高考导数题型分析及解题方法
本知识单元考查题型与方法:
※※与切线相关问题(一设切点,二求导数=斜率=
y 2-y 1
,三代切点入切线、曲线联立方程求解);
x 2-x 1
※※其它问题(一求导数,二解f ' (x ) =0的根—若含字母分类讨论,三列3行n 列的表判单调区间和极值。结合以上所得解题。)
特别强调:恒成立问题转化为求新函数的最值。导函数中证明数列型不等式注意与原函数联系构造,一对多涉及到求和转化。 关注几点:
恒成立:(1)定义域任意x 有f (x ) >k,则f (x ) min >常数k ; (2)定义域任意x 有f (x )
恰成立:(1)对定义域内任意x 有f (x ) >g (x ) 恒成立,则【f (x )-g (x ) 】min >0, (2)若对定义域内任意x 有f (x )
能成立:(1)分别定义在[a,b]和[c,d]上的函数f (x ) 和g (x ) ,对任意的x 1∈[a , b ],存在x 2∈[c , d ],使得
f (x 1)
(2)分别定义在[a,b]和[c,d]上的函数f (x ) 和g (x ) ,对任意的x 1∈[a , b ],存在x 2∈[c , d ],使得f (x 1) >g (x 2) ,则f (x ) min >g (x ) min
一、考纲解读
考查知识题型:导数的概念,导数的几何意义,几种常见函数的导数;
两个函数的和、差、基本导数公式,利用导数研究函数的单调性和极值,函数的最大值和最小值;证明不等式、求参数范围等
二、热点题型分析
题型一:利用导数研究函数的极值、最值。
32
f (x ) =x -3x +2在区间[-1,1]上的最大值是 2 1.
2
2.已知函数y =f (x ) =x (x -c ) 在x =2处有极大值,则常数c = 6 ;
3.函数y =1+3x -x 有极小值 -1 , 极大值 3
题型二:利用导数几何意义求切线方程
3
(-1, -3)处的切线方程是 y =x -2 y =4x -x 1.曲线在点
4
2.若曲线f (x ) =x -x 在P 点处的切线平行于直线3x -y =0,则P 点的坐标为 (1,0)
3
4
y =x 3.若曲线的一条切线l 与直线x +4y -8=0垂直,则l 的方程为 4x -y -3=0
4.求下列直线的方程:
322
(1)曲线y =x +x +1在P(-1,1)处的切线; (2)曲线y =x 过点P(3,5)的切线;
解:(1)
点P (-1, 1) 在曲线y =x 3+x 2+1上, ∴y /=3x 2+2x ∴k =y /|x =-1=3-2=1
即x -y +2=0 所以切线方程为y -1=x +1 ,
2/
(2)显然点P (3,5)不在曲线上,所以可设切点为A (x 0, y 0) ,则y 0=x 0①又函数的导数为y =2x ,
所以过A (x 0, y 0) 点的切线的斜率为
k =y |x =x 0=2x 0
/
,又切线过A (x 0, y 0) 、P(3,5)点,所以有
2x 0=
y 0-5x 0-3
②,由①②联
⎧x 0=1⎧x 0=5⎨y =1 或 ⎨y =25
⎩0
立方程组得,⎩0,即切点为(1,1)时,切线斜率为k 1=2x 0=2; ;当切点为(5,25)时,切线斜 即y =2x -1 或y =10x -25 率为k 2=2x 0=10;所以所求的切线有两条,方程分别为y -1=2(x -1) 或y -25=10(x -5) ,
题型三:利用导数研究函数的单调性,极值、最值
32
f (x ) =x +ax +bx +c , 过曲线y =f (x ) 上的点P (1, f (1)) 的切线方程为y=3x+1 1.已知函数
(Ⅰ)若函数f (x ) 在x =-2处有极值,求f (x ) 的表达式; (Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,求函数y =f (x ) 在[-3,1]上的最大值; (Ⅲ)若函数y =f (x ) 在区间[-2,1]上单调递增,求实数b 的取值范围
322
解:(1)由f (x ) =x +ax +bx +c , 求导数得f '(x ) =3x +2ax +b .
'过y =f (x ) 上点P (1, f (1)) 的切线方程为: y -f (1) =f (1)(x -1), 即y -(a +b +c +1) =(3+2a +b )(x -1).
的切线方程为y =3x +1. 而过y =f (x ) 上P [1, f (1)]
⎧3+2a +b =3⎨
故⎩a -c =-3
⎧2a +b =0即⎨
⎩a -c =-3
① ②
'∵y =f (x ) 在x =-2时有极值, 故f (-2) =0, ∴-4a +b =-12 ③
232
'f (x ) =3x +4x -4=(3x -2)(x +2). f (x ) =x +2x -4x +5. 由①②③得 a=2,b=-4,c=5 ∴ (2)
2
-3≤x 0; 当-2≤x
3当
2
当0. ∴f (x ) 极大=f (-2) =133 又f (1) =4, ∴f (x ) 在[-3,1]上最大值是13。
2
'f (x )=3x +2ax +b , 由①知2a+b=0。 (3)y=f(x)在[-2,1]上单调递增,又
2''f (x ) f (x ) 3x -bx +b ≥0. 依题意在[-2,1]上恒有≥0,即
x =
①当
b
≥1时, f '(x ) min =f '(1) =3-b +b >0, ∴b ≥66; b
≤-2时, f '(x ) min =f '(-2) =12+2b +b ≥0, ∴b ∈φ6;
x =
②当
612b -b 2-2≤≤1时, f '(x ) min =≥0, 则0≤b ≤6.
b 12③当
综上所述,参数b 的取值范围是[0, +∞)
32
f (x ) =x +ax +bx +c 在x =1和x =-1时取极值,且f (-2) =-4. 2.已知三次函数
(1) 求函数y =f (x ) 的表达式; (2) 求函数y =f (x ) 的单调区间和极值;
(3) 若函数g (x ) =f (x -m ) +4m (m >0) 在区间[m -3, n ]上的值域为[-4,16],试求m 、n 应满足的条件. '(x ) =3x 2+2ax +b f 解:(1) ,
2
由题意得,1, -1是3x +2ax +b =0的两个根,解得,a =0, b =-3.
3
f (-2) =-4f (x ) =x -3x -2. c =-2再由可得.∴'(x ) =3x 2-3=3(x +1)(x -1) f (2) ,
''''
当x 0;当x =-1时,f (x ) =0;当-1
当x >1时,f (x ) >0.∴函数f (x ) 在区间(-∞, -1]上是增函数;
]上是减函数;在区间[1,+∞) 上是增函数。函数f (x ) 的极大值是f (-1) =0,极小值是f (1)=-4. 在区间[-1, 1
(3) 函数g (x ) 的图象是由f (x ) 的图象向右平移m 个单位,向上平移4m 个单位得到的, 所以,函数f (x ) 在区间[-3, n -m ]上的值域为[-4-4m ,16-4m ](m >0). 而f (-3) =-20,∴-4-4m =-20,即m =4.
于是,函数f (x ) 在区间[-3, n -4]上的值域为[-20, 0].
2,即3剟n
6.
令f (x ) =0得x =-1或x =2.由f (x ) 的单调性知,-1剟n -4综上所述,m 、n 应满足的条件是:m =4,且3剟n 3.设函数f (x ) =x (x -a )(x -b ) .
6.
(1)若f (x ) 的图象与直线5x -y -8=0相切,切点横坐标为2,且f (x ) 在x =1处取极值,求实数a , b 的值; (2)当b=1时,试证明:不论a 取何实数,函数f (x ) 总有两个不同的极值点.
2'f (x )=3x -2(a +b ) x +ab . 由题意f '(2)=5, f '(1)=0,代入上式,解之得:a=1,b=1. 解:(1)22
'令f (x ) =0得方程3x -2(a +1) x +a =0. ∆=4(a -a +1) >0, 故方程有两个不(2)当b=1时, 因
' '
x , x x
f (x ) >0;当x 1x 2时,f (x ) >0 当x
因此x 1是极大值点,x 2是极小值点.,当b=1时,不论a 取何实数,函数f (x ) 总有两个不同的极值点。 题型四:利用导数研究函数的图象
/
f (x ) 的图象如右图所示,则f (x )的图象只可能是( D ) 1.如右图:是f (x )的导函数,
' ' '
(A ) (B ) (C ) (D ) 2.函数
y =
13
x -4x +1的图像为3( A )
322x -6x +7=0在(0, 2) 内根的个数为 ( B ) 3.方程
A 、0 B 、1 C 、2 D 、3
题型五:利用单调性、极值、最值情况,求参数取值范围
1
f (x ) =-x 3+2ax 2-3a 2x +b , 0
31.设函数
' (1)求函数f (x ) 的单调区间、极值. (2)若当x ∈[a +1, a +2]时,恒有|f (x ) |≤a ,试确定a 的取值范围.
22
x =a , x 2=3a ''f (x ) =-x +4ax -3a 解:(1)=-(x -3a )(x -a ) ,令f (x ) =0得1
列表如下:
x (-∞,a ) a
(a ,3a ) 3a +
0 极大
(3a ,+∞) -
f '(x ) f (x )
- 0 极小
∴f (x ) 在(a ,3a )上单调递增,在(-∞,a )和(3a ,+∞)上单调递减
4
f 极小(x ) =b -a 3
3,x =3a 时,f 极小(x ) =b x =a 时,
22
''f (x ) =-x +4ax -3a (2)∵0
'=-(a +1) 2+4a (a +1) -3a 2=2a -1f min '=-(a +2) 2+4a (a +2) -3a 2=4a -4f Max ∴,
'|≤a |f '|≤a ,|f min '依题|f (x ) |≤a ⇔Max 即|2a -1|≤a ,|4a -4|≤a
44
≤a ≤1[,1) 解得5,又0
2
2.已知函数f (x )=x3+ax2+bx +c 在x =-3与x =1时都取得极值(1)求a 、b 的值与函数f (x )的单调区
间(2)若对x ∈〔-1,2〕,不等式f (x )
-
由f '(
21241
-a +b =0-
3)=93,f '(1)=3+2a +b =0得a =2,b =-2
f '(x
22
所以函数f (x )的递增区间是(-∞,-3)与(1,+∞),递减区间是(-3,1) 1222(2)f (x )=x3-2x2-2x +c ,x ∈〔-1,2〕,当x =-3时,f (x )=27+c
为极大值,而f (2)=2+c ,则f (2)=2+c 为最大值。 要使f (x )f (2)=2+c ,解得c 2 题型六:利用导数研究方程的根
13
1.已知平面向量a =(3, -1). b =(2, 2).
(1)若存在不同时为零的实数k 和t ,使x =a +(t2-3) b ,y =-ka +tb ,x ⊥y ,
试求函数关系式k=f(t) ;
(2) 据(1)的结论,讨论关于t 的方程f(t)-k=0的解的情况.
y x ⋅y 解:(1)∵x ⊥,∴=0 即[a +(t2-3) b ]·(-ka +tb )=0.
2 2
b =0 整理后得-k a +[t-k(t2-3)] a ⋅b + (t2-3)·
高考导数题型分析及解题方法
本知识单元考查题型与方法:
※※与切线相关问题(一设切点,二求导数=斜率=
y 2-y 1
,三代切点入切线、曲线联立方程求解);
x 2-x 1
※※其它问题(一求导数,二解f ' (x ) =0的根—若含字母分类讨论,三列3行n 列的表判单调区间和极值。结合以上所得解题。)
特别强调:恒成立问题转化为求新函数的最值。导函数中证明数列型不等式注意与原函数联系构造,一对多涉及到求和转化。 关注几点:
恒成立:(1)定义域任意x 有f (x ) >k,则f (x ) min >常数k ; (2)定义域任意x 有f (x )
恰成立:(1)对定义域内任意x 有f (x ) >g (x ) 恒成立,则【f (x )-g (x ) 】min >0, (2)若对定义域内任意x 有f (x )
能成立:(1)分别定义在[a,b]和[c,d]上的函数f (x ) 和g (x ) ,对任意的x 1∈[a , b ],存在x 2∈[c , d ],使得
f (x 1)
(2)分别定义在[a,b]和[c,d]上的函数f (x ) 和g (x ) ,对任意的x 1∈[a , b ],存在x 2∈[c , d ],使得f (x 1) >g (x 2) ,则f (x ) min >g (x ) min
一、考纲解读
考查知识题型:导数的概念,导数的几何意义,几种常见函数的导数;
两个函数的和、差、基本导数公式,利用导数研究函数的单调性和极值,函数的最大值和最小值;证明不等式、求参数范围等
二、热点题型分析
题型一:利用导数研究函数的极值、最值。
32
f (x ) =x -3x +2在区间[-1,1]上的最大值是 2 1.
2
2.已知函数y =f (x ) =x (x -c ) 在x =2处有极大值,则常数c = 6 ;
3.函数y =1+3x -x 有极小值 -1 , 极大值 3
题型二:利用导数几何意义求切线方程
3
(-1, -3)处的切线方程是 y =x -2 y =4x -x 1.曲线在点
4
2.若曲线f (x ) =x -x 在P 点处的切线平行于直线3x -y =0,则P 点的坐标为 (1,0)
3
4
y =x 3.若曲线的一条切线l 与直线x +4y -8=0垂直,则l 的方程为 4x -y -3=0
4.求下列直线的方程:
322
(1)曲线y =x +x +1在P(-1,1)处的切线; (2)曲线y =x 过点P(3,5)的切线;
解:(1)
点P (-1, 1) 在曲线y =x 3+x 2+1上, ∴y /=3x 2+2x ∴k =y /|x =-1=3-2=1
即x -y +2=0 所以切线方程为y -1=x +1 ,
2/
(2)显然点P (3,5)不在曲线上,所以可设切点为A (x 0, y 0) ,则y 0=x 0①又函数的导数为y =2x ,
所以过A (x 0, y 0) 点的切线的斜率为
k =y |x =x 0=2x 0
/
,又切线过A (x 0, y 0) 、P(3,5)点,所以有
2x 0=
y 0-5x 0-3
②,由①②联
⎧x 0=1⎧x 0=5⎨y =1 或 ⎨y =25
⎩0
立方程组得,⎩0,即切点为(1,1)时,切线斜率为k 1=2x 0=2; ;当切点为(5,25)时,切线斜 即y =2x -1 或y =10x -25 率为k 2=2x 0=10;所以所求的切线有两条,方程分别为y -1=2(x -1) 或y -25=10(x -5) ,
题型三:利用导数研究函数的单调性,极值、最值
32
f (x ) =x +ax +bx +c , 过曲线y =f (x ) 上的点P (1, f (1)) 的切线方程为y=3x+1 1.已知函数
(Ⅰ)若函数f (x ) 在x =-2处有极值,求f (x ) 的表达式; (Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,求函数y =f (x ) 在[-3,1]上的最大值; (Ⅲ)若函数y =f (x ) 在区间[-2,1]上单调递增,求实数b 的取值范围
322
解:(1)由f (x ) =x +ax +bx +c , 求导数得f '(x ) =3x +2ax +b .
'过y =f (x ) 上点P (1, f (1)) 的切线方程为: y -f (1) =f (1)(x -1), 即y -(a +b +c +1) =(3+2a +b )(x -1).
的切线方程为y =3x +1. 而过y =f (x ) 上P [1, f (1)]
⎧3+2a +b =3⎨
故⎩a -c =-3
⎧2a +b =0即⎨
⎩a -c =-3
① ②
'∵y =f (x ) 在x =-2时有极值, 故f (-2) =0, ∴-4a +b =-12 ③
232
'f (x ) =3x +4x -4=(3x -2)(x +2). f (x ) =x +2x -4x +5. 由①②③得 a=2,b=-4,c=5 ∴ (2)
2
-3≤x 0; 当-2≤x
3当
2
当0. ∴f (x ) 极大=f (-2) =133 又f (1) =4, ∴f (x ) 在[-3,1]上最大值是13。
2
'f (x )=3x +2ax +b , 由①知2a+b=0。 (3)y=f(x)在[-2,1]上单调递增,又
2''f (x ) f (x ) 3x -bx +b ≥0. 依题意在[-2,1]上恒有≥0,即
x =
①当
b
≥1时, f '(x ) min =f '(1) =3-b +b >0, ∴b ≥66; b
≤-2时, f '(x ) min =f '(-2) =12+2b +b ≥0, ∴b ∈φ6;
x =
②当
612b -b 2-2≤≤1时, f '(x ) min =≥0, 则0≤b ≤6.
b 12③当
综上所述,参数b 的取值范围是[0, +∞)
32
f (x ) =x +ax +bx +c 在x =1和x =-1时取极值,且f (-2) =-4. 2.已知三次函数
(1) 求函数y =f (x ) 的表达式; (2) 求函数y =f (x ) 的单调区间和极值;
(3) 若函数g (x ) =f (x -m ) +4m (m >0) 在区间[m -3, n ]上的值域为[-4,16],试求m 、n 应满足的条件. '(x ) =3x 2+2ax +b f 解:(1) ,
2
由题意得,1, -1是3x +2ax +b =0的两个根,解得,a =0, b =-3.
3
f (-2) =-4f (x ) =x -3x -2. c =-2再由可得.∴'(x ) =3x 2-3=3(x +1)(x -1) f (2) ,
''''
当x 0;当x =-1时,f (x ) =0;当-1
当x >1时,f (x ) >0.∴函数f (x ) 在区间(-∞, -1]上是增函数;
]上是减函数;在区间[1,+∞) 上是增函数。函数f (x ) 的极大值是f (-1) =0,极小值是f (1)=-4. 在区间[-1, 1
(3) 函数g (x ) 的图象是由f (x ) 的图象向右平移m 个单位,向上平移4m 个单位得到的, 所以,函数f (x ) 在区间[-3, n -m ]上的值域为[-4-4m ,16-4m ](m >0). 而f (-3) =-20,∴-4-4m =-20,即m =4.
于是,函数f (x ) 在区间[-3, n -4]上的值域为[-20, 0].
2,即3剟n
6.
令f (x ) =0得x =-1或x =2.由f (x ) 的单调性知,-1剟n -4综上所述,m 、n 应满足的条件是:m =4,且3剟n 3.设函数f (x ) =x (x -a )(x -b ) .
6.
(1)若f (x ) 的图象与直线5x -y -8=0相切,切点横坐标为2,且f (x ) 在x =1处取极值,求实数a , b 的值; (2)当b=1时,试证明:不论a 取何实数,函数f (x ) 总有两个不同的极值点.
2'f (x )=3x -2(a +b ) x +ab . 由题意f '(2)=5, f '(1)=0,代入上式,解之得:a=1,b=1. 解:(1)22
'令f (x ) =0得方程3x -2(a +1) x +a =0. ∆=4(a -a +1) >0, 故方程有两个不(2)当b=1时, 因
' '
x , x x
f (x ) >0;当x 1x 2时,f (x ) >0 当x
因此x 1是极大值点,x 2是极小值点.,当b=1时,不论a 取何实数,函数f (x ) 总有两个不同的极值点。 题型四:利用导数研究函数的图象
/
f (x ) 的图象如右图所示,则f (x )的图象只可能是( D ) 1.如右图:是f (x )的导函数,
' ' '
(A ) (B ) (C ) (D ) 2.函数
y =
13
x -4x +1的图像为3( A )
322x -6x +7=0在(0, 2) 内根的个数为 ( B ) 3.方程
A 、0 B 、1 C 、2 D 、3
题型五:利用单调性、极值、最值情况,求参数取值范围
1
f (x ) =-x 3+2ax 2-3a 2x +b , 0
31.设函数
' (1)求函数f (x ) 的单调区间、极值. (2)若当x ∈[a +1, a +2]时,恒有|f (x ) |≤a ,试确定a 的取值范围.
22
x =a , x 2=3a ''f (x ) =-x +4ax -3a 解:(1)=-(x -3a )(x -a ) ,令f (x ) =0得1
列表如下:
x (-∞,a ) a
(a ,3a ) 3a +
0 极大
(3a ,+∞) -
f '(x ) f (x )
- 0 极小
∴f (x ) 在(a ,3a )上单调递增,在(-∞,a )和(3a ,+∞)上单调递减
4
f 极小(x ) =b -a 3
3,x =3a 时,f 极小(x ) =b x =a 时,
22
''f (x ) =-x +4ax -3a (2)∵0
'=-(a +1) 2+4a (a +1) -3a 2=2a -1f min '=-(a +2) 2+4a (a +2) -3a 2=4a -4f Max ∴,
'|≤a |f '|≤a ,|f min '依题|f (x ) |≤a ⇔Max 即|2a -1|≤a ,|4a -4|≤a
44
≤a ≤1[,1) 解得5,又0
2
2.已知函数f (x )=x3+ax2+bx +c 在x =-3与x =1时都取得极值(1)求a 、b 的值与函数f (x )的单调区
间(2)若对x ∈〔-1,2〕,不等式f (x )
-
由f '(
21241
-a +b =0-
3)=93,f '(1)=3+2a +b =0得a =2,b =-2
f '(x
22
所以函数f (x )的递增区间是(-∞,-3)与(1,+∞),递减区间是(-3,1) 1222(2)f (x )=x3-2x2-2x +c ,x ∈〔-1,2〕,当x =-3时,f (x )=27+c
为极大值,而f (2)=2+c ,则f (2)=2+c 为最大值。 要使f (x )f (2)=2+c ,解得c 2 题型六:利用导数研究方程的根
13
1.已知平面向量a =(3, -1). b =(2, 2).
(1)若存在不同时为零的实数k 和t ,使x =a +(t2-3) b ,y =-ka +tb ,x ⊥y ,
试求函数关系式k=f(t) ;
(2) 据(1)的结论,讨论关于t 的方程f(t)-k=0的解的情况.
y x ⋅y 解:(1)∵x ⊥,∴=0 即[a +(t2-3) b ]·(-ka +tb )=0.
2 2
b =0 整理后得-k a +[t-k(t2-3)] a ⋅b + (t2-3)·