人教版导与练总复习数学一轮教师用书:第三章第2节第一课时 利用导数研究函数的单调性.pdf
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1、第 2节 导数在研究函数中的应用睡 课程标准要求1 .结合实例,借助几何直观了解函数的单调性与导数的关系;能利用导数研究函数的单调性;对于多项式函数,能求不超过三次的多项式函数的单调区间.2 .借助函数的图象,了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;能利用导数求某些函数的极大值、极小值以及给定闭区间上不超过三次的多项式函数的最大值、最小值;体会导数与单调性、极值、最大(小)值的关系.必备知识课前回顾核双材夯实四基IA知识梳理i.函数的单调性与导数的关系一般地,函数f(X)的单调性与导函数f (X)的正负之间具有如下的关系:(1)在某个区间(a,b)上,如果f(X 某0,那么函数y=f(X)
2、在区间(a,b)上单调递增.在某个区间(a,b)上,如果f (x)0 在(a,b)上成立”是“f (x)在(a,b)上单调递增”的充分不必要条件.如f (x”F在定义域上是增函数,但是其导数f (x)=3x 2-(f2.函数的极值与导数的关系(1)极值的定义: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.类似地,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 伊(x)0,右侧f (x)0,右侧#(x)0,那么f(x
3、 0)是极大值;如果在x。附近的左侧伊(x)0,那么f(x。)是极小值.释疑对于可导函数f (x),f (x0)=0 是函数f (x)在 x=X o 处有极值的必要不充分条件.如f (x)=x?在定义域上是增函数,其导数(0)=0,但是x=0 却不是其极值点.3.函数的最值与导数一般地,求函数y=f (x)在区间 a,b 上的最大值与最小值的步骤如下:(1)求函数y=f (x)在区间(a,b)上的极值;将函数y=f (x)的各极值与端点处的函数值f (a),f (b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.释疑(1)若函数f(x)在开区间(a,b)内只有一个极值点,则相应的极值点一定
4、是函数的最值点.极值有可能是最值,但最值只要不在区间端点处取得,其必定是极三 对 点 自 测-1.函数f(x)的定义域为R,导函数f (x)的图象如图所示,则函数f(x)(C )A.无极大值点、有四个极小值点B.有三个极大值点、一个极小值点C.有两个极大值点、两个极小值点D.有四个极大值点、无极小值点解析:导函数的图象与x 轴的四个交点都是极值点,第一个与第三个是极大值点,第二个与第四个是极小值点.故选C.2 .函数 g(0)=co s 9 +9 s i n。在区间(0,1)上(A )A.单 调 递 增 B.单调递减C.有 增 有 减 D.无法判定解析:当 0 6 0,所以函数g(8 )在区间
5、(0,3 上单调递增.故选A.3.函数f(x)=L n x-x 在区间(0,e 上的最大值为(B )A.l-e B.-1 C.-e D.0解析:因为 f (x)T二A 当 x (0,1)时,f (x)0;当 x (l,e X X时,f (x)4.故选 D.5.已知函数f (x)=x:!+a x2+4 x+8在R上单调递增,则实数a的取值范围是解析:f (x)=3x?+2 a x+4,由题意可知f (x)0恒成立,因此=(2a)2-4X 3X 440,解得答案:-2 8,2V 3第一课时利用导数研究函数的单调性关键能力,课堂突破类今考点您实四案慢 考点一不含参数的函数的单调性1.函数f(x)=3
6、+xln x的单调递减区间是(B )A.(-,e)B.(0,-)e eC.(-,-)D.+)e e解析:因为函数f(x)的定义域为(0,+8),且#(x)=ln x+x -=lnXx+1,令f(x)0,解 得0 x故f(x)的单调递减区间是(0 J).故选e eB.2.(多选题)下列函数中,在(0,+8)上 为 增 函 数 的 是(AB )A.f(x)=x-B.f(x)=xe XC.f(x)=x-x D.f(x)=x+ln x解析:对于A,f(x)=2x+0在(0,+8)恒成立,因此函数是增函数,故A 正确;对于B,函数f(x)=xe 的导数f(x)=ex(x+l),当xG (0,+8)时,尹
7、(x)0,所以函数f(x)=xe 在(0,+8)上为增函数,故 B正确;对于C,*(x)=3x2-l,令 广(x)0,得 xf或 x G/,所以函数f(x)=x3-x在(-8,一/)和(9,+8)上单调递增,故C 错误;对于D,f(x)=T+工-曰,令 f(x)0,得 0 xl 时,f(x)0,f(x)单调递增;当xG (-4,2),且 x关T 时,f(x)0,f(x)单调递增.所以函数f(x)的单调递增区间为(-8,-4),(2,+8);单调递减区间为(-4,-1),(-1,2).一题后悟通求函数的单调区间的方法:(1)确定函数y=f(x)的定义域;求导数*(x);(3)解 不 等 式/(x
8、)0,解集在定义域内的部分为单调递增区间;(4)解不等式*(x)0,得 所 以 函 数 f(x)在(亨,+8)上单调递增;令 f(x)0时,函数f(x)在(亨,+8)上单调递增,在(0,吟上单调递减.典例迁移1 将本例中的函数解析式变为:函数f(x)=x2-(a+2)x+a lnx,其中a G R.求函数f(x)的单调性.解:函数 f(x)的定义域为(0,+8),且 f,(x)=2x-(a+2)+2=(2%-a)X X令 f (x)=0,得 X i=l,X 2=.当 a W O 时,W 0,由 f&)0,得*1;由 伊(x)0,得 0 xl.则函数f(x)的单调递增区间为(1,+8),单调递减
9、区间为(0,1).当 0|1,即 0a 0,得(Kx$或 xl;由 f(x)1,即a 2时,由 伊(x)0,得 0 x;由(x)0,得则函数f(x)的单调递增区间为(0,1),(p +8),函数f(x)的单调递减区间为(1,.综上所述,当a W O 时 一,函数f(x)在(1,+8)上单调递增,在(0,1)上单调递减;当0a 2时-,函数f(x)在(0,1)和(p +8)上单调递增,在(1,泉上单调递减.典例迁移2 将本例中的函数解析式变为:函数f(x)=ex(e-a)-a2x,其中参数a W O.讨论晨x)的单调性.解:函数f(x)的定义域为(-8,+8),且 a W O.f(x)=2e2
10、X-a ex-a2=(2ex+a)(es-a).若a=0,则 f(x)=e 2*在(-8,+8)上单调递增.若 a 0,则 由 伊(x)=0,得 x=ln(-).当 x(-8,i n(-)时,伊(x)0.故 f(x)在区间(-8,巾(予)上单调递减,在区间(I n (-泉,+8)上单调递增.综上所述,当a=0时-,函数f(x)在(-8,+8)上单调递增;当a 0,所以函数g(x)在(0,1)上单调递增;当x(1,+8)时,g(x)0,所以函数g(x)在+8)上单调递减.若 a 0).X若二号即当a 0可得0 x 二或x A 即函数g(x)在a 2 a 2(0,)和G,+8)上单调递增,由g,(
11、x)0可 得 即 函 数 g(x)a 2 a 2在(二,今上单调递减;当a=-2时,g (x)2 0 恒成立,所以函数晨x)在(0,+8)上单调递增;若一呢,即当-2a 0时,易得函数g (x)在(0,今和(二,+8)上单调递增,a 2 2 a在(;,二)上单调递减.综上可知,当a 2 0 时,函数g (x)在(0,1)上单调递增,在专+8)上单调递减;当a-2时-,函数晨x)在(0,和(;,+8)上单调递增,在(二,1)上单调a 2 a 2递减;当a=-2时,函数g(x)在(0,+8)上单调递增;当-2a 0分类讨论.峻 考点三导数与函数单调性关系的应用n 角度一利用导数研究导函数图象C S
12、 F D 将y=f(x D y=f (x)的图象画在同一个直角坐标系中,正确的是()解析:对于A选项,由函数丫=(x)的图象可知,伊(0)=0,但函数y=f (x)在x=0处的切线斜率不存在,不满足题意;对于B选项,由函数y=f/(x)的图象可知,函数y=f (x)存在增区间,但B选项的图中,函数y=f(x)为减函数,不满足题意;对于C选项,由函数y=f (x)的图象可知,函数y=f(x)在R上为增函数,满足题意;对于D选项,由函数y=f(x)的图象可知,函数y=f(x)有两个单调区间,但D选项的图中,函数y=f (x)有三个单调区间,不满足题意.故选C.一解题策略I函数图象与其导函数图象的关
13、系:导函数f (x)图象在x轴上方时对应的自变量的取值区间为原函数f(x)图象上升部分对应的区间(递增区间),导函数f (x)图象在x轴下方时对应的自变量的取值区间为原函数f (x)图象下降部分对应的区间(递减区间).口角度二利用导数构造函数解不等式(S O 已知偶函数f(x)在R上 存 在 导 函 数(x),当x 0时,但 -X(X),且 f (2)=1,则不等式(x2-x)f (x2-x)2 的解集为()A.-2)U(1,+8)B.(2,+8)C.(-,-1)U +8)D.(-1,2)解析:令 g(x)=x f (x),由于f(x)是偶函数,贝!J g (-x)=-x f (-x)=-x
14、f (x)=-g (x),所 以g(x)是奇函数.当x 0时,上-f(x),X即/(x)+x f(x)0X所以 g (x)=f(x)+x f(x)O,g(x)在(0,+8)上单调递增,所 以g(x)在R上单调递增.因为 f (2)=1,所以 g(2)=2f(2)=2.不等式62-x)f(x 2-x)2可化为g(x2-x)g(2),所以 X2-X2,解 得x 2或xT.综上,x (-8,-1)u (2,+8).故选C.一懈题策略I1.根据已知条件中导数的符号比较大小,其关键在于利用题目条件构造辅助函数,把比较大小的问题转化为先利用导数研究函数的单调性,进而根据单调性比较大小.2.根据原函数与导函
15、数的关系构造不等式的方法:若已知f (x)+f(x)的符号,常构造函数g(x)=e*f (x);而涉及f(x)+n f (x)的符号,则构造函数g(x)=en xf (x);若已知f (x)-f(x)的符号,则构造函数g(x)=鸟,而涉及f ex(x)-n f(x)的符号则常构造函数g(x)=/;对于 x f (x)+n f (x)0 型,构造 F(x)=xnf (x),则 F (x)-xn x fz(x)+n f (x)(注意对的符号进行讨论),特别地,当n=l 时,xf(x)+f (x)0,构造 F(x)=x f (x),则 F (x)=x f (x)+f (x)0;对于x f (x)-n
16、 f (x)O(x 关0)型,构造F (x)二片,则F xn(x)=J 篝 但(注 意 对 的 符 号 进 行 讨 论),特别地,当 n=l 时,x*(x)-f (x)0,构造 F(x)=3,贝 Fz(x)/_?凶 0.口 角度三利用导数比较函数值的大小 E 3)已知函数f (x)=/-2x+e-W 其中e 是自然对数的底数.若f(a-l)+f(2a2)W 0,则实数a的 取 值 范 围 是.解析:由 f (x)=x:-2x+ex-,得 f (-x)=-x3+2x+:-ex=-f (x),所以f(x)是 R 上的奇函数.又 伊(x)=3x2-2+ex+-3x-2+2exex 二=3x?20,当
17、且仅当x=0时,取等号,所 以f(x)在其定义域内单调递增.因为 f (a-1)+f (2a2)W O,所以 f (a-1)W-f (2a2)=f (-2a2).所以a-代-2a;解得TWaW*故实数a的取值范围是 T,9答案:解题策略I根据函数解析式或函数特征研究与函数值大小有关的问题,需要先结合导数的工具性作用确定函数的单调区间后研究函数值的大小.摘 度 四 利用函数单调性求取值范围(例2-4 (1)已知函数f (x)=,2_ a l n x+x在 1,+8)上单调递增,则实数a的取值范围是()A.(-co,0 B.0,1C.(-8,2 D.(-8,2)若 函 数f(x)=e+a x$2存
18、在单调递减区间,则实数a的取值范围是()A.(-1,+)B.(0,+)C.(-,-1)D.(-8,0)(3)若函数f (x)=x2-|l n x+1在其定义域内的一个子区间(k-1,k+1)内不是单调函数,则实数k的取值范围是()A.1,+8)B.1,|)C.6,|)D.号 2)解析:(1)(x)=x*+l=T,X X由于函数f (x)在1,+8)上单调递增,则x x-a。在1,+8)上恒成立,即a W x?+x在 1,+)上恒成立.令g(x)=x?+x=(x+,函数的对称轴为x=|,当x 2 1时,函数是增函数,所以晨x)2 2,故a W 2.故选C.函 数f (x)的定义域是R,则f (x
19、)=e*+a-x.若f(x)存在单调递减区间,则a 0,解得 x 0,令 g (x)0,故g (x)在(-8,o)上单调递增,在(0,+oo)上单调递减,故 g(x)皿=g(0)=T,故 a -l.故选 C.函 数f (x)的定义域为(0,+8),所以k-1 0,即 心1,f7(x)=2 x-;=与2令f,(x)=0,得x=;或x=-;(不在定义域内舍去),2x 2x 2 2由于函数在区间(k T,k+1)内不是单调函数,所以之 (k-1,k+1),即k-l|k+l,解得gk|.综上得1 W k 0在区间D上有解;(4)已知可导函数f(x)在区间D上存在减区间,则*(x)0在区间D上有解.2.
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- 人教版导 复习 数学 一轮 教师 第三 第一 课时 利用 导数 研究 函数 调性
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