2021年高考数学大二轮专题复习:函数与导数之导数及其应用
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1、专题二专题二 函数与导数函数与导数 第二编 讲专题 第第2 2讲讲 导数及其应用导数及其应用 考情研析 1.导数的几何意义和运算是导数应用的基础,是高考的 一个热点 2.利用导数解决函数的单调性与极值(最值)问题是高考的常见 题型 1 核心知识回顾核心知识回顾 PART ONE 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 1.导数的几何意义 (1)函数 yf(x)在 就是曲线 yf(x)在点(x0, f(x0) 处切线的斜率,即 k (2)曲线 yf(x)在点(x0,f(x0)处的切线方程为 01xx0处的导数 f(x0) 02f(x0) 03y
2、f(x0)f(x0)(xx0) 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 2函数的单调性 (1)在某个区间(a,b)内,如果 ,那么函数 yf(x)在 这个区间内 (2)利用导数求函数 f(x)的单调区间的一般步骤: 确定函数 ; 求 ; 在函数 f(x)的定义域内 ; 根据的结果确定函数 f(x)的 01f(x)0(f(x)0 或 f(x)0 时, f(x)x ln x1,则曲线 yf(x)在 x1 处的切线方程为( ) Ayx Byx2 Cyx Dyx2 答案 A 解析 当 x0 时,f(x)f(x)x ln (x)1,f(1)1,f(x)
3、 ln (x)1,f(1)1,所以曲线 yf(x)在 x1 处的切线方程为 y 1(x1),即 yx,故选 A. 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 (2)(多选)(2020 辽宁省大连市模拟)若点 A(x1,y1),B(x2,y2)(x11 的图象上任意两点,且函数 f(x)在点 A 和点 B 处的切线互相垂直,则下 列结论正确的是( ) Ax10 B0x11,可得 0x11,故 A,B 错误;由x2 x1 ex1 x1 ,设 g(x)e x x (0x1), 可得 g(x)e x(x1) x2 , 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探
4、究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 在 x(0,1,g(x)0,可得 g(x)在(0,1上单调递减,可得 g(x)有最 小值 g(1)e,故 C 正确;x1x2x1ex1,设 h(x)xex(00,即 h(x)在(0,1上单调递增,可得 h(x)有最大值 e,故 D 正确故 选 CD. 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 (3)已知曲线 y 1 3 x3 4 3 ,则曲线在点 P(2,4)处的切线方程为 _; 曲线过点 P(2, 4)的切线方程为_ 4xy40 4xy40 或 xy20 核心知识回顾核心知识回顾 热点考
5、向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 解析 P(2,4)在曲线 y1 3x 34 3上,yx 2, 在点 P(2, 4)处的切线的斜率为 y|x24.曲线在点 P(2, 4)处的切线 方程为 y44(x2),即 4xy40. 设曲线 y1 3x 34 3与过点 P(2,4)的切线相切于点 A x0,1 3x 3 04 3 ,则切 线的斜率为 y|xx0 x2 0. 切线方程为 y 1 3x 3 04 3 x2 0(xx0), 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 即 yx2 0 x2 3x 3 04 3. 点 P(2,
6、4)在切线上,42x2 02 3x 3 04 3,即 x 3 03x 2 040,x 3 0 x 2 0 4x2 040,x 2 0(x01)4(x01)(x01)0, (x01)(x02)20, 解得 x01 或 x02, 故所求的切线方程为 xy 20 或 4xy40. 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 函数在某点的导数值就是对应曲线在该点处切线的斜率, 这是导数的几 何意义,所以与导数有关的问题常涉及求导数、求斜率、求切点坐标、求切 线方程、求参数值等注意切点既在原函数的图象上又在切线上这一条件的 应用 核心知识回顾核心知识回顾
7、热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 1设直线 y1 2xb 是曲线 yln x(x0)的一条切线,则实数 b 的值为 ( ) Aln 21 Bln 22 C2ln 21 D2ln 22 答案 A 解析 设切点坐标为(x0,ln x0),则 1 x0 1 2,即 x02,切点坐标为(2, ln 2),又切点在直线 y1 2xb 上,ln 21b,即 bln 21. 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 2若点 P 是函数 f(x)x2ln x 上任意一点,则 P 到直线 xy20 的最小距离为( ) A 2 2
8、B 2 C1 2 D3 答案 B 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 解析 由 f(x)2x1 x1 得 x1(负值舍去), 故曲线 f(x)x 2ln x 上切 线斜率为 1 的切点是(1,1),所以点 P 到直线 xy20 的最小距离为 |112| 2 2,故选 B. 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 3(2020 湖南省雅礼中学高三 5 月质检)已知奇函数 f(x)的定义域为 R, 且当 x0 时,f(x)ln (13x),则曲线 yf(x)在点(1,f(1)处的切线斜率为
9、_ 答案 3 4 解析 由题意得,奇函数 f(x)的图象关于原点对称,f(1)f(1). 当 x4 恒成立,则 a 的取值范围为( ) A4,) B(4,) C(,4 D(,4) 答案 A 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 解 析 令g(x) f(x) 4x , 因 为 f(x1)f(x2) x1x2 4 , 所 以 g(x1)g(x2) x1x2 0,即 g(x)在(0,)上单调递增,故 g(x)xa x40 在(0,)上恒成立,即 a4xx2,令 h(x)4xx2,x(0,),则 h(x) 4xx2h(2)4,h(x)max4,即
10、a 的取值范围为4,). 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 (3)(2020 海南省高三阶段性测试)定义在 R 上的函数 f(x)的导函数为 f(x),若 f(x)e8xf(3x2)的解集是( ) A 1 2, B ,1 2 C 1 2,1 D 1,1 2 答案 A 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 解析 因为f(x)2f(x), 所以e2xf(x)2e2xf(x)0.令g(x)f(x) e2x , 则g(x) e2xf(x)2e2xf(x) (e2x)2 e8xf(3x2)的解
11、集等价于 g(x)g(3x2)的解集,所以有x1 2. 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 (1)大多数试题中确定函数的单调性需要分类讨论, 讨论的标准是导数的 零点在定义域内的分布情况,根据导数的零点把定义域划分为若干区间,在 各个区间上确定导数值的符号 (2)研究函数单调性时要注意函数的定义域, 要从函数本身确定函数定义 域,不要求导后从导数上确定函数的定义域 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 1函数 f(x)exex,xR 的单调递增区间是( ) A(0,) B(,0) C(
12、,1) D(1,) 答案 D 解析 由题意知,f(x)exe,令 f(x)0,解得 x1,故选 D. 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 2(2020 河北省邯郸市一模)已知定义域为 R 的函数 f(x)满足 f 1 2 1 2,f (x)4x0,其中 f(x)为 f(x)的导函数,则不等式 f(sin x)cos 2x0 的解集 为( ) A 32k, 32k ,kZ B 62k, 62k ,kZ C 32k, 2 3 2k ,kZ D 62k, 5 6 2k ,kZ 答案 D 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真
13、题VS押题押题 专题作业专题作业 解析 令 g(x)f(x)2x21,则 g(x)f(x)4x0,故 g(x)在 R 上单调 递增又 f(sin x)cos 2xf(sinx)2sin2x1,且 g 1 2 0,故原不等式可转 化为 g(sinx)g 1 2 ,所以 sin x1 2,解得 62kx 5 6 2k,kZ. 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 3设 f(x)1 3x 31 2x 22ax.若 f(x)在 2 3, 上存在单调递增区间,则 a 的取值范围为_ 答案 a1 9 解析 由 f(x)x2x2a x1 2 21 42a
14、,当 x 2 3, 时,f (x)的最大值为 f 2 3 2 92a; 令 2 92a0, 得 a 1 9, 所以, 当 a 1 9时, f(x)在 2 3, 上存在单调递增区间. 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 考向 3 利用导数研究函数的极值、最值 例 3 (1)已知函数 f(x)xex1 3ax 31 2ax 2 有三个极值点,则 a 的取值范 围是( ) A(0,e) B 0,1 e C(e,) D 1 e, 答案 C 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 解析 由题意,函
15、数的导数 f(x)exxexax2ax,若函数 f(x)xex 1 3ax 31 2ax 2 有三个极值点,等价于 f(x)exxexax2ax0 有三个不同的 实根(1x)exax(x1)0,即(x1)(exax)0,则 x1,所以 exax 0 有两个不等于1 的根,则 ae x x .设 h(x)e x x ,则 h(x)e xxex x2 ex(x1) x2 ,则由 h(x)0 得 x1,由 h(x)0 得 x1 且 x0,则当 x1 时,h(x)取得极小值 h(1)e,当 xx2x3 Bx2x1x3 Cx3x1x2 Dx3x2x1 答案 A 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点
16、考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 解析 f(x)exx1 x在(0,)上单调递增,且 f 1 2 e 1 2 3 20, f 1 4 e 1 4 15 4 0,g 1 4 e 1 4 1 420g(x2),且 g(x)单调递增, x1x2.由 h(x)1ln x 2x2 0 可得 xe,h(x)在(0,e)上单调递增,在(e, )上单调递减,h(x)maxh(e) 1 2e,即 x3 1 2ex2x3. 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 (3)(2020 新疆乌鲁木齐三模)已知 f(x)exa ln x2a(a0). 当
17、 ae 时,求 f(x)的单调区间; 解 当 ae 时,f(x)exeln x2e,f(x)exe x,显然 f(1)0, f(x)ex e x20,f(x)在(0,)上是增函数, 当 0 x1 时,f(x)1 时,f(x)f(1)0, f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,)上单调递增 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 设 x0是 f(x)的极小值点,求 f(x0)的最大值 解 由 f(x)exa x,且 f(x)e xa x20, f(x)在(0,)上单调递增, 又当 x0 时,f(x),当 x时,f(x), 存在 x0满足 f(
18、x0)0,即 ex0 a x0,则 x0 是 f(x)的极小值点, f(x0)ex0a ln x02aex0 x0 ex0ln x02x0 ex0ex0 (1x0ln x02x0), 令 g(x)ex(1x ln x2x), 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 则 g(x)ex(1x ln x2xln x12) ex(x1)(ln x2), x0,由 g(x)0 得 xe2, g(x)maxg(e2)ee 2 故 f(x0)的最大值是 g(e2)ee 2 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专
19、题作业 (1)求函数的极值需先研究函数的单调性, 导函数由正变负的零点是原函 数的极大值点,导函数由负变正的零点是原函数的极小值点 (2)函数的极值的重要应用是研究函数对应方程的根(或函数零点),求解 此类问题时可画出函数草图,结合图形分析 (3)求函数 yf(x)在a,b上的最值需先研究函数极值,函数的最值点必 在以下各点中取到:区间的端点、极值点或导数不存在的点 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 1 已知函数 f(x)x33x29x1, 若 f(x)在区间k, 2上的最大值为 28, 则实数 k 的取值范围为( ) A3,) B(3
20、,) C(,3) D(,3 答案 D 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 解析 由题意知 f(x)3x26x9,令 f(x)0,解得 x1 或 x3, 所以 f(x),f(x)随 x 的变化情况如下表: x (,3) 3 (3,1) 1 (1,) f(x) 0 0 f(x) 单调递增 极大值 单调递减 极小值 单调递增 又 f(3)28,f(1)4,f(2)3,f(x)在区间k,2上的最大值为 28, 所以 k3. 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 2(2020 山东省青岛市一模)
21、已知函数 f(x) 3x9,x0, xex,x0 (e2.718 为自然对数的底数),若 f(x)的零点为 ,极值点为 ,则 ( ) A1 B. 0 C. 1 D2 答案 C 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 解析 f(x) 3x9,x0, xex,x0, 当 x0 时,令 f(x)0,即 3x90,解得 x2; 当 x0 时, f(x)xex0 恒成立, f(x)的零点为 2.又当 x0 时, f(x) 3x9 为增函数,故在0,)上无极值点;当 x0 时,f(x)xex,f(x) (1x)ex,当 x1 时,f(x)1 时,f(x)
22、0,x1 时, f(x)取到极小值,即 f(x)的极值点 1,211.故选 C. 核心知识回顾核心知识回顾 热点考向探究热点考向探究 真题真题VS押题押题 专题作业专题作业 3(1)已知函数 f(x)1ln x x ,若函数 f(x)在区间 a,a1 2 上存在极值, 则正实数 a 的取值范围为_; 答案 (1) 1 2,1 解析 (1)函数 f(x)的定义域为(0,),f(x)11ln x x2 ln x x2 .令 f(x)0,得 x1,当 x(0,1)时,f(x)0,f(x)在(0,1)上单调递增;当 x(1,)时,f(x)0,f(x)在(1,)上单调递减所以 x1 为 f(x) 的极大
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