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函数与导数:导数新定义问题、极值点偏移问题专项训练
函数与导数:导数新定义问题、极值点偏移问题专项训练
考点目录
导数新定义问题
极值点偏移问题
考点一 导数新定义问题
例1.(25-26高三下·重庆沙坪坝·开学考试·多选)平面曲线的曲率就是针对曲线上某个点的切线方向角弧长的转动率,表明曲线偏离直线的程度.定义函数的曲率函数(是的导数,是的导数),以下结论正确的是( )
A.函数当且仅当在最值处的曲率为1
B.曲线的图象上任一点曲率恒为常数
C.函数在点处的曲率最大
D.若函数在处的曲率相同,则
【答案】ABD
【分析】对于A,先根据函数单调性求得函数的曲率函数范围,求得曲率为1的自变量的取值集合即可判断;对于B,将其转化为函数或且,再分别计算对应的曲率函数即可判定;对于C,求解曲率函数得,再求导研究单调性即可判断;对于D,不妨设,进而将问题转化为,,,令,,则,转化为,再结合基本不等式求得,即可得答案.
【详解】对于A,,,函数的曲率函数为,
令,则,当时,;
当时,单调递增且,
而单调递减且,单调递增且,
根据复合函数的单调性知在时单调递减,
所以可知在时单调递增,
所以的最大值为,所以,即,
所以当函数的曲率为1时,,
即,时,此时函数取得最值,故A选项正确;
对于B,对于,
转化为函数或且,
对于求导得,
得到,
所以,
同理,对于求导得,
所以,
综上,曲线的图象上任一点曲率恒为常数,故B选项正确;
对于C,函数,,,
所以,
则,
令得,
所以,当时,,单调递增,
当时,,单调递减,
故在处取得最大值,点处的曲率不是最大的,故C选项错误;
对于D,函数,,,故,
则。
令得,即,
故当时,单调递增;当时,单调递减;
所以在取得极大值,
因为函数,在处的曲率相同,
不妨设,则,,即,
令,,则,
所以,即,
所以,整理得,,
由得,
所以,即,
令,则,即,
所以,解得,即,
所以,故,
所以函数在处的曲率相同,则,D选项正确.
故选:ABD
例2.(25-26高三上·山东·阶段检测·多选)定义:对于函数,若存在,使得,则称函数是“对称导数函数”.下列函数是“对称导数函数”的有( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【分析】根据“对称导数函数”定义逐项判断.
【详解】对于A:,因为
,所以,
所以是“对称导数函数”,故A正确.
对于B: ,
令,得,
设,
则,所以为增函数,又,
所以在上无实数解,所以不是“对称导数函数”,故B错误.
对于C: ,令,得,
即,令,
则是增函数,又因为,所以有唯一零点0,
所以等价于,而,
所以不是“对称导数函数”,故C错误.
对于D:对于,令,
得,因为,
当时,方程成立,所以是“对称导数函数”,D正确.
故选:AD
例3.(2025·河南·模拟预测)衡量曲线弯曲程度的重要指标是曲率,曲线的曲率定义如下:若是的导函数,是的导函数,则曲线在点处的曲率.已知函数,则曲线在点处的曲率为______.
【答案】/
【分析】求出和,继而求出和,根据曲率的计算即可得答案.
【详解】因为,故,,
故,
故,即曲线在点处的曲率为,
故答案为:
例4.(24-25高三下·广东东莞·阶段检测)类似于斜率,我们给出曲率的定义:如图所示,设曲线C是光滑的,在曲线C上选定一点作为度量弧s的基点.设曲线上点M对应于弧s,在点M处的倾角为,曲线上另外一点对应于弧,在点处的倾角为,则弧段的长度为,当动点M转到时切线转动的角度为,用比值来表示弧段的平均弯曲程度,叫做平均曲率,并记作.类似于从平均速度引入瞬时速度的方法,当这个趋于M时,上述平均曲率的极限就叫做曲线C在M处的曲率,记作K;.在数学上给出曲率的公式:.(其中,分别表示在点M处的一阶、二阶导数),根据定义,椭圆在点的曲率为______.
【答案】
【分析】由在第一象限,可得,两次对函数求导,代入曲率计算公式求解即可.
【详解】由题意,因为在第一象限,所以,
则,记,
则,
故,,故.
故答案为:
例5.(25-26高二下·广西玉林·期末)定义:如果函数在定义域内存在极大值和极小值,且存在一个常数,使成立,则称函数为极值可差比函数,常数称为该函数的极值差比系数.已知函数.
(1)当时,若是极值可差比函数,求的极值差比系数的值;
(2)是否存在使的极值差比系数为?若存在,求出的值,若不存在,请说明理由.
【答案】(1);
(2)不存在,理由如下:由题意得的定义域为,,
假设存在使的极值差比系数为,
则,是方程的两个不相等的正实数根,
则,解得,
不妨设,则,
因为
,
所以,
从而,因为,所以,
得(*),
令,,
所以在上单调递增,所以,
因此(*)无解,所以不存在使的极值差比系数为.
【分析】(1)求定义域,求导,得到函数单调性和极值,求出的值;
(2)求导,由根与系数关系和韦达定理得到方程和不等式,根据题意得到方程,变形得到,构造函数,求导,得到上式无解,故不存在使的极值差比系数为.
【详解】(1)当时,,则,
当时,,当,,
所以在和上单调递增,在上单调递减,
所以的极大值为,极小值为,
所以.
(2)略
例6.(25-26高二下·安徽·期中)已知的横坐标是互为倒数的两点,且作函数图象的切线,过点的切线分别为.
(1)若,点,,从点观察点,若观察的视线不被曲线挡住,求实数的取值范围.
(2)若恰好为函数图象上相异的两点,且切线存在交点,则称这个交点为函数的“优点”.
(i)若函数不存在“优点”,求实数的值;
(ii)求函数的“优点”的横坐标的取值范围.
【答案】(1)
(2)(i)(ii)
【分析】(1)先对函数求导,求出过点处切线斜率并写出切线方程,利用视线不被遮挡转化为点在切线下方,代入横坐标比较纵坐标大小,建立不等式求解的范围,运用导数求切线、几何条件代数化的方法.
(2)(i)依据无“优点”推出两条切线平行或重合,即同组互为倒数横坐标处导数值恒相等,分段求出对应区间导数,列恒等式化简求解参数,结合分段函数导数、切线平行的条件转化求解.
(ii)设出横坐标互为倒数的两点坐标,利用导数写出两处切线方程,联立切线方程解出交点横坐标,借助对勾函数值域与基本不等式,限定自变量范围,推出优点横坐标的取值区间.
【详解】(1)由,求导得.
设过点的曲线切线切点为,
切线斜率,切线方程为。
将代入切线方程,,
整理得,解得或.
因为点在右侧,所以取斜率为正的切线,即,,
对应切线方程为.
由题可知从点观察点视线不被曲线挡住,等价于点在切线下方.
将代入,得故,
即实数的取值范围是.
(2)(i)因为函数不存在“优点”,则切线无交点.
所以对恒成立,
不妨取,则,
此时,,
所以恒成立,即,解得,
经验证符合题意.
(ii)设,(且),
在两点处的切线方程分别为,,
即,,
联立可得,解得,
因为,当时,;当时,,
所以,
即函数的“优点”的横坐标取值范围为.
变式1.(24-25高二下·山东淄博·期末·多选)牛顿在《流数法》一书中,给出了高次代数方程的一种数值解法——牛顿法.具体步骤如下:设是函数的一个零点,任意选取作为的初始近似值,在横坐标为的点处作曲线的切线,直线与轴交点的横坐标为;用代替重复上面过程得到;一直进行下去,得到,当足够小时,我们可以把的值作为函数零点的近似值.已知函数,,则下列说法正确的是( )
A.切线的方程为
B.
C.
D.设,则
【答案】ABD
【分析】利用导数的几何意义求出切线斜率,代入得到切点,进而求出切线方程判断A,结合给定定义求出的切线方程,再利用赋值法求解判断B,举反例判断C,利用给定定义得到,再结合得到,进而将表示为,再利用导数结合给定定义得到的范围,最后证明结论正确判断D即可.
【详解】对于A,由题意得,,
则,故的切点为,
而,由导数的几何意义得的斜率为,
得到切线的方程为,化简得,故A正确,
对于B,在中,令,解得,
而,,
则的方程为,令,解得,故B正确,
对于C,当时,,,
不满足,故C错误,
对于D,由题意得在处的切线方程为,
而该方程必过,代入得到,
则,得到,
而,
可得,
由已知得,则单调递增,
而,,得到,
由零点存在性定理得存在作为零点,
随着操作次数的增加,与越来越接近,故,
则,得到,
即成立,故D正确.
故选:ABD
变式2.(25-26高三上·四川遂宁·期中·多选)对于三次函数,给出定义:是函数的导数,是函数的导数,若方程有实数解,则称为函数的“拐点”.某同学经探究发现:任何一个三次函数都有“拐点”;任何一个三次函数都有对称中心,且“拐点”就是对称中心,若函数,则下列说法正确的是( )
A.当时,函数拐点处的切线方程为
B.当时,函数在区间内存在最小值,则的取值范围是
C.若经过点可以向曲线作三条切线,则的取值范围是
D.对任意实数,直线与曲线有唯一公共点
【答案】AD
【分析】求出函数的二阶导数,求出拐点处的横坐标,再由导数的几何意义求出切线方程,即可判断A,利用导数说明函数的单调性,求出函数的极小值点,即可得到不等式组,从而判断B,设切点为,利用导数的几何意义表示出切线方程,得到,再转化为交点问题,即可判断C,联立直线与曲线方程,消元,即可判断D.
【详解】对于A:当时,,则,,
令,解得,
又,,所以函数拐点处的切线方程为,即,故A正确;
对于B:当时,则,
所以当时,当或时,
所以在上单调递减,在,上单调递增,
所以在处取得极小值,又,
要使函数在区间内存在最小值,
所以,解得,
即的取值范围是,故B错误;
对于C:因为,则,
设切点为,则,
所以切线方程为,
又切线过点,所以,
整理得,
令,则,
所以当时,当或时,
所以在上单调递增,在,上单调递减,
所以在处取得极小值,在处取得极大值,又,,
因为经过点可以向曲线作三条切线,即与有三个交点,
所以,即的取值范围是,故C错误;
对于D:由,可得,
即,
显然在定义域上单调递增,
所以,即对任意实数,直线与曲线有唯一公共点,故D正确.
故选:AD
变式3.(25-26高三下·四川成都·阶段检测)若定义在区间上的函数,其导函数为,且,,则称为区间上的“函数”、若为区间上的“函数”,则实数的取值范围是______.
【答案】
【分析】根据“函数”的定义,将不等式转化为,再构造函数,再用导数求函数的最大值,从而可得所求值的范围.
【详解】由,且,所以,
所以,
依题意,为区间上的“函数”,所以,即,
所以在上恒成立,得在上恒成立.
令,,则,
当时,,函数单调递增;
当时,,函数单调递减,
故当时,函数在区间上取得极大值,也是区间上的最大值,
,实数的取值范围为.
变式4.(24-25高二下·内蒙古包头·阶段检测)在微积分中“以直代曲”是最基本、最朴素的思想方法,中国古代科学家刘徽创立的“割圆术”,用圆的外切正n边形和内接正n边形“内外夹逼”的办法求出了圆周率的精度较高的近似值,事实上就是用“以直代曲”的思想方法进行近似计算的,它是我国最优秀的传统科学文化之一.借用“以直代曲”的方法,在切点附近可以用函数图象的切线代替在切点附近的曲线来“近似计算”.若函数,则曲线在点处的切线方程为______,用此结论“近似计算”的值为______(结果用分数表示).
【答案】
【分析】根据新定义,利用导数的几何意义即可得切线方程,继而近似计算,可得答案.
【详解】函数的导数为,所以,
函数在点处的切线为,
所以在附近可以用代替,
即,又非常接近0,
.
故答案为:;.
变式5.(25-26高二下·上海·期中)记在上的最大值为,在上的最小值为.
(1)若,求与;
(2)若,且对给定的实数,存在,使得,求实数的取值范围;
(3)若,且存在实数,,,,使得,求的取值范围.
【答案】(1),
(2)
(3)
【分析】(1)利用函数在区间上的单调性计算即可得;
(2)由三角函数性质可得,则在区间上必须能取到与,结合三角函数性质计算即可得;
(3)利用导数求出该三次函数单调性及其极值点后,令,分、、及讨论即可得.
【详解】(1)由在上单调递减,
故,;
(2)由,故,
由,故,,
故存在,使得,,
由,即在区间上必须能取到与,
令,,
即,,
则可为、,可为、,
故有且,即;
(3)由,得
令,得
解得
当或时,;当时,.
所以在和上单调递增,在上单调递减.
且
设
当或时,方程只有一个实根,设为.此时与分别在两侧出现.
要使上的最小值为且上的最大值为,只能使,,故.
当或时,可看作下面三交点情形的端点情况,所得也包含在下面的范围内.
当时,方程有三个不同实根,记为
由函数的单调性可知
因为,所以区间必须在的部分,并且要接触到水平线.因此或.
因为,所以区间必须在的部分,并且要接触到水平线.因此或.
于是可能出现以下情况:
①若,,则
②若,,则
③若,,则
④若,,则
综上,对于固定的,一定有
下面估计.由的三个根为,,,
根据根与系数的关系,得
令,则,且
由,代入上式得
于是
所以,从而,
最后说明端点和中间值都可以取到.当时,,
即,
所以三个根为,,.
此时对应,对应.
由前面的四种位置关系可得能取到、以及端点.当从连续变化到时,
从连续变化到,从连续变化到,
因此负值部分也能连续取遍.所以的取值范围为.
变式6.(24-25高三下·河南·阶段检测)若函数在开区间I内满足:,在处的切线的斜率均为,则称为I内的“缘分函数”.
(1)判断是否为内的“缘分函数”,并说明理由;
(2)若为内的“缘分函数”,求实数a的取值范围;
(3)证明:不是内的“缘分函数”.
【答案】(1)不是,理由如下:
求导得,
为内的“缘分函数”当且仅当方程在内有两个不同的解,
而在上单调递减,即在上单调递减,
故方程在内最多有一个解,
从而不是内的“缘分函数”;
(2)
(3)
由题意只需证明在内最多有1个根,
令,
即证最多有一根,
求导得,
当时,在上都单调递增,
设,注意到,
从而当时,存在唯一的,使得,即有成立,
当时,,当时,,
所以在上单调递减,在上单调递增,
所以有最小值,
这表明最多有一根,
综上所述,命题得证.
【分析】(1)由题意只需判断在内是否有两个不同的解,结合函数单调即可说明;
(2)原条件等价于在内有两个不同的解,分离参数并结合对勾函数的性质即可得解;
(3)分析得知只需证明最多有一根,即只需证明的最小值或最大值即可.
【详解】(1)略
(2)原条件等价于在内有两个不同的解,
即在内有两个不同的解,
设,
由对勾函数性质可知在上单调递减,在上单调递增,
注意到,
故所求为;
(3)略
考点二 极值点偏移问题
例1.(25-26高二下·四川成都·期末)设函数,.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若恒成立,求的取值范围;
(3)已知 ,方程有两个不等实根,,方程有两个不等实根,,试判断与的大小关系,并证明你的结论.
【答案】(1)在上单调递减,在上单调递增.
(2).
(3).证明如下:
因为方程有两个不等实根,,不妨设,
所以,,
化简得,即,
令,其中,则,所以,
解得,则解得;
因为方程有两个不等实根,,不妨设,
所以,,
化简得,即,
令,其中,则,所以,
解得,解得;
设,其中,令,,
则,,
,
,
因为,所以,,,,
令,其中,
则,
,当时,,所以在上单调递减,
,所以在上单调递增,
当时,,,所以,则,
所以在上单调递减,
因为,所以,所以,
则,所以,即.
【分析】(1)函数的定义域,求导得,由的正负求函数得单调区间.
(2)对不等式化简变形,构造,利用导数的正负判断函数的单调性,求出最小值,进一步确定参数的取值范围.
(3)根据题意构造参数,,再进一步构造函数:
.利用导数的单调性判断和的大小,进一步判断与的大小关系.
【详解】(1)因为的定义域为,,
令得,;令得,;令得,,
所以,在上单调递减,在上单调递增.
(2)由,得,即,
令,,则恒成立,即,
,
令得,;令得,;令得,,
所以,在上单调递减,在上单调递增,
,
则,得,解得,故的取值范围为.
(3)略.
【点睛】方法归纳:
1.恒成立问题:构造函数,导数求最值,转化最值不等式求解参数.
2.零点乘积比较:构造比值型辅助函数,利用单调性比较根的乘积大小.
易错归纳:
1.忽视对数函数的定义域;对求导易算错.
2.恒成立混淆“最小值>常数”与“最大值>常数”.
3.构造辅助函数,求导符号判断失误,导致乘积结论出错.
例2.(2026·河北秦皇岛·一模)已知函数.
(1)当时,判断函数的单调性;
(2)当时,判断函数的零点个数;
(3)当时,是否存在实数,使得有两个极值点?若存在,求证:(为极值点);若不存在,请说明理由.
【答案】(1)在单调递增
(2)个零点
(3)当时,存在满足条件的实数,使得有两个极值点.
证明如下: 的极值点满足,
若,时,无正极值点;
若,令,则,
令得,
当时,,单调递减;当时,,单调递增;
所以当时取得极小值,
因为,时,,
所以当时,有两个极值点,此时,得,
即存在,使得有两个极值点.
下证:
因为是的两个极值点,所以是的两个根,
可得,取对数得,则,整理得,要证,即证,
不妨设,则不等式变形为,
令,则,即证,
令,则,
所以在单调递增,
所以,即,得,
因此得证.
【分析】(1)对导函数再求导找最小值,证导函数恒大于零,直接判定原函数;
(2)代入后求导分析原函数的单调性与极值,结合零点存在定理和特殊点函数值判断零点个数;
(3)先将极值点存在问题转化为导数方程的正根问题,通过分析导数函数的最值证明存在满足条件的,再通过换元构造函数证明.
【详解】(1)当时,,定义域为,,
令,则, 令得,
当时,,单调递减;当时,,单调递增;
所以当时,即取得最小值为,
即对所有恒成立。 因此,在上单调递增.
(2)当时,,显然,故是一个零点,
又,当时,,,故,在单调递增,因此时无零点;
当时,令,则,令得,
当时,,即单调递减,
当时,,即单调递增,
所以的最小值为,又,
时,故在有两个零点,
因此在递增,递减,递增:
因为,,且,
又在单调递减,且,所以,而,所以,
所以,又时,,
所以在和各有一个零点,
综上,共有个零点.
(3)略.
例3.(2026·天津·模拟预测)已知函数.
(1)当时,求曲线在处的切线方程;
(2)当时,有两个极值点,且,
(ⅰ)求t的范围;
(ⅱ)证明:
【答案】(1)
(2)(ⅰ)(ⅱ)证明见解析
【分析】(1)利用求切线斜率,再求切线方程;
(2) (ⅰ)有两个极值点等价于有两解,即有两解,令,在分析的单调性即可求解;
(ⅱ)有两解,先求出满足的关系式,再令,不等式等价于,令函数,求导分析单调性再求最值即可求解.
【详解】(1)当时,函数,求导得,则,
而,所以曲线在处的切线方程为.
(2)(ⅰ)当时,函数,求导得,
由是函数的两个极值点,得是方程的两个不等实根,
由,得,令函数,则,
当时,;当时,,
函数在上单调递减,在上单调递增,
而,所以.
(ⅱ)有两解,即,两边取对数得,
则当时,,
令,则,,因此,
不等式等价于,令函数,
求导得,函数在上单调递增,
则,即 ,,于是.
变式1.(2026·甘肃嘉峪关·三模)已知函数,其中.
(1)设,若不等式对恒成立,求的取值范围.
(2),若,求证:
【答案】(1)
(2)函数的定义域为,
,
当时,,所以,所以单调递增;
当时,,所以,所以单调递减.
因为,所以可设,则.
令,
则,
当,所以,,所以;
当,所以,,所以,
又,所以恒成立,
所以函数是增函数.
所以,所以,
即.
【分析】(1)利用导数分析的单调性,并求得其最小值,由此不等式对恒成立,转化为.构造函数,利用导数分析其单调性,即可解得实数的取值范围;
(2) 利用导数分析函数的单调性,得,则,构造函数,利用导数分析函数的单调性,得,从而证得.
【详解】(1)函数的定义域为,
.
当时,令,得.
当时,,所以;
当时,,所以.
所以在上单调递减,在上单调递增,
故的最小值为.
因为不等式对恒成立,所以.
设,
则恒成立,
所以在上单调递增.
因为,所以,解得,即.
综上所述:的取值范围是.
(2)略
变式2.(25-26高三上·广西河池·期末)已知函数,
(1)讨论函数的单调性;
(2)若有两个零点,,且,
(ⅰ)求证:;
(ⅱ)当时,不等式恒成立,求证:.
【答案】(1)
当时,函数在上单调递增;
当时,函数在上单调递增,在上单调递减;
(2)
(ⅰ)证明:由,
所以,
则要证即证,
令,则,所以要证即证,
令,
则,
所以函数在上单调递增,所以,
所以,所以;
(ⅱ)证明:由(1)可知时,时,
当时不等式恒成立,
令,
则时恒成立,时恒成立,
所以是方程的两根,
所以,则,
所以.
【分析】(1)利用导数工具,分和时分析导数正负即可求解;
(2)(ⅰ)将问题等价为求证,令,将问题继续等价转换为证,构造函数,利用导数工具求证即可求证;
(ⅱ)令,由题意得到是方程的两根,再由韦达定理结合(ⅰ)即可求证.
【详解】(1)由题可得函数定义域为,且为上减函数,
所以当时在上恒成立,
所以函数在上单调递增;
当时,令,
则时,时,
所以函数在上单调递增,在上单调递减;
综上,当时,函数在上单调递增;
当时,函数在上单调递增,在上单调递减;
(2)略
变式3.(25-26高三上·广东·阶段检测)设,曲线在处的切线方程为.
(1)求k,b的值;
(2)证明:;
(3)若存在两根,,且,证明:.
【答案】(1),
(2)证明见解析
(3)证明见解析
【分析】(1)根据导数的几何意义即可求解;
(2)构造函数,求导数,结合函数单调性与导数的关系即可证明结论;
(3)先判断的范围,继而将证明转化为证明.从而设,求导数,利用函数的单调性即可证明.
【详解】(1)由题意得,所以,即,
因为,所以点在切线上,即,所以.
(2)由(1)知,切线的方程为,所以要证,即证.
设,则,
当时,此时单调递增:
当时,此时单调递减,
所以,当且仅当时,等号成立.所以.
(3)因为,当时,此时单调递减;
当时,此时单调递增,则的极小值为,
且,且小于0,,;且;
因为存在两根且,所以,且.
要证明:,即证.因为在上单调递减,
所以只要证,结合,即证.
设,则,
当时,,则,所以在上恒成立,
所以在上单调递增,所以,
故,所以.
2
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极值点偏移问题
考点一 导数新定义问题
例1.(25-26高三下·重庆沙坪坝·开学考试·多选)平面曲线的曲率就是针对曲线上某个点的切线方向角弧长的转动率,表明曲线偏离直线的程度.定义函数的曲率函数(是的导数,是的导数),以下结论正确的是( )
A.函数当且仅当在最值处的曲率为1
B.曲线的图象上任一点曲率恒为常数
C.函数在点处的曲率最大
D.若函数在处的曲率相同,则
例2.(25-26高三上·山东·阶段检测·多选)定义:对于函数,若存在,使得,则称函数是“对称导数函数”.下列函数是“对称导数函数”的有( )
A. B.
C. D.
例3.(2025·河南·模拟预测)衡量曲线弯曲程度的重要指标是曲率,曲线的曲率定义如下:若是的导函数,是的导函数,则曲线在点处的曲率.已知函数,则曲线在点处的曲率为______.
例4.(24-25高三下·广东东莞·阶段检测)类似于斜率,我们给出曲率的定义:如图所示,设曲线C是光滑的,在曲线C上选定一点作为度量弧s的基点.设曲线上点M对应于弧s,在点M处的倾角为,曲线上另外一点对应于弧,在点处的倾角为,则弧段的长度为,当动点M转到时切线转动的角度为,用比值来表示弧段的平均弯曲程度,叫做平均曲率,并记作.类似于从平均速度引入瞬时速度的方法,当这个趋于M时,上述平均曲率的极限就叫做曲线C在M处的曲率,记作K;.在数学上给出曲率的公式:.(其中,分别表示在点M处的一阶、二阶导数),根据定义,椭圆在点的曲率为______.
例5.(25-26高二下·广西玉林·期末)定义:如果函数在定义域内存在极大值和极小值,且存在一个常数,使成立,则称函数为极值可差比函数,常数称为该函数的极值差比系数.已知函数.
(1)当时,若是极值可差比函数,求的极值差比系数的值;
(2)是否存在使的极值差比系数为?若存在,求出的值,若不存在,请说明理由.
例6.(25-26高二下·安徽·期中)已知的横坐标是互为倒数的两点,且作函数图象的切线,过点的切线分别为.
(1)若,点,,从点观察点,若观察的视线不被曲线挡住,求实数的取值范围.
(2)若恰好为函数图象上相异的两点,且切线存在交点,则称这个交点为函数的“优点”.
(i)若函数不存在“优点”,求实数的值;
(ii)求函数的“优点”的横坐标的取值范围.
变式1.(24-25高二下·山东淄博·期末·多选)牛顿在《流数法》一书中,给出了高次代数方程的一种数值解法——牛顿法.具体步骤如下:设是函数的一个零点,任意选取作为的初始近似值,在横坐标为的点处作曲线的切线,直线与轴交点的横坐标为;用代替重复上面过程得到;一直进行下去,得到,当足够小时,我们可以把的值作为函数零点的近似值.已知函数,,则下列说法正确的是( )
A.切线的方程为
B.
C.
D.设,则
变式2.(25-26高三上·四川遂宁·期中·多选)对于三次函数,给出定义:是函数的导数,是函数的导数,若方程有实数解,则称为函数的“拐点”.某同学经探究发现:任何一个三次函数都有“拐点”;任何一个三次函数都有对称中心,且“拐点”就是对称中心,若函数,则下列说法正确的是( )
A.当时,函数拐点处的切线方程为
B.当时,函数在区间内存在最小值,则的取值范围是
C.若经过点可以向曲线作三条切线,则的取值范围是
D.对任意实数,直线与曲线有唯一公共点
变式3.(25-26高三下·四川成都·阶段检测)若定义在区间上的函数,其导函数为,且,,则称为区间上的“函数”、若为区间上的“函数”,则实数的取值范围是______.
变式4.(24-25高二下·内蒙古包头·阶段检测)在微积分中“以直代曲”是最基本、最朴素的思想方法,中国古代科学家刘徽创立的“割圆术”,用圆的外切正n边形和内接正n边形“内外夹逼”的办法求出了圆周率的精度较高的近似值,事实上就是用“以直代曲”的思想方法进行近似计算的,它是我国最优秀的传统科学文化之一.借用“以直代曲”的方法,在切点附近可以用函数图象的切线代替在切点附近的曲线来“近似计算”.若函数,则曲线在点处的切线方程为______,用此结论“近似计算”的值为______(结果用分数表示).
变式5.(25-26高二下·上海·期中)记在上的最大值为,在上的最小值为.
(1)若,求与;
(2)若,且对给定的实数,存在,使得,求实数的取值范围;
(3)若,且存在实数,,,,使得,求的取值范围.
变式6.(24-25高三下·河南·阶段检测)若函数在开区间I内满足:,在处的切线的斜率均为,则称为I内的“缘分函数”.
(1)判断是否为内的“缘分函数”,并说明理由;
(2)若为内的“缘分函数”,求实数a的取值范围;
(3)证明:不是内的“缘分函数”.
考点二 极值点偏移问题
例1.(25-26高二下·四川成都·期末)设函数,.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若恒成立,求的取值范围;
(3)已知 ,方程有两个不等实根,,方程有两个不等实根,,试判断与的大小关系,并证明你的结论.
例2.(2026·河北秦皇岛·一模)已知函数.
(1)当时,判断函数的单调性;
(2)当时,判断函数的零点个数;
(3)当时,是否存在实数,使得有两个极值点?若存在,求证:(为极值点);若不存在,请说明理由.
例3.(2026·天津·模拟预测)已知函数.
(1)当时,求曲线在处的切线方程;
(2)当时,有两个极值点,且,
(ⅰ)求t的范围;
(ⅱ)证明:
变式1.(2026·甘肃嘉峪关·三模)已知函数,其中.
(1)设,若不等式对恒成立,求的取值范围.
(2),若,求证:
变式2.(25-26高三上·广西河池·期末)已知函数,
(1)讨论函数的单调性;
(2)若有两个零点,,且,
(ⅰ)求证:;
(ⅱ)当时,不等式恒成立,求证:.
变式3.(25-26高三上·广东·阶段检测)设,曲线在处的切线方程为.
(1)求k,b的值;
(2)证明:;
(3)若存在两根,,且,证明:.
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