全国卷高考导数知识点归纳应用(3)

2019-06-17 11:17

|f(?1)?f(?2)|?1成立,求a的取值范围.

解:(1)∵f?(x)?(2x?a)ex?(x2?ax?b)ex?[x2?(2?a)x?(a?b)]ex

当a?2,b??2时,f(x)?(x2?2x?2)ex,则f'(x)?(x2?4x)ex.

令f'(x)?0得(x2?4x)ex?0,∵ex?0,∴x2?4x?0,解得x1??4,x2?0 ∵当x?(??,?4)时,f'(x)?0,

当x?(?4,0)时f'(x)?0,当x?(0,??)时f'(x)?0 ∴当x??4时,函数f(x)有极大值,f(x)极大=6, e4当x?0时,函数f(x)有极小值,f(x)极小??2. (2)由(1)知f?(x)?[x2?(2?a)x?(a?b)]ex ∵x?1是函数f(x)的一个极值点 ∴f?(1)?0 即e[1?(2?a)?(a?b)]?0,解得b??3?2a

则f?(x)?ex[x2?(2?a)x?(?3?a)]=ex(x?1)[x?(3?a)] 令f?(x)?0,得x1?1或x2??3?a

∵x?1是极值点,∴?3?a?1,即a??4 .

当?3?a?1即a??4时,由f?(x)?0得x?(?3?a,??)或x?(??,1) 由f?(x)?0得x?(1,?3?a)

当?3?a?1即a??4时,由f?(x)?0得x?(1,??)或x?(??,?3?a) 由f?(x)?0得x?(?3?a,1). 综上可知:

当a??4时,单调递增区间为(??,1)和(?3?a,??),递减区间为(1,?3?a) 当a??4时,单调递增区间为(??,?3?a)和(1,??),递减区间为(?3?a,1)。 (3)由2)知:当a>0时,f(x)在区间(0,1)上的单调递减, 在区间(1,4)上单调递增,

∴函数f(x)在区间[0,4]上的最小值为f(1)??(a?2)e 又∵f(0)?bex??(2a?3)?0,f(4)?(2a?13)e4?0,

∴函数f(x)在区间[0,4]上的值域是[f(1),f(4)],即[?(a?2)e,(2a?13)e4]]

又g(x)?(a2?14)ex?4在区间[0,4]上是增函数, 且它在区间[0,4]上的值域是[(a2?14)e4,(a2?14)e8].

∵(a2?14)e4-(2a?13)e4=(a2?2a?1)e4=(a?1)2e4?0, ∴存在?1,?2?[0,4]使得|f(?1)?f(?2)|?1成立只须

(a2?14)e4-(2a?13)e4<1?(a?1)2e4?1?(a?1)2?111?1??a?1?.. e4e2e2

13. (2010山东,两边分求,最小值与最大值) 已知函数f(x)?lnx?ax?⑴当a≤1?a?1(a?R). x1时,讨论f(x)的单调性; 211

⑵设g(x)?x2?2bx?4.当a?1时,若对任意x1?(0,2),存在x2??1,2?,使f(x1)≥g(x2),4求实数b取值范围.

解:本题将导数、二次函数、不等式知识有机的结合在一起,考查了利用导数研究函数的单调性、利用导数求函数的最值以及二次函数的最值问题,考查了同学们分类讨论的数学思想以及解不等式的能力;考查了学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力. (1)直接利用函数与导数的关系讨论函数的单调性;(2)利用导数求出f(x)的最小值、利用二次函数知识或分离常数法求出g(x)在闭区间[1,2]上的最大值,然后解不等式求参数.

1?ala?1?ax2?x?a?1?1(x?0),f?(x)??a?2?⑴f(x)?lnx?ax?(x?0) 2xxxx令h(x)?ax2?x?1?a(x?0)

①当a?0时,h(x)??x?1(x?0),当x?(0,1),h(x)?0,f?(x)?0,函数f(x)单调递减;当x?(1,??),h(x)?0,f?(x)?0,函数f(x)单调递增.

1②当a?0时,由f?(x)?0,即ax2?x?1?a?0,解得x1?1,x2??1.

a1当a?时x1?x2,h(x)?0恒成立,此时f?(x)?0,函数f(x)单调递减;

211当0?a?时,?1?1?0,x?(0,1)时h(x)?0,f?(x)?0,函数f(x)单调递减;

2a1x?(1,?1)时,h(x)?0,f?(x)?0,函数f(x)单调递增;

a1x?(?1,??)时,h(x)?0,f?(x)?0,函数f(x)单调递减.

a1当a?0时?1?0,当x?(0,1),h(x)?0,f?(x)?0,函数f(x)单调递减;

a当x?(1,??),h(x)?0,f?(x)?0,函数f(x)单调递增.

综上所述:当a?0时,函数f(x)在(0,1)单调递减,(1,??)单调递增;

1当a?时x1?x2,h(x)?0恒成立,此时f?(x)?0,函数f(x)在(0,??)单调递减;

2111当0?a?时,函数f(x)在(0,1)递减,(1,?1)递增,(?1,??)递减.

2aa1⑵当a?时,f(x)在(0,1)上是减函数,在(1,2)上是增函数,所以对任意x1?(0,2),

41有f(x1)≥f(1)??,

21又已知存在x2??1,2?,使f(x1)?g(x2),所以??g(x2),x2??1,2?,(※)

2又g(x)?(x?b)2?4?b2,x?[1,2]

当b?1时,g(x)min?g(1)?5?2b?0与(※)矛盾;

当b??1,2?时,g(x)min?g(1)?4?b?0也与(※)矛盾;

2 12

当b?2时,g(x)min?g(2)?8?4b??综上,实数b的取值范围是[117,b?. 2817,??). 81?a?1. 14. 设函数f(x)?lnx?ax?x(Ⅰ)当a?1时,过原点的直线与函数f(x)的图象相切于点P,求点P的坐标;

1(Ⅱ)当0?a?时,求函数f(x)的单调区间;

2152(Ⅲ)当a?时,设函数g(x)?x?2bx?,若对于?x1?(0,e],?x2?[0,1]

312使f(x1)≥g(x2)成立,求实数b的取值范围.(e是自然对数的底,e?3?1)

11?a解:函数f(x)的定义域为(0,??),f?(x)??a?2

xx(Ⅰ)设点P(x0,y0)(x0?0),当a?1时,f(x)?lnx?x?1,则y0?lnx0?x0?1,

11lnx0?x0?1f?(x)??1,∴f?(x0)??1?

xx0x0解得x0?e2,故点P 的坐标为(e2,1?e2)

?ax?ax?a?1(x?1)(ax?1?a)????x2x2x211?a?1?0 ∵0?a? ∴

2a1?a1?a∴当0?x?1,或x?时f?(x)?0,当1?x?时,f?(x)?0

aa11?a); 故当0?a?时,函数f(x)的单调递增区间为(1,2a1?a,??) 单调递减区间为(0,1),(a1x2?1由(Ⅱ)可知函数f(x)在(Ⅲ)当a?时,f(x)?lnx??(0,1)上是减函数,

333x2e2(1,2)上为增函数,在(2,e]上为减函数,且f(1)??,f(e)??? 在

333e2?e2?2e3?(e?1)22?∵f(e)?f(1)?,又e?3?1,∴(e?1)?3,

3e3e2∴f(e)?f(1),故函数f(x)在(0,e]上的最小值为?

3若对于?x1?(0,e],?x2?[0,1]使f(x1)≥g(x2)成立?g(x)在[0,1]上的最小值不大于

2f(x)在(0,e]上的最小值?(*)

3(Ⅱ)f?(x)?2a(x?1)(x?1?a)a

13

又g(x)?x?2bx?255?(x?b)2?b2?,x?[0,1] 121252??与(*)矛盾 123①当b?0时,g(x)在[0,1]上为增函数,[g(x)]min?g(0)??②当0?b?1时,[g(x)]min?g(b)??b?由?b?225, 12

521??及0?b?1得,?b?1 1232③当b?1时,g(x)在[0,1]上为减函数,

7172[g(x)]min?g(1)??2b????,此时b?1

121231??)综上,b的取值范围是[, 2

15. (2010山东,两边分求,最小值与最大值) 已知函数f(x)?xlnx,g(x)??x2?ax?3. ⑴求f(x)在[t,t?2](t?0)上的最小值;

⑵若存在x??,e?(e是常数,e=2.71828???)使不等式2f(x)?g(x)成立,求实数a的取

e值范围;

⑶证明对一切x?(0,??),都有lnx?解:⑴

?1???12?成立. exex

所以f?x?min⑵由题意知

1?1? 0?t???ee??

1?tInt t??e? 14

32xInx??x2?ax?3,则a?2Inx?x?,x323?x?3??x?1??设h?x??2Inx?x??x?0?则h?x???1?2?xxxx2?1?当x??,1?时,h??x??0,h?x?单调递减;?e?当x??1,e?时,h??x??0,h?x?单调递增;

??1???1?所以h?x?max?max?h??,h(e)?,因为存在x??,e?,使2f?x??g?x?成立,?e???e??所以a?h?x?max,113h()??2??3e,h(e)?2?e? eee11而h()?h(e),故a??3e?2

eex2(Ⅲ) 等价证明xInx?x??x??0,????

ee由⑴知

f?x??xInx?x??0,????的最小值是-1e1当且仅当x?取到,

ex21?x设??x??x??x??0,????,则???x??x,eee1易得??x?max???1???,当且仅当x?1时取到,e

x2从而对一切x??0,???都有xInx?x?成立,ee12即Inx?x?对一切x??0,???成立.

eex

16. (最值应用) 设函数f(x)?px?⑴求p与q的关系;

⑵若f(x)在其定义域内为单调函数,求p的取值范围; ⑶设g(x)?围.

解:(1)由题意得f(e)?pe?qp?2lnx,且f(e)?qe??2,其中e是自然对数的底数. xe2e,若在?1,e?上至少存在一点x0,使得f(x0)>g(x0)成立,求实数p的取值范xqp1?2lne?qe??2?(p?q)(e?)?0 eee15


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