内容正文:
第19讲 导数及其应用
【命题趋势】
2019高考对本节内容的考查仍将突出导数的工具性,主要涉及导数及其运算,灵活运用导数公式及运算法则进行求导,理解导数的几何意义,会求切线方程.题型选择、填空、解答均可出现,一般属于中档题目.重点考查利用导数研究函数极值、最值及单调性问题和生活中的优化问题,这也是高考的必考点,其中蕴含对转化与化归、分类讨论和数形结合等数学思想方法的考查,综合性强,有一定难度,一般以大题的形式出现.
【备考建议】
新课标命题的高考中,导数属于高考重点考查的内容,在复习中应对这些问题予以关注:
(1)定积分的简单计算或利用定积分求某些图形的面积,确定或应用过某点的切线的斜率(方程);
(2)利用函数的单调性与导数的关系,讨论含有参数的较复杂基本函数的单调性(区间),根据函数的单调性,利用导数求某些参数的取值范围;
(3)利用函数的极值与导数的关系,求某些含有参数的较复杂基本函数的极值大小、个数或最值,根据函数极值的存在情况,利用导数求某些参数的取值范围.要掌握解决这些问题的基本数学方法与数学思想,不断培养提高数形结合、转化与化归、分类讨论、函数与方程的数学思想.
探究一 定积分及其几何意义
例1(1)曲线f(x)=eq \f(2a,x2-1)、直线x=2、x=3以及x轴所围成的封闭图形的面积是2lneq \f(3,2),则实数a的值为( )
A.-2 B.2 C.1 D.-1
【解析】选B.
因f(x)=aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x-1)-\f(1,x+1))),故eq \i\in(2,3,)f(x)dx=eq \i\in(2,3,)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,x-1)-\f(a,x+1)))dx=a[ln(x-1)-ln(x+1)]|eq \o\al(3,2)=aln eq \f(x-1,x+1)|eq \o\al(3,2)=aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(ln\f(1,2)-ln\f(1,3)))=alneq \f(3,2),则由alneq \f(3,2)=2lneq \f(3,2),解得a=2,故选B.
(2)已知函数f(x)=ln x+eq \f(1,2)x2+x在x=1处的切线斜率为t,g(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-\f(1,3)x2+t,x∈[-t,0],,\r(t2-x2),x∈(0,t],))
则eq \i\in(-3,3,)g(x)dx=________.
【解析】6+eq \f(9π,4)
由f′(x)=eq \f(1,x)+x+1,得t=3,
所以g(x)=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-\f(1,3)x2+3,x∈[-3,0],,\r(9-x2),x∈(0,3],))
所以eq \i\in(-3,3,)g(x)dx=eq \i\in(-3,0,)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,3)x2+3))dx+
eq \i\in(0,3,)
eq \r(9-x2)dx,其中eq \i\in(-3,0,)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,3)x2+3))dx=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,9)x3+3x))|eq \o\al(0,-3)=6,
eq \i\in(0,3,)
eq \r(9-x2)dx由定积分的几何意义可知,其表示半径为3的圆的面积的eq \f(1,4),即eq \f(9π,4),故eq \i\in(-3,3,)g(x)dx=6+eq \f(9π,4).
【点评】定积分与微积分基本定理的常见题型有两类:一类是定积分的计算,关键是利用导数通过逆向思维找原函数;另一类是曲边多边形面积的计算,关健是通过数形结合确定被积函数.
探究二 导数的几何意义及应用
例2(1)已知曲线C1:f(x)=eq \f(4x,x2+1)+x,曲线C2:g(x)=ax-cos x.若对于曲线C1上任意一点的切线l1,在曲线C2上总存在与l1垂直的切线l2,则实数a的取值范围是________.
【解析】-eq \f(6,5)≤a≤-1
直线l1在任意P点的切线斜率k=f′(x0)=2,0)eq \f(4-4x,(xeq \o\al(2,0)+1)2)
+1=-2,0)eq \f(4,x+1)
+2,0)eq \f(8,(x+1)2)
+1,令t=2,0)eq \f(1,x+1)
,则0<t≤1,k=8t2-4t