面对高考《函数、不等式、导数》的综合问题分析(2)

2019-05-18 22:32

6

则 g?(t)?6t2?6at

当t变化时,g(t),g?(t)变化情况如下表:

?6t(t?a).

t g?(t) (??,0) 0 0 极大值(0,a) a 0 极小值(a,??) ? ? ? g(t) ? a?b ? b?f(a) ? 由g(t)的单调性,当极大值a?b?0或极小值b?f(a)?0时,方程g(t)?0最多有一个实数根;

当a?b?0时,解方程g(t)?0得t?0,t?的实数根;

a当b?f(a)?0时,解方程g(t)?0得t??,t?a,即方程g(t)?0只有两个

23a,即方程g(t)?0只有两个相异2相异的实数根.

综上,如果过(a,b)可作曲线y?f(x)三条切线,即g(t)?0有三个相异的实

?a?b?0,数根,则?

?b?f(a)?0.即 ?a?b?f(a).

例9、(2007菏泽模拟)已知函数f(x)?x2(ax?b)(a,b?R)在x?2时有极值,其图象在点(1,f(1))处的切线与直线3x?y?0平行.

(1)求a、b的值;(2)求函数f(x)的单调区间. 解:(1)?f(x)?x(ax?b)?ax?bx, ?f(x)?3ax?2bx.由已知可得,

'2232 7

?f'(2)?0?12a?4b?0?a?1???? ?' ?3a?2b??3?b??3?f(1)?0(2)由(1)得f'(x)?3x2?6x?3x(x?2).

由f'(x)?0,可得x?0或x?2. 当x?(??,0)时,f'(x)?0, 当x?(0,2)时,f'(x)?0,

当x?(2,??)时,f'(x)?0.

?f(x)的单调区间为(??,0)和(2,??);单调减区间为(0,2).

12

ax+bx,a≠0. 设函数f(x)的图象C1与2函数g(x)图象C2交于点P、Q,过线段PQ的中点作x轴的垂线分别交C1,C2于点M、N,证明C1在点M处的切线与C2在点N处的切线不平行. 证法一 设点P、Q的坐标分别是(x1, y1),(x2, y2),0

例10、已知函数f(x)=lnx,g(x)=

则点M、N的横坐标为x?x1?x2, 2 C1在点M处的切线斜率为k1?12|x1?x2?, x?xx1?x22x1?x2?2 C2在点N处的切线斜率为k2?ax?b|x?a(x1?x2)?b. 2 假设C1在点M处的切线与C2在点N处的切线平行,则k1=k2. 即

a(x1?x2)2??b,则

x1?x222(x2?x1)a2a2a?(x2?x12)?b(x2?x1)?(x2?bx2)?(x12?bx1)

x1?x2222 =y2?y1?lnx2?lnx1.

所以lnx2?x12(x2?1)x1x2(t?1),t?1.① . 设t?2,则lnt?x21?tx11?x1 8

2(t?1)14(t?1)2,t?1.则r?(t)??令r(t)?lnt??. 221?tt(t?1)t(t?1)因为t?1时,r?(t)?0,所以r(t)在[1,??)上单调递增. 故r(t)?r(1)?0.

2(t?1). 这与①矛盾,假设不成立. 1?t故C1在点M处的切线与C2在点N处的切线不平行.

则lnt?证法二:同证法一得(x2?x1)(lnx2?lnx1)?2(x2?x1).

因为x1?0,所以(x2xx?1)ln2?2(2?1). x1x1x1

令t?x2,得(t?1)lnt?2(t?1),t?1. ② x11令r(t)?(t?1)lnt?2(t?1),t?1,则r?(t)?lnt??1.

t111t?11因为(lnt?)???2?2,所以t?1时,(lnt?)??0./

ttttt11故lnt?在[1,+?)上单调递增.从而lnt??1?0,即r?(t)?0.

tt于是r(t)在[1,+?)上单调递增.

故r(t)?r(1)?0.即(t?1)lnt?2(t?1).这与②矛盾,假设不成立.

故C1在点M处的切线与C2在点N处的切线不平行。

点评:本题涉及对数曲线的切线,无法用传统的二次方程根的判别式来求解,虽然曲线C2切线可用判别式来求解,但过程烦琐,运算量大且容易出错,导数的几何意义为这类问题的解决提供了新方法、新途径。涉及到曲线的切线尤其是三次或三次以上的曲线与对数曲线、指数曲线等曲线的切线和公切线问题(如2003年全国文科18题),也是近年来各省市新高考中经常出现的一种题型。在这类问题中,我们不但要运用导数的几何意义,还常常用两直线位置关系来构建方程。这类问题具有立意新、结构新、方法新、难度适中等特点,所以在高考中考查力度逐步加大,对此在复习中应引起重视.

3 运用导数解决与函数单调性有关的问题

例11、已知函数

y?xf?(x)的图象如右图所示(其中f?(x)

yy=xf'(x)1-1o1x-1 9

y21-2-1-2A

oy21123xy4oy42-1-212x-22o1x-2o2xB C D

是函数f(x)的导函数),下面四个图象中y?f(x)的图象大致是(C) 解:当x?(??,?1)时,x<0,由右图可知xf'(x)?0?f'(x)?0,

∴f(x)在(??,?1)为增函数。同理可得在(?1,0)f'(x)?0,即f(x)在(-1,0)为减函数.故选c

点评:本题考查了运用导数的符号判断函数单调性的知识及数形结合、分类讨论的数学思想.导数的符号决定原函数的单调性,即

若x?(a,b)时,f'(x)?0?f(x)在(a,b)上单调递增.若x?(a,b)时,f'(x)<0?f(x)在(a,b)上单调递减.

所以解答此题的关键是判断导数在各区间上的符号。需要注意的是f'(x)?0是

f(x)为增函数的充分不必要条件.

例12、(海南文 19)设函数f(x)?ln(2x?3)?x2 (Ⅰ)讨论f(x)的单调性;

?31?(Ⅱ)求f(x)在区间??,?的最大值和最小值.

?44??3?解:f(x)的定义域为??,?∞?.

?2?24x2?6x?22(2x?1)(x?1)?2x??(Ⅰ)f?(x)?. 2x?32x?32x?3当?3?x??1时,f?(x)?0;??x?当?1211时,f?(x)?0;当x??时,f?(x)?0. 221??3??1??从而,f(x)分别在区间??,?1?,??,?∞?单调增加,在区间??1,??单调

2??2??2?? 10

减少.

?31?(Ⅱ)由(Ⅰ)知f(x)在区间??,?的最小值为

?44??3?又f?????4?1?1?f????ln2?.

4?2?3971311?49??1?f???ln??ln??ln???1?ln??0.

216216722?6??4?7?1?1f????ln.

2?4?16?31?所以f(x)在区间??,?的最大值为

?44?

例13、(2003天津19) 设a?0,求函数f(x)?x?ln(x?a)(x?(0,??)的单调区间.

本小题主要考查导数的概念和计算,应用导数研究函数性质的方法及推理和运算能力. 满分12分.

解:f?(x)?1?1(x?0).

2xx?a当a?0,x?0时 f?(x)?0?x2?(2a?4)x?a2?0.

f?(x)?0?x2?(2a?4)x?a2?0

(i)当a?1时,对所有x?0,有x2?(2a?4)?a2?0. 即f?(x)?0,此时f(x)在(0,??)内单调递增.

(ii)当a?1时,对x?1,有x2?(2a?4)x?a2?0,

即f?(x)?0,此时f(x)在(0,1)内单调递增,又知函数f(x)在x=1处连续,因此,

函数f(x)在(0,+?)内单调递增

(iii)当0?a?1时,令f?(x)?0,即x2?(2a?4)x?a2?0. 解得x?2?a?21?a,或x?2?a?21?a.

因此,函数f(x)在区间(0,2?a?21?a)内单调递增,在区间

(2?a?21?a,??) 内也单调递增.

令f?(x)?0,即x2?(2a?4)x?a2?0,


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