内容正文:
专题01 一元函数的导数及其应用
目录导航
01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架,搭建知识体系
02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点,分层突破重难点
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▶基础梳理・自主夯基
考点01导数的概念
考点02导数的运算
考点03导数与函数的单调性
考点04导数与函数的极值、最值
▶高阶思维・探究拓展
难点解读01过定点的多切线问题
难点解读02函数的隐零点问题
难点解读03极值点偏移问题
03素养进阶·答题技法突破——提炼解题范式,提升答题素养
▶高考解密・母题探究
题型01导数综合应用
▶重点突破・考法深研
重点01含参函数的单调性讨论
重点02单变量不等式恒成立问题
重点03双变量不等式恒成立问题
重点04导数与函数的零点问题
重点05导数构造法解函数不等式
▶技法提炼・审题点拨
技法点拨01导数定义在极限中的应用
技法点拨02曲线“在”某点处的切线问题
技法点拨03曲线“过”某点的切线问题
技法点拨04两曲线的公切线问题
技法点拨05已知函数的单调性求参数
技法点拨06利用导数求函数的极值或极值点
技法点拨07已知函数的极值求参数
技法点拨08利用导数研究函数的最值
▶易错剖析・避坑攻略
易错点01复合函数求导“漏层”或“错层”致错
易错点02误解“导数为0”与“有极值”的关系
易错点03误解“导数符号”与“函数单调性”关系
易错点04误解导数正负与函数图象升降关系
04优题精练·专题实战通关——精选优质试题,强化实战应用
知识脑图·核心脉络搭建
考点深研·知能分层突破
考点01 导数的概念
1、函数y=f(x)在x=x0处的导数定义
一般地,称函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率=为函数y=f(x)在x=x0处的导数,记作f′(x0)或y′|x=x0,即f′(x0)==.
2、导数的几何意义
函数f(x)在点x0处的导数f′(x0)的几何意义是在曲线y=f(x)上点P(x0,y0)处的切线的斜率(瞬时速度就是位移函数s(t)对时间t的导数).相应地,切线方程为y-y0=f′(x0)(x-x0).
3、函数f(x)的导函数:称函数f′(x)=为f(x)的导函数.
【新题对点练】(2025·天津·一模)已知,若函数在到之间的平均变化率为,在到的平均变化为,则与的大小关系是__________填, 或不确定
考点02 导数的运算
1、基本初等函数的导数公式表
原函数
导函数
f(x)=c(c为常数)
f′(x)=0
f(x)=xn(n∈Q*)
f′(x)=nxn-1
f(x)=sin x
f′(x)=cos_x
f(x)=cos x
f′(x)=-sin_x
f(x)=ax(a>0且a≠1)
f′(x)=axln_a
f(x)=ex
f′(x)=ex
f(x)=logax(x>0,a>0且a≠1)
f′(x)=
f(x)=ln x (x>0)
f′(x)=
2、导数的运算法则
(1)[f(x)±g(x)]′=f′(x)±g′(x).
(2)[f(x)·g(x)]′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x).
(3)′=(g(x)≠0).
3、复合函数的导数
(1)复合函数的概念:一般地,对于两个函数和,如果通过中间变量,可以表示成的函数,那么称这个函数为和的复合函数,记作.
(2)复合函数的求导法则:一般地,复合函数的导数和函数,的导数间的关系为,即y对x的导数等于y对u的导数与u对x的导数的乘积.
规律:从内到外层层求导,乘法连接.
【新题对点练】(24-25高三下·天津·期中)已知为的导函数,若,则( )
A.0 B. C.2 D.0或2
考点03 导数与函数的单调性
1、导数与函数的单调性的关系
在某个区间内,如果,那么函数在这个区间内单调递增;
如果,那么函数在这个区间内单调递减.
【注意】
(1)在某区间内()是函数在此区间上为增(减)函数的充分不必要条件;
(2)可导函数在上是增(减)函数的充要条件是对∀x∈(a,b),都有()且在上的任何子区间内都不恒为零.
2、导数法求函数单调区间的步骤
(1)确定函数的定义域;
(2)求(通分合并、因式分解);
(3)解不等式,解集在定义域内的部分为单调递增区间;
(4)解不等式,解集在定义域内的部分为单调递减区间.
【新题对点练】(25-26高三上·天津·阶段检测)函数,则函数的单调增区间为______.
考点04 导数与函数的极值、最值
1、函数的极值
(1)函数的极小值:函数y=f(x)在点x=a的函数值f(a)比它在点x=a附近其他点的函数值都小,f′(a)=0;而且在点x=a附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0,则点a叫做函数y=f(x)的极小值点,f(a)叫做函数y=f(x)的极小值.
(2)函数的极大值:函数y=f(x)在点x=b的函数值f(b)比它在点x=b附近其他点的函数值都大,f′(b)=0;而且在点x=b附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,则点b叫做函数y=f(x)的极大值点,f(b)叫做函数y=f(x)的极大值.
2、函数的最值
(1)在闭区间[a,b]上连续的函数f(x)在[a,b]上必有最大值与最小值.
(2)若函数f(x)在[a,b]上单调递增,则f(a)为函数的最小值,f(b)为函数的最大值;若函数f(x)在[a,b]上单调递减,则f(a)为函数的最大值,f(b)为函数的最小值.
3、函数极值与最值的关系
(1)函数的最大值和最小值是比较整个定义域区间上的函数值得到的,是一个整体的概念,与函数的极大(小)值不同,函数的最大(小)值若有,则只有一个.
(2)开区间内的可导函数,若有唯一的极值,则这个极值是函数的最值.
【新题对点练】(24-25高三上·天津河东·阶段检测)已知函数,当时,取得极小值5.
(1)求的值;
(2)当时,求的最小值.
难点解读01 过定点的多切线问题
已知,过点,可作曲线的()条切线问题
第一步:设切点
第二步:计算切线斜率;
第三步:计算切线方程.根据直线的点斜式方程得到切线方程:.
第四步:将代入切线方程,得:,整理成关于得分方程;
第五步:题意已知能作几条切线,关于的方程就有几个实数解.
【典例1】(24-25高二下·天津·阶段检测)若曲线有两条过坐标原点的切线,则a的取值范围是________.
【典例2】(25-26高三上·安徽阜阳·阶段检测)若过点可作曲线的三条切线,则a的取值范围为( )
A. B. C. D.
难点解读02 函数的隐零点问题
导函数的零点不可求时的应对策略:
1、“特值试探”法:当导函数的零点不可求时,可尝试利用特殊值试探,此时特殊值的选取应遵循以下原则:①在含有的函数中,通常选取,特别地,选当时,来试探;②在含有的函数中,通常选取,特别地,选取当时,来试探,在探得导函数的一个零点后,结合导函数的单调性,确定导函数在零点左右的符号,进而确定原函数的单调性和极值,使问题得到解决.
2、“虚设和代换”法:当导函数的零点无法求出显性的表达式时,我们可以先证明零点存在,再虚设为,接下来通常有两个方向:①由得到一个关于的方程,再将这个关于的方程的整体或局部代入,从而求得,然后解决相关的问题;②根据导函数的单调性,得出两侧导函数的正负,进而得出原函数的单调性和极值,使问题得解.
【典例1】(2026·山东菏泽·一模)已知函数,.
(1)当时,证明:1是的极值点;
(2)当时,证明:;
(3)若,对任意的,恒成立,求的最大值.
【典例2】(2025·陕西汉中·三模)已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)当时,若函数的最小值为1,求实数的值.
难点解读03 极值点偏移问题
极值点偏移的本质是函数在极值点两侧的不对称(如二次函数对称、三次函数可能偏移);如何将上边了不等式转化为单变量问题是解题的难点。
证明极值点偏移问题常用思路:利用分析法,将所证不等式中的变量分到不等式的两边,构造对称函数,注意将两个变量化到同一区间,再利用导数据研究函数的单调性,求极值值等手段证得不等式.
【典例1】(25-26高三上·天津南开·阶段检测)已知函数.
(1)时,求曲线在点处的切线方程;
(2)有2个零点,,且.
(i)求的取值范围;
(ii)证明:.
【典例2】(25-26高三上·天津·阶段检测)已知函数.
(1)当时,求曲线在处的切线斜率;
(2)讨论函数的极值;
(3)若存在,且当时,,当时,求证:.
素养进阶·答题技法突破
题型01 导数综合应用
考情定位:固定第 20 题压轴大题,三问梯度结构,总分16分;首问必考切线方程,第二问侧重含参讨论、零点、恒成立,第三问以多变量不等式证明为核心区分点;载体多为指、对数混合函数,重视隐零点、代数变形与放缩,计算量与逻辑要求较高.
核心考法:①导数几何意义,求解切线方程;②含参函数单调性、极值与最值分类讨论;③零点个数分析,结合图像交点求参数范围;④恒成立、存在性问题求解参数;⑤构造函数证明不等式,隐零点代换;⑥多变量条件不等式、极值点相关证明.
解题要点:先写明函数定义域;含参讨论找准导函数零点分界标准;零点问题优先参变分离或数形结合;隐零点整体代换,规避无法解方程困境;不等式证明优先构造差函数,合理使用常见放缩;单调区间不能使用并集;多变量问题借助已知等式消元转化为单变量.
【典例1】(2026·天津·高考真题)已知.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)当时,证明;
(3)求实数的最大可能值,使得对任意的都成立.
【典例2】(2025·天津·高考真题)已知函数
(1)时,求在点处的切线方程;
(2)有3个零点,且.
(i)求a的取值范围;
(ii)证明.
重点01 含参函数的单调性讨论
(1)导函数有无零点讨论(或零点有无意义);
(2)导函数的零点在不在定义域或区间内;
(3)导函数多个零点时大小的讨论.
【典例1】已知,函数,当时,讨论函数的单调性.
【典例2】已知函数.讨论的单调性.
重点02 单变量不等式恒成立问题
一般利用参变分离法求解函数不等式恒(能)成立,可根据以下原则进行求解:
1、,
2、,
3、,
4、,.
【典例1】(25-26高三上·天津·开学考试)已知函数,若对任意,恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【典例2】(25-26高三上·天津·阶段检测)已知函数,若恒成立,则a的取值范围为______.
重点03 双变量不等式恒成立问题
一般地,已知函数,
(1)若,,总有成立,故;
(2)若,,有成立,故;
(3)若,,有成立,故;
(4)若,,有成立,故.
【典例1】(25-26高三上·天津南开·阶段检测)已知函数,.
(1)讨论的单调性;
(2)设,函数,对于,,使得,求实数的取值范围.
【典例2】(25-26高三上·天津河东·期中)已知函数,曲线的一条切线的方程为.
(1)求实数的值;
(2)设,求函数的最小值;
(3)若对任意,恒成立,求实数的最大值.
重点04 导数与函数的零点问题
利用导数确定函数零点的常用方法
1、图象法:根据题目要求画出函数的图象,标明函数极(最)值的位置,借助数形结合的思想分析问题(画草图时注意有时候需要使用极限);
2、利用函数零点存在定理:先用该定理判定函数在某区间上有零点,然后利用导数研究函数的单调性、极值(最值)及区间端点值的符号,进而判断函数在该区间上零点的个数.
【典例1】(25-26高三上·天津南开·阶段检测)已知关于的方程有一个实根,则实数的取值范围为( )
A.或 B.
C. D.
【典例2】(25-26高三下·天津·阶段检测)已知曲线与曲线只有一个公共点,则______.
重点05 导数构造法解函数不等式
关系式为“加”型构造:
(1) 构造
(2) 构造
(3) 构造
(4)构造(注意的符号)
(5) 构造
关系式为“减”型构造:
(6) 构造
(7) 构造
(8) 构造
(9)构造(注意的符号)
(10) 构造.
【典例1】(24-25高三上·天津宝坻·阶段检测)已知定义在上的函数满足,,则关于的不等式的解集为( )
A. B. C. D.
【典例2】(24-25高二下·天津南开·期中)已知定义在上的函数的导数为,且,,则不等式的解集为( )
A. B.
C. D.
技法点拨01 导数定义在极限中的应用
瞬时变化率的变形形式
.
【典例1】(25-26高三上·天津·开学考试)设函数在处存在导数为,则( )
A. B. C. D.
【典例2】(25-26高二下·天津宝坻·期中)已知函数,则_______.
技法点拨02 曲线“在”某点处的切线问题
求曲线“在”某点处的切线方程步骤
第一步(求斜率):求出曲线在点处切线的斜率
第二步(写方程):用点斜式
第三步(变形式):将点斜式变成一般式.
【典例1】(25-26高三上·天津南开·阶段检测)已知函数,若曲线在点处的切线方程为,则__________.
【典例2】(25-26高三上·天津东丽·开学考试)函数在处的切线与直线垂直,则实数_____.
技法点拨03 曲线“过”某点的切线问题
求曲线“过”某点处的切线方程步骤
第一步:设切点为;
第二步:求出函数在点处的导数;
第三步:利用Q在曲线上和,解出及;
第四步:根据直线的点斜式方程,得切线方程为.
【典例1】(2024·天津和平·二模)过点作曲线的切线,则切点的坐标为______.
【典例2】(24-25高三上·天津·阶段检测)若直线与曲线相切,则实数的值为______.
技法点拨04 两曲线的公切线问题
公切线问题应根据两曲线在切点处切线的斜率相等,且切点既在切线上又在曲线上,列出有关切点横坐标的方程组,通过解方程组求解.或者分别求出两曲线的切线,利用两切线重合列方程组求解.
【典例1】(25-26高三上·天津和平·阶段检测)已知直线是曲线与的公切线,则的方程为_____
【典例2】(24-25高三下·天津·阶段检测)已知函数,,若直线与函数,的图象都相切,则的最小值为( )
A.2 B. C. D.
技法点拨05 已知函数单调性求参数
(1)函数在区间D上单调增(单减)在区间D上恒成立;
(2)函数在区间D上存在单调增(单减)区间在区间D上能成立;
(3)已知函数在区间D内单调不存在变号零点
(4)已知函数在区间D内不单调存在变号零点.
【典例1】(24-25高二下·天津滨海新区·期中)若函数在区间内存在单调递减区间,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【典例2】(25-26高三上·天津南开·期中)若在上不单调,则实数的取值范围是________.
技法点拨06 利用导数求函数的极值或极值点
利用导数求函数极值的方法步骤
(1)求导数;
(2)求方程的所有实数根;
(3)观察在每个根x0附近,从左到右导函数的符号如何变化.
①如果的符号由正变负,则是极大值;
②如果由负变正,则是极小值.
③如果在的根x=x0的左右侧的符号不变,则不是极值点.
【典例1】(25-26高二下·天津静海·阶段检测)函数的极大值是______.
【典例2】(25-26高二下·天津滨海新区·期中)函数的所有极值点之和为______.
技法点拨07 已知函数的极值求参数
根据函数的极值点个数求解参数范围问题的一般思路:
根据函数的极值点个数求解参数范围问题的一般思路先求解出,然后分析的根的个数:
①分类讨论法分析的根的个数并求解参数范围;
②参变分离法分析的根的个数并求解参数范围;
③转化为两个函数的交点个数问题并求解参数范围.
【典例1】(25-26高三上·天津·阶段检测)已知函数有极值点,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【典例2】(25-26高三上·天津·期中)若在上有两个极值点,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
技法点拨08 利用导数研究函数的最值
函数在区间上连续,在内可导,则求函数最值的步骤为:
(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;
(3)实际问题中,“驻点”如果只有一个,这便是“最值”点.
【典例1】(24-25高二下·天津·阶段检测)已知 ,则函数的最大值为____________
【典例2】(24-25高三上·天津武清·阶段检测)已知函数在处取得极小值1,则在区间上的最大值为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
易错点01 复合函数求导“漏层”或“错层”致错
辨析:多层复合函数求导时容易遗漏中间变量的导数、抽象复合函数求导符号错误,求导前先拆分复合层次按“由外及内,逐层求导,乘积相连”的链式法则分步书写.
【典例1】(25-26高二下·天津西青·阶段检测)函数,则________.
【典例2】(25-26高二下·天津静海·期末)已知函数,则________.
易错点02 误解“导数为0”与“有极值”的关系
辨析:在使用导数求函数极值时,很容易出现的错误是求出使导函数等于0的点,而没有对这些点左右两侧导函数的符号进行判断,误以为使导函数等于0的点就是函数的极值点。出现这种错误的原因就是对导数与极值关系不清。可导函数在一点处的导函数值为0只是这个函数在此点取到极值的必要条件,充要条件是两侧异号.
【典例1】(24-25高二下·天津河西·期中)已知函数,其导函数的图象如图所示,则( )
A.有2个极值点 B.在处取得极小值
C.有极大值,没有极小值 D.在上单调递减
【典例2】(24-25高二下·天津南开·阶段检测)如图是函数的导函数的图象:
①函数在区间上严格递减;
②;
③函数在处取极大值;
④函数在区间内有两个极小值点.
则上述说法正确的是______.
易错点03 误解“导数符号”与“函数单调性”关系
辨析:一个函数在某个区间上单调增(减)的充要条件是这个函数的导函数在此区间上恒大(小)于等于0,且导函数在此区间的任意子区间上都不恒为0。切记导函数在某区间上恒大(小)于0仅为该函数在此区间上单调增(减)的充分条件.
【典例1】(24-25高二下·天津和平·期末)已知函数在区间上单调递增,则实数的最小值为( )
A. B. C. D.
【典例2】(25-26高二下·天津·阶段检测)已知函数在定义域内单调递减,则实数的取值范围是________.
易错点04 误解导数正负与函数图象升降关系
辨析:解答此类题的关键是抓住①导函数的零点与原函数的极值点关系——极值点的导数值为0;②导函数值的符号与原函数单调性的关系——原函数看增减,导函数看正负.
【典例1】(25-26高二下·天津滨海新区·期中)已知函数的导函数的图像如图所示,则的图像可能是( )
A. B.
C. D.
【典例2】(25-26高二下·天津和平·阶段检测)将函数及其导函数的大致图象画在同一个直角坐标系内,下列选项不正确的是( )
A. B.
C. D.
优题精练·专题实战通关
一、单选题
1.(25-26高三上·天津东丽·开学考试)已知函数的导函数为,且满足,则( )
A. B.0 C. D.-1
2.(25-26高二下·天津·阶段检测)已知函数的导函数的图象如图所示,则下列结论中正确的是( )
A.在区间上单调递增 B.在区间上单调递减
C.在处取得极小值 D.在处取得极大值
3.(24-25高三上·天津·阶段检测)已知,,若对,总,使成立,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
4.(24-25高三上·天津武清·阶段检测)若直线 与曲线 相切,则( )
A. B. C. D.4
5.(25-26高三上·天津南开·阶段检测)已知函数,若在上单调递增,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
6.(2025·天津武清·模拟预测)已知函数的定义域为R,,若对任意,都有,则不等式的解集为( )
A. B. C. D.
7.(2026·山东济南·一模)若存在,对任意的,都有,则的最大值为( )
A. B. C. D.
8.(24-25高三下·天津·期中)已知函数,若关于的不等式有解,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
二、填空题
9.(25-26高二下·天津河西·阶段检测)函数在时有极小值0,则_______.
10.(25-26高三上·天津滨海新区·开学考试)设实数,若对,不等式恒成立,则的取值范围为______.
11.(24-25高二下·天津蓟州·阶段检测)定义在R上的函数的导函数为,且,若存在实数x使不等式对于恒成立,则实数m的取值范围为___________
12.(25-26高三上·天津南开·开学考试)若关于的不等式在上恒成立,则实数的取值范围为___________.
13.(24-25高三上·天津河西·期中)已知函数若恰有6个不同的实数解,则正实数的取值范围是________.
三、解答题
14.(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:
15.(2026·天津河北·二模)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,若,
(ⅰ)证明:;
(ⅱ)证明:.
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技法点拨01导数定义在极限中的应用
技法点拨02曲线“在”某点处的切线问题
技法点拨03曲线“过”某点的切线问题
技法点拨04两曲线的公切线问题
技法点拨05已知函数的单调性求参数
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考点01 导数的概念
1、函数y=f(x)在x=x0处的导数定义
一般地,称函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率=为函数y=f(x)在x=x0处的导数,记作f′(x0)或y′|x=x0,即f′(x0)==.
2、导数的几何意义
函数f(x)在点x0处的导数f′(x0)的几何意义是在曲线y=f(x)上点P(x0,y0)处的切线的斜率(瞬时速度就是位移函数s(t)对时间t的导数).相应地,切线方程为y-y0=f′(x0)(x-x0).
3、函数f(x)的导函数:称函数f′(x)=为f(x)的导函数.
【新题对点练】(2025·天津·一模)已知,若函数在到之间的平均变化率为,在到的平均变化为,则与的大小关系是__________填, 或不确定
【答案】
【解析】因为,
,
且,则.
故答案为:
考点02 导数的运算
1、基本初等函数的导数公式表
原函数
导函数
f(x)=c(c为常数)
f′(x)=0
f(x)=xn(n∈Q*)
f′(x)=nxn-1
f(x)=sin x
f′(x)=cos_x
f(x)=cos x
f′(x)=-sin_x
f(x)=ax(a>0且a≠1)
f′(x)=axln_a
f(x)=ex
f′(x)=ex
f(x)=logax(x>0,a>0且a≠1)
f′(x)=
f(x)=ln x (x>0)
f′(x)=
2、导数的运算法则
(1)[f(x)±g(x)]′=f′(x)±g′(x).
(2)[f(x)·g(x)]′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x).
(3)′=(g(x)≠0).
3、复合函数的导数
(1)复合函数的概念:一般地,对于两个函数和,如果通过中间变量,可以表示成的函数,那么称这个函数为和的复合函数,记作.
(2)复合函数的求导法则:一般地,复合函数的导数和函数,的导数间的关系为,即y对x的导数等于y对u的导数与u对x的导数的乘积.
规律:从内到外层层求导,乘法连接.
【新题对点练】(24-25高三下·天津·期中)已知为的导函数,若,则( )
A.0 B. C.2 D.0或2
【答案】D
【解析】由题意得,
则由,得,解得或.故选:D.
考点03 导数与函数的单调性
1、导数与函数的单调性的关系
在某个区间内,如果,那么函数在这个区间内单调递增;
如果,那么函数在这个区间内单调递减.
【注意】
(1)在某区间内()是函数在此区间上为增(减)函数的充分不必要条件;
(2)可导函数在上是增(减)函数的充要条件是对∀x∈(a,b),都有()且在上的任何子区间内都不恒为零.
2、导数法求函数单调区间的步骤
(1)确定函数的定义域;
(2)求(通分合并、因式分解);
(3)解不等式,解集在定义域内的部分为单调递增区间;
(4)解不等式,解集在定义域内的部分为单调递减区间.
【新题对点练】(25-26高三上·天津·阶段检测)函数,则函数的单调增区间为______.
【答案】和
【解析】函数的定义域为.
.
令,则.
解得,或.
所以函数的单调增区间为和.
考点04 导数与函数的极值、最值
1、函数的极值
(1)函数的极小值:函数y=f(x)在点x=a的函数值f(a)比它在点x=a附近其他点的函数值都小,f′(a)=0;而且在点x=a附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0,则点a叫做函数y=f(x)的极小值点,f(a)叫做函数y=f(x)的极小值.
(2)函数的极大值:函数y=f(x)在点x=b的函数值f(b)比它在点x=b附近其他点的函数值都大,f′(b)=0;而且在点x=b附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,则点b叫做函数y=f(x)的极大值点,f(b)叫做函数y=f(x)的极大值.
2、函数的最值
(1)在闭区间[a,b]上连续的函数f(x)在[a,b]上必有最大值与最小值.
(2)若函数f(x)在[a,b]上单调递增,则f(a)为函数的最小值,f(b)为函数的最大值;若函数f(x)在[a,b]上单调递减,则f(a)为函数的最大值,f(b)为函数的最小值.
3、函数极值与最值的关系
(1)函数的最大值和最小值是比较整个定义域区间上的函数值得到的,是一个整体的概念,与函数的极大(小)值不同,函数的最大(小)值若有,则只有一个.
(2)开区间内的可导函数,若有唯一的极值,则这个极值是函数的最值.
【新题对点练】(24-25高三上·天津河东·阶段检测)已知函数,当时,取得极小值5.
(1)求的值;
(2)当时,求的最小值.
【答案】(1),;(2)1
【解析】(1)由题意函数,当时,取得极小值5,
可得,
所以,得,
此时;
当时,,当时,,
所以在时取极小值,符合题意;
所以,.又,所以.
即实数,;
(2)由(1)可得,所以,
令解得或,
、随的变化情况如下表:
1
2
0
0
递增
极大值
递减
极小值
递增
而,,由此可得函数的最小值为.
难点解读01 过定点的多切线问题
已知,过点,可作曲线的()条切线问题
第一步:设切点
第二步:计算切线斜率;
第三步:计算切线方程.根据直线的点斜式方程得到切线方程:.
第四步:将代入切线方程,得:,整理成关于得分方程;
第五步:题意已知能作几条切线,关于的方程就有几个实数解.
【典例1】(24-25高二下·天津·阶段检测)若曲线有两条过坐标原点的切线,则a的取值范围是________.
【答案】
【解析】∵,∴,
设切点为,则,切线斜率,
切线方程为:,
∵切线过原点,∴,
整理得:,
∵切线有两条,∴,解得或,
∴的取值范围是,
故答案为:
【典例2】(25-26高三上·安徽阜阳·阶段检测)若过点可作曲线的三条切线,则a的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】设切点的坐标为,,所以切线方程为,
因为切线过点,所以,整理得,
令,,由,得或,由,得,
所以函数在和上单调递增,在上单调递减,
所以,,解得,故的取值范围为.故选:A
难点解读02 函数的隐零点问题
导函数的零点不可求时的应对策略:
1、“特值试探”法:当导函数的零点不可求时,可尝试利用特殊值试探,此时特殊值的选取应遵循以下原则:①在含有的函数中,通常选取,特别地,选当时,来试探;②在含有的函数中,通常选取,特别地,选取当时,来试探,在探得导函数的一个零点后,结合导函数的单调性,确定导函数在零点左右的符号,进而确定原函数的单调性和极值,使问题得到解决.
2、“虚设和代换”法:当导函数的零点无法求出显性的表达式时,我们可以先证明零点存在,再虚设为,接下来通常有两个方向:①由得到一个关于的方程,再将这个关于的方程的整体或局部代入,从而求得,然后解决相关的问题;②根据导函数的单调性,得出两侧导函数的正负,进而得出原函数的单调性和极值,使问题得解.
【典例1】(2026·山东菏泽·一模)已知函数,.
(1)当时,证明:1是的极值点;
(2)当时,证明:;
(3)若,对任意的,恒成立,求的最大值.
【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3)
【解析】(1)当时,,,
时,,故;
时,,故,又,
所以1是的极值点.
(2)当时,只需证明,
①当时,,,不等式显然成立;
②当 时,令
,,
令,则,
因为,,,
所以,所以单调递减,
所以,所以单调递减,
所以,
所以,
综上,原不等式得证.
(3)任意的 ,恒成立,只需要,
又是增函数,,,,
故由零点存在性定理可知,,使得,
此时,
由题设及可知,,解得,
当,,故单调递减,
当,,单调递增,
所以,取得极小值也是最小值,所以,
所以,得,
,
令,
,得(舍去)或,
当,0单调递增,当, ,单调递减,
所以时,取得极大值也是最大值,
所以,
所以的最大值是.
【典例2】(2025·陕西汉中·三模)已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)当时,若函数的最小值为1,求实数的值.
【答案】(1);(2)1
【解析】(1)当时,,
,
,,
所求切线方程为,即.
(2)当时,,其定义域为,
,
函数和在区间上都是增函数,
函数在区间上单调递增,
令,即,
,显然,
当时,,单调递减;
当时,,单调递增,
,
当且仅当时等号成立,此时,解得,
当时,,在单调递增,,
所以当时,,则在单调递减,
当时,,则在单调递增,
,符合题意,
实数的值为1.
难点解读03 极值点偏移问题
极值点偏移的本质是函数在极值点两侧的不对称(如二次函数对称、三次函数可能偏移);如何将上边了不等式转化为单变量问题是解题的难点。
证明极值点偏移问题常用思路:利用分析法,将所证不等式中的变量分到不等式的两边,构造对称函数,注意将两个变量化到同一区间,再利用导数据研究函数的单调性,求极值值等手段证得不等式.
【典例1】(25-26高三上·天津南开·阶段检测)已知函数.
(1)时,求曲线在点处的切线方程;
(2)有2个零点,,且.
(i)求的取值范围;
(ii)证明:.
【答案】(1);(2)(i);(ii)证明见解析
【解析】(1)当时,,则,
则,且,
则切点,且切线的斜率为,
故函数在点处的切线方程为.
(2)(i)令,时,不成立,
时,得,
设,则,
由解得单调增区间为,
由解得单调减区间为,;
作出函数图象.
要使函数有2个零点,
则方程在内有2个根,即直线与函数的图象有2个交点.
又,故的取值范围为;
(ii)由图象可知,,
要证;即证;
又,,在上为增函数,则只需要证,
又,则只需要证,,
则构造辅助函数,
,
令,,
故为减函数,
所以,,,
所以,
所以为减函数,
所以,所以,
所以,所以,
故,.
【典例2】(25-26高三上·天津·阶段检测)已知函数.
(1)当时,求曲线在处的切线斜率;
(2)讨论函数的极值;
(3)若存在,且当时,,当时,求证:.
【答案】(1);(2)答案见解析;(3)证明见解析
【解析】(1)当时, ,
所以,
所以,
所以曲线在处的切线斜率为.
(2),
所以,
当时,, ,
所以,所以在上单调递增,无极值;
当时, 令,解得,
当时, ,
当时, ,
所以在上单调递减,在上单调递增,
,
所以在处取得极小值为,无极大值,
综上: 当时, 无极值,
当时,有极小值为,无极大值.
(3)证明:令,所以,
因为,,
所以,为增函数,
当时, ,即成立,
当时, 在上单调递增,
当,在上单调递增,
所以不可能存在,满足时,,
所以,
设,,
所以,
所以,
因为,即,
所以,
所以,
因为,
所以,即,
要证:,即证,即证,
设,只需证,
即证,令,
,
所以在上单调递增,
所以,所以成立,
所以成立.
素养进阶·答题技法突破
题型01 导数综合应用
考情定位:固定第 20 题压轴大题,三问梯度结构,总分16分;首问必考切线方程,第二问侧重含参讨论、零点、恒成立,第三问以多变量不等式证明为核心区分点;载体多为指、对数混合函数,重视隐零点、代数变形与放缩,计算量与逻辑要求较高.
核心考法:①导数几何意义,求解切线方程;②含参函数单调性、极值与最值分类讨论;③零点个数分析,结合图像交点求参数范围;④恒成立、存在性问题求解参数;⑤构造函数证明不等式,隐零点代换;⑥多变量条件不等式、极值点相关证明.
解题要点:先写明函数定义域;含参讨论找准导函数零点分界标准;零点问题优先参变分离或数形结合;隐零点整体代换,规避无法解方程困境;不等式证明优先构造差函数,合理使用常见放缩;单调区间不能使用并集;多变量问题借助已知等式消元转化为单变量.
【典例1】(2026·天津·高考真题)已知.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)当时,证明;
(3)求实数的最大可能值,使得对任意的都成立.
【答案】(1);(2)证明见解析;(3)
【解析】(1)由于,
所以,,
则曲线在点处的切线方程为:,
即;
(2)方法一:令,则,
当时,,,则,
所以在上单调递增,则,
所以在上恒成立,即在上恒成立;
当时,令,所以,
因为和在上单调递增,则在上单调递增,
所以,
因为,所以,所以,由于,
所以,则在上单调递增,
则,即在恒成立,
所以在上单调递减,
所以,即在成立,
故在成立,
综上,在上恒成立,
方法二:要证,即证,可得,
令,,则,
设,,
当时,则,
当时,则,
因为,则,可得,则,
可知在内单调递减,且,
则当时,,即;当时,,即;
综上所述:当时,;当时,;
可知在内单调递增,在内单调递减,则,
所以在内恒成立,
且,即在内恒成立,
所以在上恒成立.
(3)①当时,设
构造函数,
则,
令,
所以,
由于在上单调递增,
所以,则在上单调递减,
故,则在上单调递减,
则在上恒成立,即在上恒成立;
令,所以,
所以在上单调递增,则,当且仅当时取等,
即在上恒成立.
故,
令,则,
对于,令,则,
变形得,
裂项求和得,
对题设不等式左边取对数放缩:
,
对题设不等式右边取对数放缩::
当时,,此时右侧大于左侧,不等式不恒成立,所以不满足条件;
②当时,若,恒成立,
此时原不等式右侧,只需证明:,
由(2)问结论可得:
对于二项式展开,
两边取对数,,
又
因此,
所以原不等式成立,则的最大值为
【典例2】(2025·天津·高考真题)已知函数
(1)时,求在点处的切线方程;
(2)有3个零点,且.
(i)求a的取值范围;
(ii)证明.
【答案】(1);(2)(i);(ii)证明见解析.
【解析】(1)当时,,,
则,则,且,
则切点,且切线的斜率为,
故函数在点处的切线方程为;
(2)(i)令,,
得,
设,
则,
由解得或,其中,;
当时,,在上单调递减;
当时,,在上单调递增;
当时,,在上单调递减;
且当时,; 当时,;
如图作出函数的图象,
要使函数有3个零点,
则方程在内有个根,即直线与函数的图象有个交点.
结合图象可知,.
故的取值范围为;
(ii)由图象可知,,
设,则,
满足,由可得,
两式作差可得,
则由对数均值不等式可得,
则,故要证,
即证,只需证,
即证,又因为,则,
所以,故只需证,
设函数,则,
当时,,则在上单调递增;
当时,,则在上单调递减;
故,即.
而由,
可知成立,故命题得证.
重点01 含参函数的单调性讨论
(1)导函数有无零点讨论(或零点有无意义);
(2)导函数的零点在不在定义域或区间内;
(3)导函数多个零点时大小的讨论.
【典例1】已知,函数,当时,讨论函数的单调性.
【答案】答案见解析
【解析】函数的定义域为,
又,
当时,,故函数在区间上单调递减;
当时,令,解得,
当变化时,,的变化情况如下表所示:
单调递增
单调递减
故当时,函数在区间上单调递增,在区间上单调递减;
当时,函数在区间上单调递减.
【典例2】已知函数.讨论的单调性.
【答案】答案见解析
【解析】,则,
令,,则,
因,故,
当,即时,,则在上单调递减;
当时,令,,,,,,
在和单调递减,在单调递增;
当时,,,则在上单调递增,在单调递减;
综上所述,当时,则在上单调递减,
当时,在和单调递减,在单调递增;
当时,在上单调递增,在单调递减.
重点02 单变量不等式恒成立问题
一般利用参变分离法求解函数不等式恒(能)成立,可根据以下原则进行求解:
1、,
2、,
3、,
4、,.
【典例1】(25-26高三上·天津·开学考试)已知函数,若对任意,恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由题知,当,恒成立,
即恒成立,
令,,
则,
令,得,令,得,
所以在上递增,在上递减,
所以,
所以.故选:A
【典例2】(25-26高三上·天津·阶段检测)已知函数,若恒成立,则a的取值范围为______.
【答案】
【解析】的定义域为,等价于,
若,则对任意,都有,故只需考虑的情况,
由,得,所以;
令,则,又,
则在单调递增,故只需,即,
令,则,
当时,,当时,,
则在单调递增,在单调递减,
则,故a的取值范围是.
故答案为:.
重点03 双变量不等式恒成立问题
一般地,已知函数,
(1)若,,总有成立,故;
(2)若,,有成立,故;
(3)若,,有成立,故;
(4)若,,有成立,故.
【典例1】(25-26高三上·天津南开·阶段检测)已知函数,.
(1)讨论的单调性;
(2)设,函数,对于,,使得,求实数的取值范围.
【答案】(1)时,在单调递减;时,在单调递减,单调递增
(2)
【解析】(1)由题设且,
当时在上递减;
当时,令,
当时在区间上递减;
当时在上递增.
所以当时,的减区间为,无增区间;
当时,的增区间为,减区间为.
(2)由题设对于,,使得,知,成立.
由(1)当时,,则在上递增,,
对于,函数单调递增,在上递增, ,
所以只需.
综上:.
【典例2】(25-26高三上·天津河东·期中)已知函数,曲线的一条切线的方程为.
(1)求实数的值;
(2)设,求函数的最小值;
(3)若对任意,恒成立,求实数的最大值.
【答案】(1);(2);(3)
【解析】(1)设直线与曲线相切的切点为,
由函数求导得,
则,
即,又,
因此.
(2)由(1)知,,函数的定义域为,
求导得,
当时,;当时,,
函数在上单调递减,在上单调递增,
所以当时,函数取得最小值为.
(3)
,由(2)知,
因此,依题意,,
解得,所以的最大值为.
重点04 导数与函数的零点问题
利用导数确定函数零点的常用方法
1、图象法:根据题目要求画出函数的图象,标明函数极(最)值的位置,借助数形结合的思想分析问题(画草图时注意有时候需要使用极限);
2、利用函数零点存在定理:先用该定理判定函数在某区间上有零点,然后利用导数研究函数的单调性、极值(最值)及区间端点值的符号,进而判断函数在该区间上零点的个数.
【典例1】(25-26高三上·天津南开·阶段检测)已知关于的方程有一个实根,则实数的取值范围为( )
A.或 B.
C. D.
【答案】A
【解析】由,因为,所以,
令,
当时,,
即单调递增;,,
当时,,令,得,
当时,,,即单调递增,
当时,,,即单调递减,
所以在处取得极大值,,,
方程有一个实根,即函数与函数有1个不同的交点,
结合图象可得或.故选:A.
【典例2】(25-26高三下·天津·阶段检测)已知曲线与曲线只有一个公共点,则______.
【答案】1
【解析】由已知曲线与曲线只有一个公共点,
得方程只有一个实数解,而,,
则,即,
故,令,
则,
而在单调递增,且,
所以当时,单调递减,
当时,单调递增,
故,
而当时,;当时,,
所以.
故答案为:1
重点05 导数构造法解函数不等式
关系式为“加”型构造:
(1) 构造
(2) 构造
(3) 构造
(4)构造(注意的符号)
(5) 构造
关系式为“减”型构造:
(6) 构造
(7) 构造
(8) 构造
(9)构造(注意的符号)
(10) 构造.
【典例1】(24-25高三上·天津宝坻·阶段检测)已知定义在上的函数满足,,则关于的不等式的解集为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】令,则,所以在单调递减,
不等式可以转化为,即,所以.故选:D.
【典例2】(24-25高二下·天津南开·期中)已知定义在上的函数的导数为,且,,则不等式的解集为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】由,联想到积的导数公式,故构造函数,
则,故在上单调递减,
又,所以不等式即的解集为.故选:B.
技法点拨01 导数定义在极限中的应用
瞬时变化率的变形形式
.
【典例1】(25-26高三上·天津·开学考试)设函数在处存在导数为,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由,则.故选:C
【典例2】(25-26高二下·天津宝坻·期中)已知函数,则_______.
【答案】
【解析】因为函数,则,
所以.
技法点拨02 曲线“在”某点处的切线问题
求曲线“在”某点处的切线方程步骤
第一步(求斜率):求出曲线在点处切线的斜率
第二步(写方程):用点斜式
第三步(变形式):将点斜式变成一般式.
【典例1】(25-26高三上·天津南开·阶段检测)已知函数,若曲线在点处的切线方程为,则__________.
【答案】2
【解析】由,得,
所以,
又在切线上,所以,解得,所以.
故答案为:.
【典例2】(25-26高三上·天津东丽·开学考试)函数在处的切线与直线垂直,则实数_____.
【答案】
【解析】因为函数,所以,
所以,即函数在处的切线的斜率为.
直线,即,
所以直线的斜率为.
因为函数在处的切线与直线垂直,
所以,解得:.
故答案为:
技法点拨03 曲线“过”某点的切线问题
求曲线“过”某点处的切线方程步骤
第一步:设切点为;
第二步:求出函数在点处的导数;
第三步:利用Q在曲线上和,解出及;
第四步:根据直线的点斜式方程,得切线方程为.
【典例1】(2024·天津和平·二模)过点作曲线的切线,则切点的坐标为______.
【答案】
【解析】设切点的坐标为,由,,
所以过切点的切线方程为:,
把代入得:,即,
所以,则切点坐标为:即.
【典例2】(24-25高三上·天津·阶段检测)若直线与曲线相切,则实数的值为______.
【答案】
【解析】设切点坐标为,由得,
所以切线的斜率为:,
所以曲线在处的切线方程为:,
即,
所以,所以,所以.
故答案为:.
技法点拨04 两曲线的公切线问题
公切线问题应根据两曲线在切点处切线的斜率相等,且切点既在切线上又在曲线上,列出有关切点横坐标的方程组,通过解方程组求解.或者分别求出两曲线的切线,利用两切线重合列方程组求解.
【典例1】(25-26高三上·天津和平·阶段检测)已知直线是曲线与的公切线,则的方程为_____
【答案】或
【解答】因为,,
设与曲线相切于点,与曲线相切于点,
则,
消去,整理得,解得或.
当时,切线的斜率为,切点为,则的方程为;
当时,切线的斜率为1,切点为,则的方程为.
故答案为:或.
【典例2】(24-25高三下·天津·阶段检测)已知函数,,若直线与函数,的图象都相切,则的最小值为( )
A.2 B. C. D.
【答案】B
【解析】设直线与函数,的图象相切的切点分别为,.
由,有,解得,.
又由,有,解得,,
可得,当且仅当,时取“=”.故选:B
技法点拨05 已知函数单调性求参数
(1)函数在区间D上单调增(单减)在区间D上恒成立;
(2)函数在区间D上存在单调增(单减)区间在区间D上能成立;
(3)已知函数在区间D内单调不存在变号零点
(4)已知函数在区间D内不单调存在变号零点.
【典例1】(24-25高二下·天津滨海新区·期中)若函数在区间内存在单调递减区间,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由已知可得定义域为,
当时,解可得,不满足定义域;
当时,令,
要使函数在区间内存在单调递减区间,
只需满足或.
由可得,,此时有;
由可得,,此时有.
所以,.
综上所述,.故选:A.
【典例2】(25-26高三上·天津南开·期中)若在上不单调,则实数的取值范围是_________________.
【答案】
【解析】由,可得,
所以在上不单调,所以在上有解,
即在有解,即存在,使得,
又因为在上单调递减,所以,
所以实数的取值范围是.
技法点拨06 利用导数求函数的极值或极值点
利用导数求函数极值的方法步骤
(1)求导数;
(2)求方程的所有实数根;
(3)观察在每个根x0附近,从左到右导函数的符号如何变化.
①如果的符号由正变负,则是极大值;
②如果由负变正,则是极小值.
③如果在的根x=x0的左右侧的符号不变,则不是极值点.
【典例1】(25-26高二下·天津静海·阶段检测)函数的极大值是______.
【答案】
【解析】由的定义域为,
求导得,
由可得或;由可得,
则函数在和上单调递增,在上单调递减,
故函数在时取得极大值.
【典例2】(25-26高二下·天津滨海新区·期中)函数的所有极值点之和为______.
【答案】
【解析】,令,解得,,
当时,,单调递增,
当时,,单调递减,
当时,,单调递增.
所以在取得极大值,在取得极小值,
所以函数所有极值点之和为.
技法点拨07 已知函数的极值求参数
根据函数的极值点个数求解参数范围问题的一般思路:
根据函数的极值点个数求解参数范围问题的一般思路先求解出,然后分析的根的个数:
①分类讨论法分析的根的个数并求解参数范围;
②参变分离法分析的根的个数并求解参数范围;
③转化为两个函数的交点个数问题并求解参数范围.
【典例1】(25-26高三上·天津·阶段检测)已知函数有极值点,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】易知,
因函数有极值点,则在上存在变号零点,
若对称轴,即,则在上单调递增,
则,不符合题意;
若对称轴,即,则,即,得,
则实数的取值范围为.故选:D
【典例2】(25-26高三上·天津·期中)若在上有两个极值点,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】.
要使在上有两个极值点,则在上有两个不相等实数根,
令,由,则.
令;
故,且图象如下:
当时,有两个解,则在上有四个不相等实数根,不合题意;
当时,只有一个变号零点,不合题意;
当时,此时无实数根,不符合题意,
当,函数在时与只有一个交点,对应的有两个;
对应的值有1个,故不为0,所以. 故选:B.
技法点拨08 利用导数研究函数的最值
函数在区间上连续,在内可导,则求函数最值的步骤为:
(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;
(3)实际问题中,“驻点”如果只有一个,这便是“最值”点.
【典例1】(24-25高二下·天津·阶段检测)已知 ,则函数的最大值为____________
【答案】
【解析】由,得,
由,可得或,
由,可得:,
即在单调递减,
所以在单调递减,
所以最大值为:.
【典例2】(24-25高三上·天津武清·阶段检测)已知函数在处取得极小值1,则在区间上的最大值为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【答案】C
【解析】,
因为函数在处取得极小值1,
所以,解得,
可得,且,解得,
,,
当时,,单调递增,
当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
所以,,
,,
则在区间上的最大值为6.故选:C.
易错点01 复合函数求导“漏层”或“错层”致错
辨析:多层复合函数求导时容易遗漏中间变量的导数、抽象复合函数求导符号错误,求导前先拆分复合层次按“由外及内,逐层求导,乘积相连”的链式法则分步书写.
【典例1】(25-26高二下·天津西青·阶段检测)函数,则________.
【答案】
【解析】因为,所以.
【典例2】(25-26高二下·天津静海·期末)已知函数,则________.
【答案】
【解析】,故
易错点02 误解“导数为0”与“有极值”的关系
辨析:在使用导数求函数极值时,很容易出现的错误是求出使导函数等于0的点,而没有对这些点左右两侧导函数的符号进行判断,误以为使导函数等于0的点就是函数的极值点。出现这种错误的原因就是对导数与极值关系不清。可导函数在一点处的导函数值为0只是这个函数在此点取到极值的必要条件,充要条件是两侧异号.
【典例1】(24-25高二下·天津河西·期中)已知函数,其导函数的图象如图所示,则( )
A.有2个极值点 B.在处取得极小值
C.有极大值,没有极小值 D.在上单调递减
【答案】C
【解析】由导函数的图象可知,
当时,,仅时,;当时,,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,
所以函数只有一个极值大点,无极小值点,
所以有极大值,没有极小值,
故ABD错误,C正确.故选:C.
【典例2】(24-25高二下·天津南开·阶段检测)如图是函数的导函数的图象:
①函数在区间上严格递减;
②;
③函数在处取极大值;
④函数在区间内有两个极小值点.
则上述说法正确的是______.
【答案】②④
【解析】由导函数的图象可知:函数在上单调递增,在上单调递减,
故,故①错误,②正确;
由导函数的图象可知:在上均单调递增,故不是函数的极大值点,③错误;
由导函数图象可得:在区间内有,
且在与上导函数小于0,在和上导函数大于0,
故和为函数的两个极小值点,故在区间内有两个极小值点,④正确.
故答案为:②④
易错点03 误解“导数符号”与“函数单调性”关系
辨析:一个函数在某个区间上单调增(减)的充要条件是这个函数的导函数在此区间上恒大(小)于等于0,且导函数在此区间的任意子区间上都不恒为0。切记导函数在某区间上恒大(小)于0仅为该函数在此区间上单调增(减)的充分条件.
【典例1】(24-25高二下·天津和平·期末)已知函数在区间上单调递增,则实数的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】依题可知在上恒成立,
当时,在上恒成立,不合要求,舍去;
故,则,设,
可得,即在上单调递增,
,故,即,即a的最小值为.故选:B
【典例2】(25-26高二下·天津·阶段检测)已知函数在定义域内单调递减,则实数的取值范围是________.
【答案】
【解析】对函数求导得,因为函数在定义域内单调递减,
即在上恒成立,
化简得.
因为,
则,
故实数的取值范围是.
易错点04 误解导数正负与函数图象升降关系
辨析:解答此类题的关键是抓住①导函数的零点与原函数的极值点关系——极值点的导数值为0;②导函数值的符号与原函数单调性的关系——原函数看增减,导函数看正负.
【典例1】(25-26高二下·天津滨海新区·期中)已知函数的导函数的图像如图所示,则的图像可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】由导函数的图像可知,
当时,,
当时,,当时,,
所以函数在上单调递减,在上单调递增,在上单调递减,
所以B正确,A,C,D错误.
【典例2】(25-26高二下·天津和平·阶段检测)将函数及其导函数的大致图象画在同一个直角坐标系内,下列选项不正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】对于A,在轴上方的曲线为的图象,该函数单调递减,
则恒成立,的图象在轴下方,符合题意,A正确;
对于B,与轴有3个交点的曲线为的图象,
另一条曲线为的图象,的零点即为的极值点,
的单调性与的正负情况吻合,B正确;
对于C,平行于轴的直线为的图象,否则,不符合题意,
此时是大于0的常数,则是单调递增的一条直线,矛盾,C错误;
对于D,与轴相交的曲线为的图象,该函数单调递增,
则恒成立,的图象在轴上方,符合题意,D正确.
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一、单选题
1.(25-26高三上·天津东丽·开学考试)已知函数的导函数为,且满足,则( )
A. B.0 C. D.-1
【答案】D
【解析】,所以,得,
则,所以.故选:D
2.(25-26高二下·天津·阶段检测)已知函数的导函数的图象如图所示,则下列结论中正确的是( )
A.在区间上单调递增 B.在区间上单调递减
C.在处取得极小值 D.在处取得极大值
【答案】D
【解析】由图可知,当时,,
所以在区间上单调递减,故AC错误;
根据图象,在区间上单调递增,B错误;
在区间上单调递增,在上单调递减,
所以在处取得极大值,D正确;故选:D.
3.(24-25高三上·天津·阶段检测)已知,,若对,总,使成立,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由,得,
所以当时,,当时,,
所以在上递减,在上递增,
所以,
因为,所以,
所以的值域为,
由,得,
当时,,所以在上递增,
所以,,
所以的值域为,
因为对,总,使成立,
所以,
所以,解得.故选:A
4.(24-25高三上·天津武清·阶段检测)若直线 与曲线 相切,则( )
A. B. C. D.4
【答案】B
【解析】设直线与曲线相切于点,
求导可得,因此切线斜率,
又切线过原点,可得,化简可得,
令,则,
当时,,即在上单调递减,
当时,,即在上单调递增,
所以在处取得极小值,也是最小值,,
因此可得,即可得.故选:
5.(25-26高三上·天津南开·阶段检测)已知函数,若在上单调递增,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】,
若在上单调递增,则在恒成立,
即,
令,其对称轴为,所以的最大值为,
故只需.即.故选:D.
6.(2025·天津武清·模拟预测)已知函数的定义域为R,,若对任意,都有,则不等式的解集为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】令函数,由,得,
又,求导得,
函数在R上单调递增,不等式,
解得,所以不等式的解集为.故选:A
7.(2026·山东济南·一模)若存在,对任意的,都有,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】任意的,都有,
则有在上恒成立,
令,函数定义域为,
,令,解得,
时,,在上单调递减;
时,,在上单调递增,
,
因此存在,使,
令,,令,解得,
时,在上单调递增;
时,在上单调递减,
有,
所以时,的最大值为.故选:C
8.(24-25高三下·天津·期中)已知函数,若关于的不等式有解,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】设,
由在上单调递增,可知,在上单调递增,
又奇函数,
所以由,可得,
∴,,
∴在上有解,设,,
易知时,,时,,
∴在单调递增,在单调递减,即,
∴,故选:A
二、填空题
9.(25-26高二下·天津河西·阶段检测)函数在时有极小值0,则_______.
【答案】11
【解析】因为,
所以,
因为函数在时有极小值0,
所以,①
,②
联立①②解得或,
当时,,
则函数在上单调递增,无极值,不满足题意;
当时,,
由解得或,由解得,
函数在单调递增,单调递减,单调递增,
满足函数在时有极小值,所以,
故答案为:11.
10.(25-26高三上·天津滨海新区·开学考试)设实数,若对,不等式恒成立,则的取值范围为______.
【答案】
【解析】由题意当时,因为实数,所以成立,
当时,,
,
令0,
所以在上为增函数,
则.
即对,不等式恒成立,
则.
令,
当时,当时,
所以在上单调递增,在上单调递减,
故,即,
综上可得,的取值范围为.
11.(24-25高二下·天津蓟州·阶段检测)定义在R上的函数的导函数为,且,若存在实数x使不等式对于恒成立,则实数m的取值范围为___________
【答案】
【解析】因为,,
令,,解得:,
所以,
令,,所以,所以,
在R上单调递增,又,
所以当时,,当时,,
所以在上单调递减,在上单调递增,
所以,
存在实数x使不等式对于恒成立,
所以对于恒成立,
所以对于恒成立,
即,解得:或,
则实数m的取值范围为:.
故答案为:.
12.(25-26高三上·天津南开·开学考试)若关于的不等式在上恒成立,则实数的取值范围为___________.
【答案】
【解析】由题意得,当 ,不等式在上恒成立,
当,不等式在上恒成立,
所以不等式在上恒成立,
令,则不等式在上恒成立,
因为,所以在上递增,
所以在上恒成立,显然,不等式在上恒成立,
即在上恒成立,
令,则,
当时,;当时,,
当时,,所以,则,
所以
故答案为:
13.(24-25高三上·天津河西·期中)已知函数若恰有6个不同的实数解,则正实数的取值范围是________.
【答案】
【解析】由题意可知的实数解可以转化为或的实数解,
即与或的图象交点的横坐标,
当时,,则,所以时,,
所以在上单调递增;
当时,,可得在上单调递减,
所以当时,取得极大值,也是最大值,且;
作出函数的大致图象如下图所示:
所以当时,由图可知与无交点,即方程无解;
与有两个不同的交点,即有两个实数解;
当时,,
令,则,则,,
作出大致图象如下图所示:
因为当时,与有两个不同的交点,
所以只保证与及共有四个交点即可,
所以只需,解得,
即可得正实数的取值范围.
故答案为:.
三、解答题
14.(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
【解析】(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.
15.(2026·天津河北·二模)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,若,
(ⅰ)证明:;
(ⅱ)证明:.
【答案】(1);(2)证明见解析
【解析】(1)当时,函数,求导得,则,而,
所以曲线在处的切线方程为.
(2)(ⅰ)证明: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,则当时,,,
由,得,则,
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,
所以.
(ⅱ)证明:由(ⅰ)知,,,则
,
由(i)知,,令,求导得,
函数在上单调递减,则,即,
故,令函数,
求导得,
函数在上单调递增,则,,
所以.
$