2019年高考數(shù)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 熱點聚焦與擴展 專題10 求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間.doc
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2019年高考數(shù)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 熱點聚焦與擴展 專題10 求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間.doc
專題10 求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間
【熱點聚焦與擴展】
從高考來看,對導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用的考查主要從以下幾個角度進行:(1)考查導(dǎo)數(shù)的幾何意義,往往與解析幾何、微積分相聯(lián)系.(2)利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,判斷單調(diào)性;已知單調(diào)性,求參數(shù).(3)利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值(極值),解決生活中的優(yōu)化問題.(4)考查數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用.單調(diào)性是函數(shù)的一個重要性質(zhì),對函數(shù)作圖起到?jīng)Q定性的作用,而導(dǎo)數(shù)是分析函數(shù)單調(diào)區(qū)間的一個便利工具.高考對單調(diào)性的考查有小題,但多出現(xiàn)在大題中,涉及單調(diào)性應(yīng)用的題目較多.
1、函數(shù)的單調(diào)性:在內(nèi)可導(dǎo)函數(shù),在任意子區(qū)間內(nèi)都不恒等于0.
在上為增函數(shù).
在上為減函數(shù).
2、導(dǎo)數(shù)與單調(diào)區(qū)間的聯(lián)系
(1)函數(shù)在可導(dǎo),那么在上單調(diào)遞增.此結(jié)論可以這樣理解:對于遞增的函數(shù),其圖像有三種類型: ,無論是哪種圖形,其上面任意一點的切線斜率均大于零.
等號成立的情況:一是單調(diào)區(qū)間分界點導(dǎo)數(shù)有可能為零,例如:的單調(diào)遞增區(qū)間為,而,另一種是位于單調(diào)區(qū)間內(nèi)但導(dǎo)數(shù)值等于零的點,典型的一個例子為在處的導(dǎo)數(shù)為0,但是位于單調(diào)區(qū)間內(nèi).
(2)函數(shù)在可導(dǎo),則在上單調(diào)遞減
(3)前面我們發(fā)現(xiàn)了函數(shù)的單調(diào)性可以決定其導(dǎo)數(shù)的符號,那么由的符號能否推出在的單調(diào)性呢?如果不是常值函數(shù),那么便可由導(dǎo)數(shù)的符號對應(yīng)推出函數(shù)的單調(diào)性.(這也是求函數(shù)單調(diào)區(qū)間的理論基礎(chǔ))
3、利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)單調(diào)區(qū)間的步驟
(1)確定函數(shù)的定義域
(2)求出的導(dǎo)函數(shù)
(3)令(或),求出的解集,即為的單調(diào)增(或減)區(qū)間
(4)列出表格
4、求單調(diào)區(qū)間的一些技巧
(1)強調(diào)先求定義域,一方面定義域?qū)握{(diào)區(qū)間有限制作用(單調(diào)區(qū)間為定義域的子集).另一方面通過定義域?qū)θ≈档南拗?,對解不等式有時會起到簡化的作用,方便單調(diào)區(qū)間的求解
(2)在求單調(diào)區(qū)間時優(yōu)先處理恒正恒負(fù)的因式,以簡化不等式
(3)一般可令,這樣解出的解集就是單調(diào)增區(qū)間(方便記憶),若不存在常值函數(shù)部分,那么求減區(qū)間只需要取增區(qū)間在定義域上的補集即可(簡化求解的步驟)
(4)若的解集為定義域,那么說明是定義域上的增函數(shù),若的解集為,那么說明沒有一個點切線斜率大于零,那么是定義域上的減函數(shù)
(5)導(dǎo)數(shù)只是求單調(diào)區(qū)間的一個有力工具,并不是唯一方法,以前學(xué)過的一些單調(diào)性判斷方法也依然好用,例如:增+增→增,減+減→減,增→減,復(fù)合函數(shù)單調(diào)性同增異減等.如果能夠通過結(jié)論直接判斷,那么就無需用導(dǎo)數(shù)來判定.
5、求單調(diào)區(qū)間的一些注意事項
(1)單調(diào)區(qū)間可以用開區(qū)間來進行表示,如果用閉區(qū)間那么必須保證邊界值在定義域內(nèi).例如函數(shù)的單調(diào)減區(qū)間為,若寫成就出錯了(0不在定義域內(nèi)).
(2)如果增(或減)區(qū)間有多個,那么在書寫時用逗號隔開,一定不要用并集的符號.有些同學(xué)覺得不等式的解集是多個部分時用“”連接,那么區(qū)間也一樣,這個觀點是錯誤的.并集是指將兩個集合的元素合并到一起成為一個集合,用在單調(diào)區(qū)間上會出現(xiàn)問題.依然以為例,如果寫成,那么就意味著從合并在一起的集合中任取兩個變量,滿足單調(diào)減的條件.由性質(zhì)可知,如果在兩個區(qū)間里各取一個,是不滿足單調(diào)減的性質(zhì)的.
【經(jīng)典例題】
例1.函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間為_______________.
【答案】
【解析】由題函數(shù)的定義域為 ,又,可解得
例2. 【2017課標(biāo)1】已知函數(shù)=ex(ex﹣a)﹣a2x.
(1)討論的單調(diào)性;
【答案】(1)當(dāng),在單調(diào)遞增;當(dāng),在單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增;當(dāng),在單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增.
【解析】
試題分析:(1)分,,分別討論函數(shù)的單調(diào)性.
當(dāng)時,;當(dāng)時,,故在單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增.
例3【2018屆內(nèi)蒙古包頭市高三第一次模擬】已知函數(shù).
(1)若,求的單調(diào)區(qū)間;
【答案】(1)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
【解析】試題分析:(1)由,求得函數(shù)及,求解和,進而得到函數(shù)的單調(diào)區(qū)間.
試題解析:
(1)若,,.
當(dāng)時,;當(dāng)時,.
故在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
例4【2018屆四川省高三春季診斷】已知函數(shù).
(1)討論函數(shù)的單調(diào)性;
【答案】(1)在上單調(diào)遞減,在,上單調(diào)遞增.
【解析】試題分析:(1)討論函數(shù)單調(diào)性主要研究導(dǎo)函數(shù)大于零和小于零的不等式解集,根據(jù)題意 ,根據(jù)a的不同取值逐一討論導(dǎo)函數(shù)符號即可.
解析:(1) ,
當(dāng)時,,∴在上單調(diào)遞增.
當(dāng)時,,故當(dāng)或時,在上單調(diào)遞增.
例5【2018屆四川省高三春季診斷】已知函數(shù).
(1)討論的單調(diào)性;
【答案】(1)見解析.
【解析】試題分析:(1) ,分 ,和 時討論 的單調(diào)區(qū)間.
試題解析:(1)
當(dāng) 時, ,∴ 在 上單調(diào)遞減.
當(dāng) 時,令 ,得 ,令 ,得
∴ 的單調(diào)遞減區(qū)間為 ,單調(diào)遞增區(qū)間為 ,
當(dāng) 時,令 ,得 ,令 ,得
∴ 的單調(diào)遞減區(qū)間為 ,單調(diào)遞增區(qū)間為
例6【2018屆江西省高三六校聯(lián)考】已知函數(shù)
(1)令,試討論的單調(diào)性;
【答案】(1) 當(dāng)時, 單調(diào)遞減,無增區(qū)間;當(dāng)時,, (2)
【解析】試題分析:(1)由,對函數(shù)求導(dǎo),研究導(dǎo)函數(shù)的正負(fù)得到單調(diào)性即可;(2)由條件可知對恒成立,變量分離,令,求這個函數(shù)的最值即可.
解析:
綜上:當(dāng)時, 單調(diào)遞減,無增區(qū)間;
當(dāng)時,,
【名師點睛】導(dǎo)數(shù)問題經(jīng)常會遇見恒成立的問題:
(1)根據(jù)參變分離,轉(zhuǎn)化為不含參數(shù)的函數(shù)的最值問題;
(2)若 就可討論參數(shù)不同取值下的函數(shù)的單調(diào)性和極值以及最值,最終轉(zhuǎn)化為 ,若恒成立;
(3)若 恒成立,可轉(zhuǎn)化為(需在同一處取得最值) .
例7【2018屆江西師范大學(xué)附屬中學(xué)高三4月月考】已知函數(shù).
(1)當(dāng)=0時,求實數(shù)的m值及曲線在點(1, )處的切線方程;
(2)討論函數(shù)的單調(diào)性.
【答案】(1)m=﹣1,y=﹣1(2)見解析
【解析】試題分析:(1)求出,由的值可得切點坐標(biāo),求出的值,可得切線斜率,利用點斜式可得曲線在點處的切線方程;(2)求出,分四種情況討論的范圍,在定義域內(nèi),分別令求得的范圍,可得函數(shù)增區(qū)間, 求得的范圍,可得函數(shù)的減區(qū)間;
求導(dǎo),利用導(dǎo)數(shù)與函數(shù)單調(diào)性的關(guān)系,分類討論的取值范圍,分別求得單調(diào)區(qū)間.
當(dāng)m<0時,由,得,或,
當(dāng)m<﹣2時,y=f(x)的減區(qū)間為(0,﹣)和(,+∞)增區(qū)間為(﹣,);
當(dāng)m=﹣2時,y=f(x)的減區(qū)間為(0,+∞)沒有增區(qū)間.
當(dāng)﹣2<m<0時,y=f(x)的減區(qū)間為(0,)和(﹣,+∞),增區(qū)間為(,﹣)
綜上可知:當(dāng)m≥0時,函數(shù)y=f(x)的減區(qū)間為(0,),增區(qū)間為(,+∞);
當(dāng)m<﹣2時,y=f(x)的減區(qū)間為(0,﹣)和(,+∞)增區(qū)間為(﹣,);
當(dāng)m=﹣2時,y=f(x)的減區(qū)間為(0,+∞)沒有增區(qū)間;
當(dāng)﹣2<m<0時,y=f(x)的減區(qū)間為(0,)和(﹣,+∞),增區(qū)間為(,﹣).
例8【2016北京理數(shù)】設(shè)函數(shù),曲線在點處的切線方程為,
(1)求,的值;
(2)求的單調(diào)區(qū)間.
【答案】(Ⅰ),;(2)的單調(diào)遞增區(qū)間為.
【解析】
(1)因為,所以.
依題設(shè),即
故是在區(qū)間上的最小值,
從而.
綜上可知,,,故的單調(diào)遞增區(qū)間為.
例9【2018屆北京市西城區(qū)156中學(xué)高三上期中】已知函數(shù).
()當(dāng)時,求函數(shù)的極值點.
()求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間.
【答案】(1)極大值點為,極小值點為;(2)見解析
【解析】試題分析:
(1)當(dāng)時,,求導(dǎo)數(shù)后根據(jù)導(dǎo)函數(shù)的符號判斷出函數(shù)的單調(diào)性,然后可得極值點.(2)由題意得,然后根據(jù)的符號進行分類討論,結(jié)合導(dǎo)函數(shù)的符號得到單調(diào)區(qū)間.
試題解析:
∴的極大值點為,極小值點為.
()由題意得,
令,則,.
①當(dāng)時,,在上的單調(diào)遞增區(qū)間是.
②當(dāng)時,
令,則或,
令,則,
∴的單調(diào)增區(qū)間是和,單調(diào)減區(qū)間是.
③當(dāng)時,
令,則或,
【名師點睛】(1)求函數(shù)單調(diào)區(qū)間的步驟:
①確定函數(shù)y=f(x)的定義域;②求導(dǎo)數(shù);③解不等式f′(x)>0,解集在定義域內(nèi)的部分為單調(diào)遞增區(qū)間;④解不等式f′(x)<0,解集在定義域內(nèi)的部分為單調(diào)遞減區(qū)間.
(2)求函數(shù)單調(diào)區(qū)間的注意事項:涉及含參數(shù)的單調(diào)性或單調(diào)區(qū)間的問題,一定要弄清參數(shù)對導(dǎo)數(shù)在某一區(qū)間內(nèi)的符號是否有影響.若有影響,則必須分類討論.
例10.已知函數(shù).
(1)若函數(shù)過點,求函數(shù)的圖象在處的切線方程;
(2)判斷函數(shù)的單調(diào)性.
【答案】(1);(2)當(dāng)時,函數(shù)在上單調(diào)遞增;當(dāng)時,函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
【解析】試題分析:(1)代入點,求得,求出的導(dǎo)數(shù),求得切線的斜率和切點,即可得到切線方程;(2)求出的導(dǎo)數(shù),對討論,當(dāng)時,當(dāng)時,令導(dǎo)數(shù)大于0,得增區(qū)間,令導(dǎo)數(shù)小于0,得減區(qū)間.
試題解析:(1)函數(shù)過點,則有,即,,
【名師點睛】本題主要考查了導(dǎo)數(shù)的幾何意義即函數(shù)在某點處的導(dǎo)數(shù)即為在該點處切線的斜率,導(dǎo)數(shù)與函數(shù)單調(diào)性的關(guān)系以及分類討論的思想,屬于中檔題;由,得函數(shù)單調(diào)遞增,得函數(shù)單調(diào)遞減,在該題中,含有參數(shù)的函數(shù),主要是根據(jù)導(dǎo)函數(shù)的零點與定義域的關(guān)系進行分類討論.
【精選精練】
1【2018屆高考二輪訓(xùn)練】已知函數(shù)f(x)=x2-5x+2ln x,則函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是( )
A. 和(1,+∞) B. (0,1)和(2,+∞)
C. 和(2,+∞) D. (1,2)
【答案】C
【解析】根據(jù)函數(shù)解析式,易求得函數(shù)的定義域是,則,令,解得,所以函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間是和,故選C.
2.函數(shù)y=x4-2x2+5的單調(diào)遞減區(qū)間為( )
A. (-∞,-1]和[0,1] B. [-1,0]和[1,+∞)
C. [-1,1] D. (-∞,-1]和[1,+∞)
【答案】A
【解析】
由 可得,令,即,解得或,所以函數(shù)的單調(diào)減區(qū)間為和,故選A.
3.【2018屆湖北省天門、仙桃、潛江高三上學(xué)期期末】已知函數(shù),則其單調(diào)增區(qū)間是( )
A. (0,1] B. [0,1] C. (0,+∞) D. (1,+∞)
【答案】D
【解析】,定義域為
令
解得
故函數(shù)單調(diào)增區(qū)間是
故選.
5.【2018屆高考二輪訓(xùn)練】已知m是實數(shù),函數(shù)f(x)=x2(x-m),若f′(-1)=-1,則函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是 ( )
A. B. C. ,(0,+∞) D. ∪(0,+∞)
【答案】C
6.【2018屆北京市京源學(xué)校高三十月月考】已知函數(shù),其導(dǎo)函數(shù)為的部分值如下表所示:
根據(jù)表中數(shù)據(jù),回答下列問題:
(Ⅰ)實數(shù)的值為 ; 取得極大值點是 ;
(Ⅱ)求實數(shù)的值;
(Ⅲ)求的單調(diào)區(qū)間.
【答案】(Ⅰ);;(Ⅱ) ;(Ⅲ)單調(diào)增區(qū)間為,單調(diào)減區(qū)間為和(.
【解析】試題分析:(Ⅰ)由極值的定義,通過表格可求解;(Ⅱ)在表格中取兩組數(shù)據(jù)代入解析式即可;(Ⅲ)利用導(dǎo)數(shù)求出的單調(diào)區(qū)間.
試題解析:(Ⅰ) ;
7.已知函數(shù)f(x)=x3+ax+8的單調(diào)遞減區(qū)間為(-5,5),求函數(shù)f(x)的遞增區(qū)間.
【答案】(-∞,-5)和(5,+∞)
【解析】試題分析:求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),利用函數(shù)的單調(diào)減區(qū)間是 ,可得是方程 的根,從而求出的值,然后令求得的范圍,可得函數(shù)增區(qū)間.
試題解析:f′(x)=3x2+a.∵(-5,5)是函數(shù)y=f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間,則-5,5是方程3x2+a=0的根,
∴a=-75.此時f′(x)=3x2-75, 令f′(x)>0,則3x2-75>0,解得x>5或x<-5,
∴函數(shù)y=f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(-∞,-5)和(5,+∞).
8.【2018屆浙江省嘉興市高三上學(xué)期期末】已知函數(shù), (為自然對數(shù)的底數(shù)).
(Ⅰ)若是的極值點,求實數(shù)的值;
(Ⅱ)求的單調(diào)遞增區(qū)間.
【答案】(1) (2)見解析
②當(dāng)時, , 的單調(diào)遞增區(qū)間是;
③當(dāng)時, , 的單調(diào)遞增區(qū)間是.
9.【2018屆遼寧師范大學(xué)附屬中學(xué)高三上學(xué)期期末】已知函數(shù), 為自然對數(shù)的底數(shù).
(1)若函數(shù)在處的切線方程為,求實數(shù)的值;
(2)討論的單調(diào)性.
【答案】(1);(2)見解析.
【解析】試題分析:(1)先求出,根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義以及函數(shù)在處的切線方程為,列方程可求實數(shù)的值;(2)分四種情況: ,分別令求得 的范圍,可得函數(shù)增區(qū)間,令求得 的范圍,可得函數(shù)的減區(qū)間.
試題解析:(1)∵,
∴,
(2)),
①當(dāng)時, ,
, ,函數(shù)遞減;
時, ,函數(shù)遞增;
②當(dāng)時, , ,
, , ,函數(shù)遞增;
, , ,函數(shù)遞減;
10.已知函數(shù),求:
(1)函數(shù)的圖象在點處的切線方程;
(2)的單調(diào)遞減區(qū)間.
【答案】(1);(2)和.
【解析】試題分析: (1)第(1)問, 先求導(dǎo),再求出切線的斜率和切點坐標(biāo),最后寫出直線的點斜式方程 . (2)第(2)問,直接利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間.
試題解析:
, , ,所以切點為(0,-2),
∴切線方程為,一般方程為;
(2),
令,解得或,
∴的單調(diào)遞減區(qū)間為和.
11.已知函數(shù)f(x)=ex(ax+b)-x2-4x,曲線y=f(x)在點(0,f(0))處的切線方程為y=4x+4.
(Ⅰ)求a,b的值;
(Ⅱ)討論f(x)的單調(diào)性.
【答案】(1)a=4,b=4;(2)見解析.
【解析】試題分析:(Ⅰ)求導(dǎo)函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義及曲線y=f(x)在點(0,f(0))處切線方程為y=4x+4,建立方程,即可求得a,b的值;
(Ⅱ)利用導(dǎo)數(shù)的正負(fù),可得f(x)的單調(diào)性.
當(dāng)x∈(-∞,-2)∪(-ln 2,+∞)時,f′(x)>0;當(dāng)x∈(-2,-ln 2)時,f′(x)<0.
故f(x)在(-∞,-2),(-ln 2,+∞)上單調(diào)遞增,在(-2,-ln 2)上單調(diào)遞減.
【名師點睛】確定單調(diào)區(qū)間的步驟:(1)確定函數(shù)y=f(x)的定義域;
(2)求導(dǎo)數(shù)y′=f′(x),令f′(x)=0,解此方程,求出在定義區(qū)間內(nèi)的一切實根;
(3)把函數(shù)f(x)的間斷點(即f(x)的無定義點)的橫坐標(biāo)和上面的各實數(shù)根按由小到大的順序排列起來,然后用這些點把函數(shù)f(x)的定義區(qū)間分成若干個小區(qū)間;
(4)確定f′(x)在各個區(qū)間內(nèi)的符號,根據(jù)符號判定函數(shù)在每個相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的單調(diào)性
12.設(shè)函數(shù),.
()當(dāng)時,求曲線在點處的切線方程.
()求函數(shù)單調(diào)區(qū)間和極值點.
【答案】(1);(2)當(dāng)時,的單調(diào)增區(qū)間為,無極值,當(dāng)時,的單調(diào)增區(qū)間是和,單調(diào)減區(qū)間為,極大值為,極小值為.
【解析】試題分析:(1)當(dāng)時,,,求出的值可得切點坐標(biāo),求出的值,可得切線斜率,利用點斜式可得曲線在點處的切線方程;(2)求出,分兩種情況討論的范圍,在定義域內(nèi),分別令求得的范圍,可得函數(shù)增區(qū)間,求得的范圍,可得函數(shù)的減區(qū)間,結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性,可得函數(shù)的極值點.
試題解析:()當(dāng)時,,,∴,,∴曲線在點處的切線方程為,即.
()由得,
當(dāng)時,,在上是單調(diào)遞增,無極值,
,無極值,當(dāng)時,的單調(diào)增區(qū)間是和,單調(diào)減區(qū)間為,極大值為,極小值為.
【方法點晴】本題主要考查利用導(dǎo)數(shù)求曲線切線方程以及利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性與極值,屬于難題.求曲線切線方程的一般步驟是:(1)求出在處的導(dǎo)數(shù),即在點 出的切線斜率(當(dāng)曲線在處的切線與軸平行時,在 處導(dǎo)數(shù)不存在,切線方程為);(2)由點斜式求得切線方程.