1.設(shè)函數(shù)f(x)在
處可導(dǎo),則
等于 ( )
A.
B.
C.
D.![]()
例1(08山東)設(shè)函數(shù)
,已知
和
為
的極值點(diǎn).
(Ⅰ)求
和
的值;
(Ⅱ)討論
的單調(diào)性;
(Ⅲ)設(shè)
,試比較
與
的大小.
解:(Ⅰ)因?yàn)?sub>![]()
,
又
和
為
的極值點(diǎn),所以
,
因此![]()
解方程組得
,
.
(Ⅱ)因?yàn)?sub>
,
,
所以
,
令
,解得
,
,
.
因?yàn)楫?dāng)![]()
時(shí),
;
當(dāng)
時(shí),
.
所以
在
和
上是單調(diào)遞增的;
在
和
上是單調(diào)遞減的.
(Ⅲ)由(Ⅰ)可知
,
故
,
令
,
則
.
令
,得
,
因?yàn)?sub>
時(shí),
,
所以
在
上單調(diào)遞減.
故
時(shí),
;
因?yàn)?sub>
時(shí),
,
所以
在
上單調(diào)遞增.
故
時(shí),
.
所以對(duì)任意
,恒有
,又
,
因此
,
故對(duì)任意
,恒有
.
說(shuō)明:本題主要考查函數(shù)的極值及利用導(dǎo)數(shù)解決函數(shù)單調(diào)性問(wèn)題,另外利用導(dǎo)數(shù)證明不等式也是09年高考不科忽視的考查方向.
例2.(08北京)已知函數(shù)
,求導(dǎo)函數(shù)
,并確定
的單調(diào)區(qū)間.
解:![]()
![]()
.
令
,得
.
當(dāng)
,即
時(shí),
的變化情況如下表:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
當(dāng)
,即
時(shí),
的變化情況如下表:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
所以,當(dāng)
時(shí),函數(shù)
在
上單調(diào)遞減,在
上單調(diào)遞增,
在
上單調(diào)遞減.
當(dāng)
時(shí),函數(shù)
在
上單調(diào)遞減,在
上單調(diào)遞增,在
上單調(diào)遞減.
當(dāng)
,即
時(shí),
,所以函數(shù)
在
上單調(diào)遞減,在
上單調(diào)遞減.
例3.(08天津)已知函數(shù)
,其中
.
(Ⅰ)若曲線
在點(diǎn)
處的切線方程為
,求函數(shù)
的解析式;
(Ⅱ)討論函數(shù)
的單調(diào)性;
(Ⅲ)若對(duì)于任意的
,不等式
在
上恒成立,求
的取值范圍.
解:(Ⅰ)
,由導(dǎo)數(shù)的幾何意義得
,于是
.
由切點(diǎn)
在直線
上可得
,解得
.
所以函數(shù)
的解析式為
.
(Ⅱ)
.
當(dāng)
時(shí),顯然
(
).這時(shí)
在
,
內(nèi)是增函數(shù).
當(dāng)
時(shí),令
,解得
.
當(dāng)
變化時(shí),
,
的變化情況如下表:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
0 |
- |
- |
0 |
+ |
|
|
↗ |
極大值 |
↘ |
↘ |
極小值 |
↗ |
所以
在
,
內(nèi)是增函數(shù),在
,(0,
)內(nèi)是減函數(shù).
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,
在
上的最大值為
與
中的較大者,對(duì)于任意的
,不等式
在
上恒成立,當(dāng)且僅當(dāng)
,即
,對(duì)任意的
成立.
從而得
,所以滿足條件的
的取值范圍是
.
說(shuō)明:本小題主要考查導(dǎo)數(shù)的幾何意義、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、解不等式等基礎(chǔ)知識(shí),考查運(yùn)算能力、綜合分析和解決問(wèn)題的能力.
例4.(08湖北)水庫(kù)的蓄水量隨時(shí)間而變化,現(xiàn)用t表示時(shí)間,以月為單位,年初為起點(diǎn),根據(jù)歷年數(shù)據(jù),某水庫(kù)的蓄水量(單位:億立方米)關(guān)于t的近似函數(shù)關(guān)系式為
V(t)=![]()
(Ⅰ)該水庫(kù)的蓄水量小于50的時(shí)期稱為枯水期.以i-1<t<i表示第i月份(i=1,2,…,12),問(wèn)一年內(nèi)哪幾個(gè)月份是枯水期?
(Ⅱ)求一年內(nèi)該水庫(kù)的最大蓄水量(取e=2.7計(jì)算).
解:(Ⅰ)①當(dāng)0<t
10時(shí),V(t)=(-t2+14t-40)![]()
化簡(jiǎn)得t2-14t+40>0,
解得t<4,或t>10,又0<t
10,故0<t<4.
②當(dāng)10<t
12時(shí),V(t)=4(t-10)(3t-41)+50<50,
化簡(jiǎn)得(t-10)(3t-41)<0,
解得10<t<
,又10<t
12,故 10<t
12.
綜合得0<t<4,或10<t
12,
故知枯水期為1月,2月, 3月,4月,11月,12月共6個(gè)月.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知:V(t)的最大值只能在(4,10)內(nèi)達(dá)到.
由V′(t)=
![]()
令V′(t)=0,解得t=8(t=-2舍去).
當(dāng)t變化時(shí),V′(t) 與V (t)的變化情況如下表:
|
t |
(4,8) |
8 |
(8,10) |
|
V′(t) |
+ |
0 |
- |
|
V(t) |
|
極大值 |
|
由上表,V(t)在t=8時(shí)取得最大值V(8)=8e2+50-108.32(億立方米).
故知一年內(nèi)該水庫(kù)的最大蓄水量是108.32億立方米
說(shuō)明:本小題主要考查函數(shù)、導(dǎo)數(shù)和不等式等基本知識(shí),考查用導(dǎo)數(shù)求最值和綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力.
例5.(08陜西)已知函數(shù)
(
且
,
)恰有一個(gè)極大值點(diǎn)和一個(gè)極小值點(diǎn),其中一個(gè)是
.
(Ⅰ)求函數(shù)
的另一個(gè)極值點(diǎn);
(Ⅱ)求函數(shù)
的極大值
和極小值
,并求
時(shí)
的取值范圍.
解:(Ⅰ)
,由題意知
,
即得
,(*)
,
.
由
得
,
由韋達(dá)定理知另一個(gè)極值點(diǎn)為
(或
).
(Ⅱ)由(*)式得
,即
.
當(dāng)
時(shí),
;當(dāng)
時(shí),
.
(i)當(dāng)
時(shí),
在
和
內(nèi)是減函數(shù),在
內(nèi)是增函數(shù).
,
,
由
及
,解得
.
(ii)當(dāng)
時(shí),
在
和
內(nèi)是增函數(shù),在
內(nèi)是減函數(shù).
,![]()
恒成立.
綜上可知,所求
的取值范圍為
.
例6.求證下列不等式
(1)
![]()
(2)
![]()
(3)
![]()
證明:(1)
![]()
∴
為
上
∴
恒成立
∴
![]()
![]()
∴
在
上
∴
恒成立
(2)原式
令
![]()
∴
∴
![]()
![]()
∴ ![]()
(3)令
![]()
![]()
∴ ![]()
∴ ![]()
說(shuō)明:利用導(dǎo)數(shù)證明不等式這一部分內(nèi)容不可忽視,它本質(zhì)是還是考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性及最值問(wèn)題。
8.
![]()
(1)
恒成立 ∴
為
上![]()
∴ 對(duì)任意
不等式
恒成立
(2)
恒成立 ∴
在
上![]()
∴ 對(duì)任意
不等式
恒成立
7. 導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的單調(diào)性的關(guān)系
㈠
與
為增函數(shù)的關(guān)系。
能推出
為增函數(shù),但反之不一定。如函數(shù)
在
上單調(diào)遞增,但
,∴
是
為增函數(shù)的充分不必要條件。
㈡
時(shí),
與
為增函數(shù)的關(guān)系。
若將
的根作為分界點(diǎn),因?yàn)橐?guī)定
,即摳去了分界點(diǎn),此時(shí)
為增函數(shù),就一定有
!喈(dāng)
時(shí),
是
為增函數(shù)的充分必要條件。
㈢
與
為增函數(shù)的關(guān)系。
為增函數(shù),一定可以推出
,但反之不一定,因?yàn)?sub>
,即為
或
。當(dāng)函數(shù)在某個(gè)區(qū)間內(nèi)恒有
,則
為常數(shù),函數(shù)不具有單調(diào)性。∴
是
為增函數(shù)的必要不充分條件。
函數(shù)的單調(diào)性是函數(shù)一條重要性質(zhì),也是高中階段研究的重點(diǎn),我們一定要把握好以上三個(gè)關(guān)系,用導(dǎo)數(shù)判斷好函數(shù)的單調(diào)性。因此新教材為解決單調(diào)區(qū)間的端點(diǎn)問(wèn)題,都一律用開(kāi)區(qū)間作為單調(diào)區(qū)間,避免討論以上問(wèn)題,也簡(jiǎn)化了問(wèn)題。但在實(shí)際應(yīng)用中還會(huì)遇到端點(diǎn)的討論問(wèn)題,要謹(jǐn)慎處理。
㈣單調(diào)區(qū)間的求解過(guò)程
已知
(1)分析
的定義域; (2)求導(dǎo)數(shù) ![]()
(3)解不等式
,解集在定義域內(nèi)的部分為增區(qū)間
(4)解不等式
,解集在定義域內(nèi)的部分為減區(qū)間
我們?cè)趹?yīng)用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性時(shí)一定要搞清以下三個(gè)關(guān)系,才能準(zhǔn)確無(wú)誤地判斷函數(shù)的單調(diào)性。以下以增函數(shù)為例作簡(jiǎn)單的分析,前提條件都是函數(shù)
在某個(gè)區(qū)間內(nèi)可導(dǎo)。
㈤函數(shù)單調(diào)區(qū)間的合并
函數(shù)單調(diào)區(qū)間的合并主要依據(jù)是函數(shù)
在
單調(diào)遞增,在
單調(diào)遞增,又知函數(shù)在
處連續(xù),因此
在
單調(diào)遞增。同理減區(qū)間的合并也是如此,即相鄰區(qū)間的單調(diào)性相同,且在公共點(diǎn)處函數(shù)連續(xù),則二區(qū)間就可以合并為以個(gè)區(qū)間。
6.導(dǎo)數(shù)的幾何意義
函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)
處的導(dǎo)數(shù),就是曲線y=(x)在點(diǎn)
處的切線的斜率.由此,可以利用導(dǎo)數(shù)求曲線的切線方程.具體求法分兩步:
(1)求出函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)
處的導(dǎo)數(shù),即曲線y=f(x)在點(diǎn)
處的切線的斜率;
(2)在已知切點(diǎn)坐標(biāo)和切線斜率的條件下,求得切線方程為
![]()
特別地,如果曲線y=f(x)在點(diǎn)
處的切線平行于y軸,這時(shí)導(dǎo)數(shù)不存,根據(jù)切線定義,可得切線方程為![]()
5.導(dǎo)數(shù)的定義
導(dǎo)數(shù)定義與求導(dǎo)數(shù)的方法是本節(jié)的重點(diǎn),推導(dǎo)導(dǎo)數(shù)運(yùn)算法則與某些導(dǎo)數(shù)公式時(shí),都是以此為依據(jù).
對(duì)導(dǎo)數(shù)的定義,我們應(yīng)注意以下三點(diǎn):
(1)△x是自變量x在
處的增量(或改變量).
(2)導(dǎo)數(shù)定義中還包含了可導(dǎo)或可微的概念,如果△x→0時(shí),
有極限,那么函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)
處可導(dǎo)或可微,才能得到f(x)在點(diǎn)
處的導(dǎo)數(shù).
(3)如果函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)
處可導(dǎo),那么函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)
處連續(xù)(由連續(xù)函數(shù)定義可知).反之不一定成立.例如函數(shù)y=|x|在點(diǎn)x=0處連續(xù),但不可導(dǎo).
由導(dǎo)數(shù)定義求導(dǎo)數(shù),是求導(dǎo)數(shù)的基本方法,必須嚴(yán)格按以下三個(gè)步驟進(jìn)行:
(1)求函數(shù)的增量
;
(2)求平均變化率
;
(3)取極限,得導(dǎo)數(shù)
。
4.瞬時(shí)速度
在高一物理學(xué)習(xí)直線運(yùn)動(dòng)的速度時(shí),涉及過(guò)瞬時(shí)速度的一些知識(shí),物理教科書(shū)中首先指出:運(yùn)動(dòng)物體經(jīng)過(guò)某一時(shí)刻(或某一位置)的速度叫做瞬時(shí)速度,然后從實(shí)際測(cè)量速度出發(fā),結(jié)合汽車(chē)速度儀的使用,對(duì)瞬時(shí)速度作了說(shuō)明.物理課上對(duì)瞬時(shí)速度只給出了直觀的描述,有了極限工具后,本節(jié)教材中是用物體在一段時(shí)間運(yùn)動(dòng)的平均速度的極限來(lái)定義瞬時(shí)速度.
3.導(dǎo)數(shù)與解析幾何或函數(shù)圖象的混合問(wèn)題是一種重要類(lèi)型,也是高考中考察綜合能力的一個(gè)方向,應(yīng)引起注意。
2.關(guān)于函數(shù)特征,最值問(wèn)題較多,所以有必要專(zhuān)項(xiàng)討論,導(dǎo)數(shù)法求最值要比初等方法快捷簡(jiǎn)便。
導(dǎo)數(shù)是微積分的初步知識(shí),是研究函數(shù),解決實(shí)際問(wèn)題的有力工具。在高中階段對(duì)于導(dǎo)數(shù)的學(xué)習(xí),主要是以下幾個(gè)方面:
1.導(dǎo)數(shù)的常規(guī)問(wèn)題:
(1)刻畫(huà)函數(shù)(比初等方法精確細(xì)微);
(2)同幾何中切線聯(lián)系(導(dǎo)數(shù)方法可用于研究平面曲線的切線);
(3)應(yīng)用問(wèn)題(初等方法往往技巧性要求較高,而導(dǎo)數(shù)方法顯得簡(jiǎn)便)等關(guān)于
次多項(xiàng)式的導(dǎo)數(shù)問(wèn)題屬于較難類(lèi)型。
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