(全國通用)高考數(shù)學二輪復習 板塊三 專題突破核心考點 專題六 函數(shù)與導數(shù) 第4講 導數(shù)的熱點問題課件

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1、第4講導數(shù)的熱點問題專題六函數(shù)與導數(shù)板塊三專題突破核心考點考情考向分析利用導數(shù)探求函數(shù)的極值、最值是函數(shù)的基本問題,高考中常與函數(shù)零點、方程根及不等式相結合,難度較大.熱點分類突破真題押題精練內容索引熱點分類突破用導數(shù)證明不等式是導數(shù)的應用之一,可以間接考查用導數(shù)判定函數(shù)的單調性或求函數(shù)的最值,以及構造函數(shù)解題的能力.熱點一利用導數(shù)證明不等式解答例例1(2018湖南長沙雅禮中學、河南省實驗中學聯(lián)考)已知函數(shù)f(x)ae2xaexxex(a0,e2.718,e為自然對數(shù)的底數(shù)),若f(x)0對于xR恒成立.(1)求實數(shù)a的值;解解由f(x)ex(aexax)0對于xR恒成立,設函數(shù)g(x)aex

2、ax,可得g(x)aexax0對于xR恒成立,g(0)0,g(x)g(0),從而x0是g(x)的一個極小值點,g(x)aex1,g(0)a10,即a1.當a1時,g(x)ex1x,g(x)ex1,x(,0)時,g(x)0,g(x)在(0,)上單調遞增,g(x)g(0)0,故a1.證明證明證明當a1時,f(x)e2xexxex,f(x)ex(2exx2).令h(x)2exx2,則h(x)2ex1,當x(,ln 2)時,h(x)0,h(x)在(ln 2,)上為增函數(shù),h(1)0,在(2,1)上存在xx0滿足h(x0)0,h(x)在(,ln 2)上為減函數(shù),當x(,x0)時,h(x)0,即f(x)0

3、,f(x)在(,x0)上為增函數(shù),當x(x0,ln 2)時,h(x)0,即f(x)0,f(x)在(x0,ln 2)上為減函數(shù),當x(ln 2,0)時,h(x)h(0)0,即f(x)h(0)0,即f(x)0,f(x)在(0,)上為增函數(shù),f(x)在(ln 2,)上只有一個極小值點0,綜上可知,f(x)存在唯一的極大值點x0,且x0(2,1).h(x0)0,2 x020,0ex00020eeexxxx用導數(shù)證明不等式的方法(1)利用單調性:若f(x)在a,b上是增函數(shù),則xa,b,則f(a)f(x)f(b);對x1,x2a,b,且x1x2,則f(x1)f(x2).對于減函數(shù)有類似結論.(2)利用最

4、值:若f(x)在某個范圍D內有最大值M(或最小值m),則對xD,有f(x)M(或f(x)m).(3)證明f(x)g(x),可構造函數(shù)F(x)f(x)g(x),證明F(x)0.思維升華思維升華解答跟蹤演練跟蹤演練1(2018荊州質檢)已知函數(shù)f(x)axln x.(1)討論f(x)的單調性;當a0時,則f(x)0時,綜上當a0時,f(x)在(0,)上單調遞減;證明證明證明令g(x)f(x)2axxeax1xeax1axln x,設r(x)xeax11(x0),則r(x)(1ax)eax1(x0),eax10,h(t)h(e2)0;g(x)0,故f(x)2axxeax1.熱點二利用導數(shù)討論方程根的

5、個數(shù)方程的根、函數(shù)的零點、函數(shù)圖象與x軸的交點的橫坐標是三個等價的概念,解決這類問題可以通過函數(shù)的單調性、極值與最值,畫出函數(shù)圖象的走勢,通過數(shù)形結合思想直觀求解.解答例例2(2018衡水金卷分科綜合卷)設函數(shù)f(x)ex2aln(xa),aR,e為自然對數(shù)的底數(shù).(1)若a0,且函數(shù)f(x)在區(qū)間0,)內單調遞增,求實數(shù)a的取值范圍;解解函數(shù)f(x)在0,)內單調遞增,即aexx在0,)內恒成立.記g(x)exx,則g(x)ex10恒成立,g(x)在區(qū)間0,)內單調遞減,g(x)g(0)1,a1,即實數(shù)a的取值范圍為1,).解答知f(x)在區(qū)間(a,)內單調遞增.f(x)在區(qū)間(a,)內存在

6、唯一的零點x0,0ex當axx0時,f(x)x0時,f(x)0,f(x)單調遞增.f(x)minf(x0)2aln(x0a)0ex當且僅當x0a1時,取等號.f(x)minf(x0)0,即函數(shù)f(x)沒有零點.0ex(1)函數(shù)yf(x)k的零點問題,可轉化為函數(shù)yf(x)和直線yk的交點問題.(2)研究函數(shù)yf(x)的值域,不僅要看最值,而且要觀察隨x值的變化y值的變化趨勢.思維升華思維升華跟蹤演練跟蹤演練2(2018全國)已知函數(shù)f(x)exax2.(1)若a1,證明:當x0時,f(x)1;證明證明證明當a1時,f(x)1等價于(x21)ex10.設函數(shù)g(x)(x21)ex1,則g(x)(

7、x22x1)ex(x1)2ex.當x1時,g(x)0,h(x)沒有零點;()當a0時,h(x)ax(x2)ex.當x(0,2)時,h(x)0.所以h(x)在(0,2)上單調遞減,在(2,)上單調遞增.因為h(0)1,所以h(x)在(0,2)上有一個零點;由(1)知,當x0時,exx2,故h(x)在(2,4a)上有一個零點.因此h(x)在(0,)上有兩個零點.生活中的實際問題受某些主要變量的制約,解決生活中的優(yōu)化問題就是把制約問題的主要變量找出來,建立目標問題即關于這個變量的函數(shù),然后通過研究這個函數(shù)的性質,從而找到變量在什么情況下可以達到目標最優(yōu).熱點三利用導數(shù)解決生活中的優(yōu)化問題解答例例3羅

8、源濱海新城建一座橋,兩端的橋墩已建好,這兩墩相距m米,余下工程只需建兩端橋墩之間的橋面和橋墩,經(jīng)預測,一個橋墩的工程費用為32萬元,距離為x米的相鄰兩墩之間的橋面工程費用為(2 )x萬元.假設橋墩等距離分布,所有橋墩都視為點,且不考慮其他因素,記余下工程的費用為y萬元.(1)試寫出y關于x的函數(shù)關系式;解解設需新建n個橋墩,解答(2)當m96米時,需新建多少個橋墩才能使余下工程的費用y最???32x令f(x)0,得 64,所以x16.當0 x16時,f(x)0,f(x)在區(qū)間(0,16)內為減函數(shù);當16x0,f(x)在區(qū)間(16,96)內為增函數(shù),所以f(x)在x16處取得最小值,32x答答需

9、新建5個橋墩才能使余下工程的費用y最小.利用導數(shù)解決生活中的優(yōu)化問題的一般步驟(1)建模:分析實際問題中各量之間的關系,列出實際問題的數(shù)學模型,寫出實際問題中變量之間的函數(shù)關系式y(tǒng)f(x).(2)求導:求函數(shù)的導數(shù)f(x),解方程f(x)0.(3)求最值:比較函數(shù)在區(qū)間端點和使f(x)0的點的函數(shù)值的大小,最大(小)者為最大(小)值.(4)作答:回歸實際問題作答.思維升華思維升華解答跟蹤演練跟蹤演練3圖1是某種稱為“凹槽”的機械部件的示意圖,圖2是凹槽的橫截面(陰影部分)示意圖,其中四邊形ABCD是矩形,弧CmD是半圓,凹槽的橫截面的周長為4.若凹槽的強度T等于橫截面的面積S與邊AB的乘積,設

10、AB2x,BCy.(1)寫出y關于x的函數(shù)表達式,并指出x的取值范圍;解解易知半圓CmD的半徑為x,故半圓CmD的弧長為x.所以42x2yx,解答(2)求當x取何值時,凹槽的強度最大.8x2(43)x3.令T16x3(43)x20,真題押題精練(2017全國)已知函數(shù)f(x)ae2x(a2)exx.(1)討論f(x)的單調性;真題體驗解答解解f(x)的定義域為(,),f(x)2ae2x(a2)ex1(aex1)(2ex1).(i)若a0,則f(x)0,則由f(x)0,得xln a.當x(,ln a)時,f(x)0.所以f(x)在(,ln a)上單調遞減,在(ln a,)上單調遞增.(2)若f(

11、x)有兩個零點,求a的取值范圍.解答解解(i)若a0,由(1)知,f(x)至多有一個零點.(ii)若a0,由(1)知,當xln a時,即f(ln a)0,故f(x)沒有零點;當a1時,由于f(ln a)0,故f(x)只有一個零點;又f(2)ae4(a2)e222e220,故f(x)在(,ln a)上有一個零點.因此f(x)在(ln a,)上有一個零點.綜上,a的取值范圍為(0,1).則f(n0)(a a2)n0 n0 n00.0en0en0en02n押題預測已知f(x)asin x,g(x)ln x,其中aR,yg1(x)是yg(x)的反函數(shù).(1)若0a1,證明:函數(shù)G(x)f(1x)g(x

12、)在區(qū)間(0,1)上是增函數(shù);押題依據(jù)押題依據(jù)有關導數(shù)的綜合應用試題多考查導數(shù)的幾何意義、導數(shù)與函數(shù)的單調性、導數(shù)與不等式等基礎知識和基本方法,考查分類整合思想、轉化與化歸思想等數(shù)學思想方法.本題的命制正是根據(jù)這個要求進行的,全面考查了考生綜合求解問題的能力.證明押題依據(jù)證明證明由題意知G(x)asin(1x)ln x,acos(1x)0,故函數(shù)G(x)在區(qū)間(0,1)上是增函數(shù).證明證明證明由(1)知,當a1時,G(x)sin(1x)ln x在(0,1)上單調遞增.sin(1x)ln x0,m0恒成立,求滿足條件的最小整數(shù)b的值.解解由對任意的x0,m0恒成立,即當x(0,)時,F(xiàn)(x)min0.又設h(x)F(x)ex2mx2,h(x)ex2m,m0,h(x)單調遞增,又h(0)0,則必然存在x0(0,1),使得h(x0)0,F(xiàn)(x)在(0,x0)上單調遞減,在(x0,)上單調遞增,b 2x0200200e2e2xxxx又m0,則x0(0,ln 2),0ex0ex0ex0ex0exm(x)在(0,ln 2)上單調遞增,m(x)在(0,ln 2)上單調遞增,m(x)m(ln 2)2ln 2,b2ln 2,又b為整數(shù),最小整數(shù)b的值為2.

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