减                                                                                                                                                       8.设f(x)=2x2-x3,则f(x)的单调递减区间是    .                                                   9.已知函数f(x)=则f(x)的单调递减区间为    .                                                                                                                                                                                                         10.(10分)已知函数f(x)=x2-ax+ln x,讨论f(x)的单调性. 11.函数f(x)的图象如图所示,设f(x)的导函数为f'(x),则f(x)·f'(x)>0的解集为(  ) A.(1,4) B.(1,4)∪(4,6) C.(4,+∞) D.(1,4)∪(6,+∞)                                                   12.〔多选〕已知函数f(x)与f'(x)的图象如图所示,则g(x)=在区间(  ) A.(0,1)内单调递增 B.(1,4)内单调递减 C.(1,)内单调递减 D.(,4)内单调递减                                                                                                     13.已知函数f(x)满足下列条件:①f(x)的导函数f'(x)为偶函数;②f(x)在区间(-∞,-2),(2,+∞)上单调递增,则f(x)的一个解析式为f(x)=    .(答案不唯一)                                                                                                     14.(15分)已知a为实数,函数f(x)=ln(+x)+ax. (1)若a≥0,求证:函数f(x)在其定义域内是增函数; (2)若a<0,求函数f(x)的单调递减区间 学科网(北京)股份有限公司 $ 第2节 导数与函数的单调性 课标要求 1.结合实例,借助几何直观了解函数的单调性与导数的关系. 2.能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间(其中多项式函数一般不超过三次). 利用导函数图象研究函数单调性 函数的单调性与导数的关系 条件 恒有 结论 函数y=f(x)在区间(a,b)内可导 f'(x)>0 f(x)在区间(a,b)内 单调递增  f'(x)<0 f(x)在区间(a,b)内 单调递减  f'(x)=0 f(x)在区间(a,b)内是 常数函数  (1)已知二次函数f(x)的图象如图所示,则其导函数f'(x)的图象大致形状是( B ) 解析:(1)从题图上可以看出:二次函数f(x)在(-∞,0)上单调递增,故f'(x)>0;f(x)在(0,+∞)上单调递减,故f'(x)<0. (2)〔多选〕已知函数y=f'(x)的图象如图所示,那么下列关于函数y=f(x)的判断正确的是( BD ) A.在区间(0,a)上,f(x)为定值 B.函数y=f(x)在区间(a,b)内单调递增 C.函数y=f(x)在区间(c,e)内单调递增 D.函数y=f(x)在区间(b,d)内单调递减 解析:(2)由题图知,当0<x<a时,f'(x)>0且为定值;当a<x<c时,f'(x)单调递减,且当x∈(a,b)时,f'(x)>0,当x∈(b,c)时,f'(x)<0;当c<x<e时,f'(x)单调递增,且当x∈(c,d)时,f'(x)<0,当x∈(d,e)时,f'(x)>0,所以当0<x<a时,f(x)单调递增且为斜率大于0的直线,当a<x<b时,f(x)单调递增,当b<x<c时,f(x)单调递减,当c<x<d时,f(x)单调递减,当d<x<e时,f(x)单调递增,其大致图象如图. 规律方法 1.由原函数图象识别导函数图象的依据:若f(x)单调递增,则f'(x)的图象一定在x轴的上方;若f(x)单调递减,则f'(x)的图象一定在x轴的下方;若f(x)是常函数,则f'(x)=0. 2.由导函数图象识别原函数图象的依据:若f'(x)>0,则f(x)单调递增,f'(x)<0,则f(x)单调递减. 练1 已知f'(x)是f(x)的导函数,若f'(x)的图象如图所示,则f(x)的图象可能是(  ) 解析:C 由f'(x)的图象知,当x∈(-∞,0)时,f'(x)>0,∴f(x)单调递增;当x∈(0,x1)时,f'(x)<0,∴f(x)单调递减;当x∈(x1,+∞)时,f'(x)>0,∴f(x)单调递增.故选C. 不含参函数的单调性 (1)若函数f(x)=-2ln x+x+,则f(x)的单调递增区间为( D ) A.(0,+∞) B.(0,3) C.(-1,3) D.(3,+∞) 解析: 由函数f(x)=-2ln x+x+,可得其定义域为(0,+∞),且f'(x)=-+1-==,x>0,令f'(x)=0,可得x=3,当x∈(0,3)时,f'(x)<0,f(x)在(0,3)内单调递减;当x∈(3,+∞)时,f'(x)>0,f(x)在(3,+∞)上单调递增. (2)若函数f(x)=,则函数f(x)的单调递减区间为  (1,+∞)  . 解析:f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=,令φ(x)=-ln x-1(x>0),则φ'(x)=--<0,∴φ(x)在(0,+∞)上单调递减,且φ(1)=0,∴当x∈(0,1)时,φ(x)>0,f'(x)>0,当x∈(1,+∞)时,φ(x)<0,f'(x)<0,∴f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,∴f(x)的单调递减区间为(1,+∞). 规律方法 1.利用导数判断函数单调性的步骤 (1)确定函数f(x)的定义域; (2)求出导数f'(x)的零点; (3)用f'(x)的零点将f(x)的定义域划分为若干个区间,列表给出f'(x)在各区间上的正负,由此得出函数y=f(x)在定义域内的单调性. 2.求函数单调区间的方法 (1)解不等式f'(x)>0(f'(x)<0)求单调递增(减)区间; (2)令f'(x)=0解出方程的实根,再将定义域划分为若干个区间,确定各区间上f'(x)的符号,从而确定单调区间. 提醒 若所求函数的单调区间不止一个,这些区间之间不能用“∪”及“或”连接,只能用“,”或“和”隔开. 练2 (1)函数f(x)=ln(2x-1)-x2+x的单调递增区间是(  ) A.(0,1) B.(,1) C.(,) D.(,) 解析:D 函数f(x)=ln(2x-1)-x2+x的定义域为(,+∞),且f'(x)=-2x+1==,令f'(x)>0,解得<x<,所以f(x)的单调递增区间为(,). (2)已知函数f(x)=x+2cos x,试判断f(x)在(0,π)上的单调性. 解:f'(x)=1-2sin x,x∈(0,π). 令f'(x)=0,得x=或x=, 当0<x<或<x<π时,f'(x)>0, 当<x<时,f'(x)<0, 所以f(x)在(0,)和(,π)上单调递增,在(,)内单调递减. 含参函数的单调性 (2023·新高考Ⅰ卷19题节选)已知函数f(x)=a(ex+a)-x,讨论f(x)的单调性. 解:由题意知,f(x)的定义域为(-∞,+∞),f'(x)=aex-1. 当a≤0时,易知f'(x)<0,则f(x)在(-∞,+∞)上是减函数. 当a>0时,令f'(x)=0,得x=ln. 当x∈( -∞,ln)时,f'(x)<0;当x∈( ln,+∞)时,f'(x)>0. 所以f(x)在( -∞,ln)上单调递减,在( ln,+∞)上单调递增. 综上可知,当a≤0时,f(x)在(-∞,+∞)上是减函数;当a>0时,f(x)在( -∞,ln)上单调递减,在( ln,+∞)上单调递增. 规律方法 解决含参函数单调性问题的注意点 (1)研究含参数的函数的单调性时,要依据参数对不等式解集的影响进行分类讨论; (2)注意观察f'(x)的表达式(或其中的某一部分、某个因式等)的取值是否恒为正(或恒为负),这往往是分类讨论的出发点; (3)划分函数的单调区间时,要在函数定义域内讨论,还要确定导数为零的点和函数的间断点. 提醒 分类讨论要做到不重不漏,同时还要注意对结果进行综述. 练3 讨论函数f(x)=x3-x2+ax+1的单调性. 解:由题意知f(x)的定义域为R,f'(x)=3x2-2x+a,令f'(x)=0,Δ=(-2)2-4×3×a=4(1-3a). ①当a≥时,f'(x)≥0,f(x)在R上单调递增; ②当a<时,令f'(x)=0,即3x2-2x+a=0,解得x1=,x2=, 令f'(x)>0,得x<x1或x>x2;令f'(x)<0,得x1<x<x2, 所以f(x)在(-∞,x1)上单调递增,在(x1,x2)内单调递减,在(x2,+∞)上单调递增. 综上,当a≥时,f(x)在R上单调递增; 当a<时,f(x)在(-∞,),(,+∞)上单调递增,在(,)内单调递减. (时间:60分钟,满分:87分)[备注:单选、填空题5分,多选题6分] 1.函数y=f(x)的导函数f'(x)的图象如图所示,则下列判断中正确的是(  ) A.f(x)在(-3,1)内单调递增 B.f(x)在(1,3)内单调递减 C.f(x)在(2,4)内单调递减 D.f(x)在(3,+∞)上单调递增 解析:C 当x∈(-3,0)时,f'(x)<0,故f(x)在(-3,0)内单调递减;当x∈(0,2)时,f'(x)>0,故f(x)在(0,2)内单调递增;当x∈(2,4)时,f'(x)<0,故f(x)在(2,4)内单调递减;当x∈(4,+∞)时,f'(x)>0,故f(x)在(4,+∞)上单调递增,显然C正确,其他选项错误. 2.函数f(x)=(x-3)ex的单调递减区间是(  ) A.(-∞,2) B.(0,3) C.(1,4) D.(2,+∞) 解析:A 由已知得,f'(x)=ex+(x-3)ex=(x-2)ex,当x<2时,f'(x)<0,当x>2时,f'(x)>0,所以f(x)的单调递减区间是(-∞,2),单调递增区间是(2,+∞). 3.已知函数f(x)=x3+ax+4,则“a>0”是“f(x)在R上单调递增”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 解析:A 由题意,f'(x)=3x2+a,f(x)在R上单调递增,则f'(x)≥0,即a≥-3x2在R上恒成立,故a≥0.所以“a>0”是“f(x)在R上单调递增”的充分不必要条件. 4.函数f(x)=x+-3ln x的单调递增区间是(  ) A.(-1,4)  B.(0,1) C.(4,+∞)  D.(0,4) 解析:C 函数的定义域是(0,+∞),f'(x)=1--=,令f'(x)>0,解得x>4,故函数f(x)=x+-3ln x在(4,+∞)上单调递增,选C. 5.函数f(x)=ln x+ax2+(2a+1)x(a<0),则f(x)的单调递增区间为(  ) A.(-,0) B.(0,-) C.(-,+∞) D.(-∞,-) 解析:B 由题意得f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=+2ax+2a+1=.∵a<0,令f'(x)=0,解得x=-,∴当x∈(0,-)时,f'(x)>0. 6.(2026·安徽马鞍山模拟)已知函数f(x)的导函数为f'(x),且函数f(x)的图象如图所示,则函数y=xf'(x)的图象可能是(  ) 解析:C 由图可知函数f(x)在(-∞,-1)上单调递减,在(-1,+∞)上单调递增,则当x∈(-∞,-1)时,f'(x)<0,当x∈(-1,+∞)时,f'(x)>0,且f'(-1)=0.对于函数y=xf'(x),当x∈(-∞,-1)时,xf'(x)>0,当x∈(-1,0)时,xf'(x)<0,当x∈(0,+∞)时,xf'(x)>0,且当x=-1时,xf'(x)=0,当x=0时,xf'(x)=0,显然选项C符合,故选C. 7.〔多选〕若一个函数在区间D上的导数值恒大于0,则该函数在D上纯粹递增,若一个函数在区间D上的导数值恒小于0,则该函数在D上纯粹递减,则(  ) A.函数f(x)=x2-2x在[1,+∞)上纯粹递增 B.函数f(x)=x3-2x在[1,2]上纯粹递增 C.函数f(x)=sin x-2x在[0,1]上纯粹递减 D.函数f(x)=ex-3x在[0,2]上纯粹递减 解析:BC A项,f'(x)=2x-2,f'(1)=0,所以A错误.B项,f'(x)=3x2-2,当x∈[1,2]时,f'(x)>0恒成立,所以B正确.C项,f'(x)=cos x-2<0在[0,1]上恒成立,所以C正确.D项,f'(x)=ex-3<0在[0,2]上不恒成立,所以D错误.故选B、C. 8.设f(x)=2x2-x3,则f(x)的单调递减区间是 (-∞,0)和( ,+∞) . 解析:由f(x)=2x2-x3,得f'(x)=4x-3x2=x(4-3x),令f'(x)=0,得x=0或x=,当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如表所示. x (-∞,0) ( 0,) ( ,+∞) f'(x) - + - f(x) 单调递减 单调递增 单调递减 所以f(x)的单调递减区间是(-∞,0)和( ,+∞). 9.已知函数f(x)=则f(x)的单调递减区间为  (-∞,1)  . 解析:当x<0时,f(x)=-x-2,则f(x)在(-∞,0)上单调递减.当x≥0时,f(x)=(x-2)ex,则f'(x)=ex+(x-2)ex=(x-1)ex,当0≤x<1时,f'(x)<0,f(x)在[0,1)上单调递减.又(0-2)e0=-0-2,所以f(x)的单调递减区间为(-∞,1). 10.(10分)已知函数f(x)=x2-ax+ln x,讨论f(x)的单调性. 解:f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=. 当a≤0时,f'(x)>0恒成立,则f(x)在(0,+∞)上单调递增. 当a>0时,令g(x)=x2-ax+1,Δ=a2-4. 当Δ≤0,即0<a≤2时,f'(x)≥0恒成立,则f(x)在(0,+∞)上单调递增. 当Δ>0,即a>2时, f'(x)=. 由f'(x)>0,得0<x<或x>; 由f'(x)<0,得<x<, 所以f(x)在(0,),(,+∞)上单调递增,在(,)内单调递减. 综上,当a≤2时,f(x)在(0,+∞)上单调递增;当a>2时,f(x)在(0,),(,+∞)上单调递增,在(,)内单调递减. 11.函数f(x)的图象如图所示,设f(x)的导函数为f'(x),则f(x)·f'(x)>0的解集为(  ) A.(1,4) B.(1,4)∪(4,6) C.(4,+∞) D.(1,4)∪(6,+∞) 解析:D 由图象可得,当x<4时,f'(x)>0,当x>4时,f'(x)<0.结合图象可得,当1<x<4时,f'(x)>0,f(x)>0,即f(x)·f'(x)>0;当x>6时,f'(x)<0,f(x)<0,即f(x)·f'(x)>0,所以f(x)·f'(x)>0的解集为(1,4)∪(6,+∞). 12.〔多选〕已知函数f(x)与f'(x)的图象如图所示,则g(x)=在区间(  ) A.(0,1)内单调递增 B.(1,4)内单调递减 C.(1,)内单调递减 D.(,4)内单调递减 解析:AC 当x=0或x=2时,f(x)=0,则函数g(x)=的定义域为(-∞,0)∪(0,2)∪(2,+∞),排除B、D;g'(x)=,由题图易得当x∈(0,1)时,f(x)>f'(x),即g'(x)=>0,所以函数g(x)=在(0,1)内单调递增,故A正确;由题图易得当x∈(1,)时,f(x)<f'(x),即g'(x)=<0,所以函数g(x)=在(1,)内单调递减,故C正确. 13.已知函数f(x)满足下列条件:①f(x)的导函数f'(x)为偶函数;②f(x)在区间(-∞,-2),(2,+∞)上单调递增,则f(x)的一个解析式为f(x)= x3-4x(答案不唯一) .(答案不唯一) 解析:因为f(x)在区间(-∞,-2),(2,+∞)上单调递增,所以当x∈(-∞,-2)∪(2,+∞)时,f'(x)>0.又f(x)的导函数f'(x)为偶函数,所以令f'(x)=x2-4,满足题意,所以f(x)=x3-4x(答案不唯一). 14.(15分)已知a为实数,函数f(x)=ln(+x)+ax. (1)若a≥0,求证:函数f(x)在其定义域内是增函数; (2)若a<0,求函数f(x)的单调递减区间. 解:(1)证明:∵>=|x|≥-x, ∴+x>0恒成立,∴f(x)的定义域为R. ∴f'(x)=+a=+a=+a=+a. 当a≥0时,+a>0,∴f'(x)>0恒成立, ∴f(x)在R上为增函数. (2)当a<0时,f'(x)=+a. f'(x)<0⇔x2>. ①当a<-1时,f'(x)<0恒成立, ∴f(x)的单调递减区间为(-∞,+∞); ②当a=-1,x≠0时,f'(x)<0恒成立, ∴f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上也单调递减. 又f(x)在x=0处连续, ∴f(x)的单调递减区间为(-∞,+∞); ③当-1<a<0时,f(x)的单调递减区间为(-∞,),(-,+∞). 综上,当a≤-1时,f(x)的单调递减区间为(-∞,+∞); 当-1<a<0时,f(x)的单调递减区间为(-∞,),(-,+∞) 学科网(北京)股份有限公司 $

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3.2  导数与函数的单调性 讲义-2027届高三数学一轮复习
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