【推荐下载】三年高考2016-2018高考数学试题分项版解析专题07导数的应用理含解析53.pdf
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1、小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学专题 07 导数的应用考纲解读明方向考点内容解读要求常考题型预测热度1.导数与函数的单调性了解函数单调性和导数的关系;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)理解选择题解答题2.导数与函数的极(最)值了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导数求函数的极大值、极小值(其中多项式函数一般不超过三次);会求闭区间上函数的最大值、最小值(其中多项式函数一般不超过三次)掌握解答题3.生活中的优化问题会利用导数解决某些实际问题掌握选择题分析解读1.会利用导数研究函数的单调性,掌握求函数单调区间的方法.2
2、.掌握求函数极值与最值的方法,解决利润最大、用料最省、效率最高等实际生产、生活中的优化问题.3.利用导数求函数极值与最值、结合单调性与最值求参数范围、证明不等式是高考热点.分值为1217 分,属于高档题.命题探究练扩展小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学2018 年高考全景展示1【2018 年理数天津卷】已知函数,其中a1.(I)求函数的单调区间;(II)若曲线在点处的切线与曲线在点处的切线平行,证明;(III)证明当时,存在直线l,使l是曲线的切线,也是曲线的切线.【答案】()单调递减区间,单调递增区间为;()证明见解析;()证明见解析.(III)由题意可得两条切线方程分
3、别为l1:.l2:.则原问题等价于当时,存在,使得l1和l2重合.转化为当时,关于x1的方程存在实数解,构造函数,令,结合函数的性质可知存在唯一的x0,且x00,使得,据此可证得存在实数t,使得,则题中的结论成立.详解:(I)由已知,有.令,解得x=0.由a1,可知当x变化时,的变化情况如下表:x0 0+小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学极小值所以函数的单调递减区间,单调递增区间为.(III)曲线在点处的切线l1:.曲线在点处的切线l2:.要证明当时,存在直线l,使l是曲线的切线,也是曲线的切线,只需证明当时,存在,使得l1和l2重合.即只需证明当时,方程组有解,由得,代
4、入,得.因此,只需证明当时,关于x1的方程存在实数解.设函数,即要证明当时,函数存在零点.,可知时,;时,单调递减,又,故存在唯一的x0,且x00,使得,即.由此可得在上单调递增,在上单调递减.小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学在处取得极大值.因为,故,所以.下面证明存在实数t,使得.由(I)可得,当时,有,所以存在实数t,使得,因此,当时,存在,使得.所以,当时,存在直线l,使l是曲线的切线,也是曲线的切线.点睛:导数是研究函数的单调性、极值(最值)最有效的工具,而函数是高中数学中重要的知识点,所以在历届高考中,对导数的应用的考查都非常突出,本专题在高考中的命题方向及命
5、题角度从高考来看,对导数的应用的考查主要从以下几个角度进行:(1)考查导数的几何意义,往往与解析几何、微积分相联系 (2)利用导数求函数的单调区间,判断单调性;已知单调性,求参数(3)利用导数求函数的最值(极值),解决生活中的优化问题(4)考查数形结合思想的应用2【2018 年理北京卷】设函数=()若曲线y=f(x)在点(1,)处的切线与轴平行,求a;()若在x=2处取得极小值,求a的取值范围【答案】(1)a的值为 1 (2)a的取值范围是(,+)【解析】分析:(1)先求导数,再根据得a;(2)先求导数的零点:,2;再分类讨论,根据是否满足在x=2 处取得极小值,进行取舍,最后可得a的取值范围
6、详解:解:()因为=,所以f(x)=2ax(4a+1)ex+ax2(4a+1)x+4a+3ex(xR)=ax2(2a+1)x+2exf(1)=(1 a)e 由题设知f(1)=0,即(1 a)e=0,解得a=1此时f(1)=3e 0所以a的值为 1小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学点睛:利用导数的几何意义解题,主要是利用导数、切点坐标、切线斜率之间的关系来进行转化.以平行、垂直直线斜率间的关系为载体求参数的值,则要求掌握平行、垂直与斜率之间的关系,进而和导数联系起来求解.3【2018 年江苏卷】记分别为函数的导函数若存在,满足且,则称为函数与的一个“S点”(1)证明:函数与
7、不存在“S点”;(2)若函数与存在“S点”,求实数a的值;(3)已知函数,对任意,判断是否存在,使函数与在区间内存在“S点”,并说明理由【答案】(1)证明见解析(2)a的值为(3)对任意a0,存在b0,使函数f(x)与g(x)在区间(0,+)内存在“S点”【解析】分析:(1)根据题中“S点”的定义列两个方程,根据方程组无解证得结论;(2)同(1)根据“S点”的定义列两个方程,解方程组可得a的值;(3)通过构造函数以及结合“S点”的定义列两个方程,再判断方程组是否有解即可证得结论.详解:解:(1)函数f(x)=x,g(x)=x2+2x-2,则f(x)=1,g(x)=2x+2由f(x)=g(x)且
8、f(x)=g(x),得,此方程组无解,因此,f(x)与g(x)不存在“S”点(2)函数,则设x0为f(x)与g(x)的“S”点,由f(x0)与g(x0)且f(x0)与g(x0),得小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学,即,(*)得,即,则当时,满足方程组(*),即为f(x)与g(x)的“S”点因此,a的值为(3)对任意a0,设因为,且h(x)的图象是不间断的,所以存在(0,1),使得,令,则b0函数,则由f(x)与g(x)且f(x)与g(x),得,即(*)此时,满足方程组(*),即是函数f(x)与g(x)在区间(0,1)内的一个“S点”因此,对任意a0,存在b0,使函数f(
9、x)与g(x)在区间(0,+)内存在“S点”点睛:涉及函数的零点问题、方程解的个数问题、函数图象交点个数问题,一般先通过导数研究函数的单调性、最大值、最小值、变化趋势等,再借助函数的大致图象判断零点、方程根、交点的情况,归根到底还是研究函数的性质,如单调性、极值,然后通过数形结合的思想找到解题的思路.4【2018 年理新课标I 卷】已知函数(1)讨论的单调性;(2)若存在两个极值点,证明:【答案】(1)当时,在单调递减.,当时,在单调递减,在单调递增.(2)证明见解析.小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学(i)若,则,当且仅当,时,所以在单调递减.(ii)若,令得,或.当时
10、,;当时,.所以在单调递减,在单调递增.(2)由(1)知,存在两个极值点当且仅当.由于的两个极值点满足,所以,不妨设,则.由于,所以等价于.设函数,由(1)知,在单调递减,又,从而当时,.所以,即.点睛:该题考查的是应用导数研究函数的问题,涉及到的知识点有应用导数研究函数的单调性、应用导数研究函数的极值以及极值所满足的条件,在解题的过程中,需要明确导数的符号对单调性的决定性作用,再者就是要先保证函数的生存权,先确定函数的定义域,要对参数进行讨论,还有就是在做题的时候,要时刻关注第一问对第二问的影响,再者就是通过构造新函数来解决问题的思路要明确.2017 年高考全景展示小学+初中+高中+努力=大
11、学小学+初中+高中+努力=大学1.【2017 课标 II,理 11】若2x是函数21()(1)xf xxaxe的极值点,则()f x的极小值为()A.1 B.32e C.35e D.1【答案】A【解析】试题分析:由题可得12121()(2)(1)(2)1xxxfxxa exaxexaxae因为(2)0f,所以1a,21()(1)xfxxxe,故21()(2)xfxxxe令()0fx,解得2x或1x,所以()f x在(,2),(1,)单调递增,在(2,1)单调递减所以()f x极小值为1 11(1 1 1)1fe,故选 A。【考点】函数的极值;函数的单调性【名师点睛】(1)可导函数yf(x)在点
12、x0处取得极值的充要条件是f(x0)0,且在x0左侧与右侧f(x)的符号不同。(2)若f(x)在(a,b)内有极值,那么f(x)在(a,b)内绝不是单调函数,即在某区间上单调增或减的函数没有极值。2.【2017 浙江,7】函数y=f(x)的导函数()yfx 的图像如图所示,则函数y=f(x)的图像可能是【答案】D【解析】试题分析:原函数先减再增,再减再增,且由增变减时,极值点大于0,因此选D【考点】导函数的图象【名师点睛】本题主要考查导数图象与原函数图象的关系:若导函数图象与x轴的交点为0 x,且图象在0 x两侧附近连续分布于x轴上下方,则0 x为原函数单调性的拐点,运用导数知识来讨论函数单调
13、性时,由导小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学函数)(xf的正负,得出原函数)(xf的单调区间3.【2017 课标 II,理】已知函数2lnfxaxaxxx,且0fx。(1)求a;(2)证明:fx存在唯一的极大值点0 x,且2202efx。【答案】(1)1a;(2)证明略。【解析】试题分析:(1)利用题意结合导函数与原函数的关系可求得1a,注意验证结果的正确性;(2)结合(1)的结论构造函数22lnh xxx,结合h x的单调性和fx的解析式即可证得题中的不等式2202efx。试题解析:(1)fx的定义域为0,+。设lng xaxax,则fxxg x,0fx等价于0g x。
14、因为10,0gg x,因 10g,而1,11gxagax,得1a。若1a,则11gxx。当01x时,0gx,g x单调递减;当1x时,0gx,g x单调递增。所以1x是g x的极小值点,故10g xg综上,1a。(2)由(1)知2lnfxxxxx,22lnfxxx。设22lnh xxx,则12hxx。当10,2x时,0hx;当1,2x时,0hx,所以h x在10,2单调递减,在1,2单调递增。又20h e,102h,10h,所以h x在10,2有唯一零点0 x,在1,2有唯一零点1,小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学且当00,xx时,0h x;当0,1xx时,0h x,当
15、1,x时,0h x。因为fxh x,所以0 xx是fx的唯一极大值点。由00fx得00ln21xx,故0001fxxx。由00,1x得014fx。因为0 xx是fx在(0,1)的最大值点,由10,1e,10fe得120fxfee。所以2202efx。【考点】利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值【名师点睛】导数是研究函数的单调性、极值(最值)最有效的工具,而函数是高中数学中重要的知识点,所以在历届高考中,对导数的应用的考查都非常突出,本专题在高考中的命题方向及命题角度从高考来看,对导数的应用的考查主要从以下几个角度进行:(1)考查导数的几何意义,往往与解析几何、微积分相联系。(2)利
16、用导数求函数的单调区间,判断单调性;已知单调性,求参数。(3)利用导数求函数的最值(极值),解决生活中的优化问题。(4)考查数形结合思想的应用。4.【2017 课标 3,理 21】已知函数1lnfxxax.(1)若0fx,求a的值;(2)设m为整数,且对于任意正整数n2111111222nm,求m的最小值.【答案】(1)1a;(2)3【解析】试题分析:(1)由原函数与导函数的关系可得x=a是fx在0,+x的唯一最小值点,列方程解得1a;(2)利用题意结合(1)的结论对不等式进行放缩,求得2111111222ne,结合231111112222可知实数m的最小值为3小学+初中+高中+努力=大学小学
17、+初中+高中+努力=大学(2)由(1)知当1,x时,1ln0 xx.令112nx得11ln 122nn.从而221111111ln 1ln 1ln 1112222222nnn.故2111111222ne.而231111112222,所以m的最小值为3.【考点】导数研究函数的单调性;导数研究函数的最值;利用导数证明不等式【名师点睛】导数是研究函数的单调性、极值(最值)最有效的工具,而函数是高中数学中重要的知识点,所以在历届高考中,对导数的应用的考查都非常突出,本专题在高考中的命题方向及命题角度从高考来看,对导数的应用的考查主要从以下几个角度进行:(1)考查导数的几何意义,往往与解析几何、微积分相
18、联系 (2)利用导数求函数的单调区间,判断单调性;已知单调性,求参数(3)利用导数求函数的最值(极值),解决生活中的优化问题(4)考查数形结合思想的应用5.【2017 浙江,20】(本题满分15 分)已知函数f(x)=(x21x)ex(12x)()求f(x)的导函数;()求f(x)在区间1+)2,上的取值范围【答案】()xexxxf)1221)(1()(;()0,1212e【解析】小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学试题分析:()利用求导法则及求导公式,可求得)(xf的导数;()令0)(xf,解得1x或25,进而判断函数)(xf的单调区间,结合区间端点值求解函数)(xf的取
19、值范围试题解析:()因为所以=()由解得或因为x()1()()-0+0-f(x)0 又,所以f(x)在区间)上的取值范围是【考点】导数的应用【名师点睛】本题主要考查导数的两大方面的应用:(一)函数单调性的讨论:运用导数知识来讨论函数单调性时,首先考虑函数的定义域,再求出)(xf,有)(xf的正负,得出函数)(xf的单调区间;(二)函数的最值(极值)的求法:由确认的单调区间,结合极值点的定义及自变量的取值范围,得出函数)(xf极值或最值6.【2017 江苏,20】已知函数32()1(0,)f xxaxbxabR有极值,且导函数()fx 的极值点是()f x的零点.(极值点是指函数取极值时对应的自
20、变量的值)(1)求b关于 a 的函数关系式,并写出定义域;(2)证明:23ba;小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学(3)若()f x,()fx 这两个函数的所有极值之和不小于72,求 a 的取值范围.【答案】(1)3a(2)见解析(3)36a【解析】解:(1)由32()1f xxaxbx,得222()323()33aafxxaxbxb.当3ax时,()fx有极小值23ab.因为()fx的极值点是()f x的零点.所以33()1032793aaaabf,又0a,故2239aba.因为()f x有极值,故()=0fx有实根,从而231(27a)039aba,即3a.3a时,(
21、)0(1)fxx,故()f x在 R上是增函数,()f x没有极值;3a时,()=0fx有两个相异的实根213=3aabx,223=3aabx.列表如下x 1(,)x1x12(,)x x2x2(,)x()fx+0 0+()f x极大值极小值故()f x的极值点是12,x x.从而3a,因此2239aba,定义域为(3,).小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学(3)由(1)知,()f x的极值点是12,x x,且1223xxa,22212469abxx.从而323212111222()()11f xf xxaxbxxaxbx2222121122121212(32)(32)()
22、()23333xxxaxbxaxba xxb xx346420279aabab记()f x,()fx所有极值之和为()h a,因为()fx的极值为221339abaa,所以213()=9h aaa,3a.因为223()=09h aaa,于是()h a在(3,)上单调递减.因为7(6)=2h,于是()(6)h ah,故6a.因此a的取值范围为(3 6,.【考点】利用导数研究函数单调性、极值及零点【名师点睛】涉及函数的零点问题、方程解的个数问题、函数图像交点个数问题,一般先通过导数研究函数的单调性、最大值、最小值、变化趋势等,再借助函数的大致图象判断零点、方程根、交点的情况,归根到底还是研究函数的
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