1、1.导数的运算及几何意义(1)函数f(x)在xx0处的导数f(x0) ,f(x) .(2)导数的几何意义:曲线yf(x)在点(x0,f(x0)处的切线斜率等于f(x0),其切线方程为yf(x0)f(x0)(xx0).(3)函数的求导公式:(C)0,(xn)nxn1,(sin x)cos x,(cos x)sin x,(ax)axln a,(ex)ex,(logax),(ln x).(4)导数的四则运算法则:f(x)g(x)f(x)g(x),f(x)g(x)f(x)g(x)f(x)g(x),(g(x)0).2.导数的应用(1)函数的单调性:在区间(a,b)内,f(x)0,则f(x)递增;f(x)
2、0,则f(x)递减.(2)函数的极值:f(x0)0,在x0附近,从左到右,f(x)的符号由正到负,f(x0)为极大值;由负到正,f(x0)为极小值.(3)函数的最值:闭区间a,b上图象连续不断的函数yf(x),最值在极值点或区间端点处取得,最大的为最大值,最小的为最小值.(4)生活中的优化问题(导数的实际应用).3.定积分概念、运算和应用题型一解决与切线有关的问题例1已知函数f(x)exax(a为常数)的图象与y轴交于点A,曲线yf(x)在点A处的切线斜率为1.(1)求a的值及函数f(x)的极值;(2)证明:当x0时,x2ex.(1)解由f(x)exax,得f(x)exa.又f(0)1a1,得
3、a2.所以f(x)ex2x,f(x)ex2.令f(x)0,得xln 2.当xln 2时,f(x)ln 2时,f(x)0,f(x)单调递增.所以当xln 2时,f(x)取得极小值,且极小值f(ln 2)eln 22ln 22ln 4,f(x)无极大值.(2)证明令g(x)exx2,则g(x)ex2x.由(1)得g(x)f(x)f(ln 2)0.故g(x)在R上单调递增,又g(0)10,因此,当x0时,g(x)g(0)0,即x2ex.反思与感悟高考中求切线方程问题主要有以下两种类型:类型1求“在”曲线yf(x)上一点P(x0,y0)的切线方程(高考常考类型).则点P(x0,y0)为切点,当切线斜率
4、存在(即函数f(x)在x0处可导)时,切线斜率为kf(x0),有唯一的一条切线,对应的切线方程为yy0f(x0)(xx0);当切线斜率不存在时,对应的切线方程为xx0.类型2求“过”曲线yf(x)上一点P(x0,y0)的切线方程,则切线经过点P,点P可以是切点,也可以不是切点.这样的直线可能有多条,解决问题的关键是设切点,利用“待定切点法”,即:设点A(x1,y1)是曲线yf(x)上的一点,则以A为切点的切线方程为yy1f(x1)(xx1);根据题意知点P(x0,y0)在切线上,点A(x1,y1)在曲线yf(x)上,得到方程组求出切点A(x1,y1),代入方程yy1f(x1)(xx1),化简即
5、得所求的切线方程.跟踪训练1已知函数f(x)x3x16.(1)求曲线yf(x)在点(2,6)处的切线的方程;(2)直线l为曲线yf(x)的切线,且经过原点,求直线l的方程及切点坐标.解(1)f(2)232166,点(2,6)在曲线上.f(x)(x3x16)3x21,在点(2,6)处的切线的斜率为kf(2)322113,切线的方程为y13(x2)(6),即y13x32.(2)设切点坐标为(x0,y0),则直线l的斜率为f(x0)3x1,直线l的方程为y(3x1)(xx0)xx016.又直线l过点(0,0),0(3x1)(x0)xx016,整理得x8,x02,y0(2)3(2)1626,k3(2)
6、2113,直线l的方程为y13x,切点坐标为(2,26).题型二利用导数求参数取值范围问题例2设函数f(x)x2exxex.(1)求f(x)的单调区间;(2)若当x2,2时,不等式f(x)m恒成立,求实数m的取值范围.解(1)函数f(x)的定义域为(,),f(x)xex(exxex)x(1ex).若x0,则1ex0,所以f(x)0;若x0,则1ex0,所以f(x)0;若x0,则f(x)0.f(x)在(,)上为减函数,即f(x)的单调减区间为(,).(2)由(1)知f(x)在2,2上单调递减,f(x)minf(2)2e2.当m2e2时,不等式f(x)m恒成立.反思与感悟利用导数确定参数的取值范围
7、时,要充分利用f(x)与其导数f(x)之间的对应关系,然后结合函数的单调性等知识求解.求解参数范围的步骤为:(1)对含参数的函数f(x)求导,得到f(x);(2)若函数f(x)在(a,b)上单调递增,则f(x)0恒成立;若函数f(x)在(a,b)上单调递减,则f(x)0恒成立,得到关于参数的不等式,解出参数范围;(3)验证参数范围中取等号时,是否恒有f(x)0.若f(x)0恒成立,则函数f(x)在(a,b)上为常函数,舍去此参数值.跟踪训练2已知函数f(x)ax1,其中aR.(1)若f(x)在定义域上单调递增,求实数a的取值范围;(2)若函数g(x)xf(x)有唯一零点,试求实数a的取值范围.
8、 解(1)f(x)a,由题意知f(x)0在(0,)上恒成立,ax2ln x10在(0,)上恒成立,a,令h(x),则h(x)0有根,令x0,当x(0,x0)时,h(x)0,函数h(x)单调递增;当x(x0,)时,h(x)0,函数h(x)单调递减.h(x)在x0处取得最大值.ah(x)maxh(x0).(2)由题意知g(x)xf(x)ax2xlnx0,即a有唯一正实数根,令(x),即函数ya与函数y(x)的图象有唯一交点;(x).再令R(x)x12ln x,R(x)10,且易得R(1)0,故当x(0,1)时,R(x)0,(x)0,函数(x)单调递减;当x(1,)时,R(x)0,(x)0,函数(x
9、)单调递增.故(x)(1)1.又当x0时,(x),而当x时,(x)0且(x)0,可得如图所示的图象.故满足条件的实数a的取值范围为a|a0或a1.题型三利用导数求函数的极值、最值问题例3已知函数f(x)x2aln x(aR), (1)若f(x)在x2时取得极值,求a的值;(2)求f(x)的单调区间;(3)求证:当x1时,x2ln xx3.(1)解f(x)x,因为x2是一个极值点,所以20,则a4.此时f(x)x,因为f(x)的定义域是(0,),所以当x(0,2)时,f(x)0;当x(2,),f(x)0,所以当a4时,x2是一个极小值点,故a4.(2)解因为f(x)x,所以当a0时,f(x)的单
10、调递增区间为(0,).当a0时,f(x)x,所以函数f(x)的单调递增区间为(,);递减区间为(0,).(3)证明设g(x)x3x2ln x,则g(x)2x2x,因为当x1时,g(x)0,所以g(x)在x(1,)上是增函数,所以g(x)g(1)0,所以当x1时,x2ln xx3.反思与感悟有关函数极值、最值问题,需注意求解思路与方法,理解构造函数在解(证)题中的灵活运用.跟踪训练3已知函数f(x)x3ax2bx在区间(2,1)内,当x1时取极小值,当x时取极大值.(1)求函数yf(x)在x2时的对应点的切线方程;(2)求函数yf(x)在2,1上的最大值与最小值.解(1)f(x)3x22axb.
11、又x1,x分别对应函数取得极小值、极大值的情况,所以1,为方程3x22axb0的两个根.所以a,b2,则f(x)x3x22x.x2时,f(x)2,即(2,2)在曲线上.又切线斜率为kf(x)3x2x2,f(2)8,所求切线方程为y28(x2),即为8xy140.(2)x在变化时,f(x)及f(x)的变化情况如下表:x2(2,1)11f(x)00f(x)2则f(x)在2,1上的最大值为2,最小值为.解实际问题时因忽略定义域致误例4现有一批货物由海上A地运往B地,已知轮船的最大航行速度为35海里/小时,A地至B地之间的航行距离约为500海里,每小时的运输成本由燃料费和其余费用组成,轮船每小时的燃料
12、费与轮船速度的平方成正比(比例系数为0.6),其余费用为每小时960元.(1)把全程运输成本y(元)表示为速度x(海里/小时)的函数;(2)为了使全程运输成本最小,轮船应以多大速度行驶?错解(1)依题意得y(9600.6x2)300x,即y300x.(2)由(1)知y300x,所以y300.令y0,解得x40或x40(舍去).当0x40时,y0;当x40时,y0.因此,函数y300x在x40处取得极小值,也是最小值.故为了使全程运输成本最小,轮船应以40海里/小时的速度行驶.错因分析解应用题最关键的就是要表达清楚模型的函数关系式,这其中就包括函数的定义域.定义域一定要根据题目的条件,考虑自变量
13、的实际意义.本题错解就是因为忽略了定义域导致最后的解题错误.正解(1)依题意得y(9600.6x2)300x,函数的定义域为(0,35,即y300x(0x35).(2)由(1)知y300x(0x35),所以y300.令y0,解得x40或x40(舍去).因为函数的定义域为(0,35,所以函数在定义域内没有极值.又当0x35时,y0,所以y300x在(0,35上单调递减,故当x35时,函数y300x取得最小值.故为了使全程运输成本最小,轮船应以35海里/小时的速度行驶.防范措施正确确定自变量的取值范围,在解题过程中,要在其允许取值范围内求解.1.函数f(x)(2x)2的导数是()A.f(x)4x
14、B.f(x)42xC.f(x)82x D.f(x)16x答案C解析因f(x)42x2,故f(x)82x,选C.2.函数f(x)xex的一个单调递增区间是()A.1,0 B.2,8C.1,2 D.0,2答案A解析f(x)xex,则f(x),令f(x)0, 得x1,故增区间为(,1),又因1,0(,1),故选A.3.一质点沿直线运动,如果由始点起经过t s后位移为st4t32t2,那么t 时速度为0.答案0或1或4解析由st35t24t0,得t(t25t4)0,t(t1)(t4)0,t10,t21,t34,即t0或1或4时,速度为0.4.用长为18 cm的钢条围成一个长方体形状的框架,要求长方体的
15、长与宽之比为21,则该长方体的长、宽、高分别为 时,其体积最大.答案2 cm,1 cm, cm解析设长、宽、高分别2x,x,h,则4(2xxh)18,h3x,V2xxh2x26x39x2,由V0得x1或x0(舍去).x1是函数V在(0,)上唯一的极大值点,也是最大值点,故长、宽、高分别为2 cm,1 cm, cm时,体积最大.5.已知函数f(x)x3ax2bxc,曲线yf(x)在点x1处的切线为l:3xy10,若x时,yf(x)有极值.(1)求a,b,c的值;(2)求yf(x)在3,1上的最大值和最小值.解(1)由f(x)x3ax2bxc,得f(x)3x22axb.由题意,当x1时,切线的斜率
16、为3,可得2ab0.当x时,yf(x)有极值,则f0,可得4a3b40.由解得a2,b4,由于切点横坐标为1,f(1)4,1abc4,c5.故a2,b4,c5.(2)由(1)可得f(x)x32x24x5,f(x)3x24x4.令f(x)0,得x12,x2.当x变化时,y,y的变化情况如下表:x3(3,2)21y00y8134ymax13,ymin.1.可导函数f(x)在x0处取得极值的充分必要条件是f(x0)0且f (x)在x0两侧的符号不同,f(x0)0是x0为极值点的必要不充分条件,函数极值是一个局部概念,求极值时经常把f(x)0的点附近函数值的变化情况列成表格.2.一些求参数取值范围的问
17、题,常转化为恒成立问题,利用f(x)a恒成立f(x)maxa和f(x)a恒成立f(x)mina的思想解题.存在或有解问题,如f(x)a有解af(x)min和f(x)a有解af(x)max成立.一、选择题1.函数yf(x)在xx0处的导数f(x0) 的几何意义是()A.在点xx0处的函数值B.在点(x0,f(x0)处的切线与x轴所夹锐角的正切值C.曲线yf(x)在点(x0,f(x0)处的切线的斜率D.点(x0,f(x0)与点(0,0)连线的斜率答案C2.如果物体的运动方程为s2t(t1),其中s的单位是米,t的单位是秒,那么物体在2秒末的瞬时速度是()A.米/秒 B.米/秒C.米/秒 D.米/秒
18、答案A解析ss(t)2t,s(t)2.故物体在2秒末的瞬时速度s(2)2.3.a(x26x,5x),b,已知f(x)ab,则f(x)等于()A.x26x5 B.x26x5C.x33x25x D.x23x25答案A解析f(x)ab(x26x,5x)x33x25x,则f(x)x26x5.4.已知函数yxln(1x2),则y的极值情况是()A.有极小值B.有极大值C.既有极大值又有极小值D.无极值答案D解析y10,且仅在有限个点上等号成立,函数f(x)在定义域R上为增函数,故其不存在极值.5.若函数f(x)x3(2b1)x2b(b1)x在(0,2)内有极小值,则()A.0b1 B.0b2C.1b1
19、D.1b2答案C解析f(x)x2(2b1)xb(b1)(xb)x(b1).令f(x)0,则xb或xb1,xb1是极小值点,0b12,1b1.6.设函数f(x)xaax(0a1),则f(x)在0,)内的极大值点x0等于()A.0 B.a C.1 D.1a答案C解析f(x)(xaax)axa1aa(xa11).令a(xa11)0,0a1,x1.当0x1时,f(x)0;当x1时,f(x)0.x1是0,)内的极大值点.二、填空题7.计算dx .答案4ln 3解析dx32ln 34ln 3.8.函数f(x)ax44ax2b(a0,1x2)的最大值为3,最小值为5,则a ,b .答案23解析y4ax38a
20、x4ax(x22),令y0,解得x10,x2,x3.f(1)a4abb3a,f(2)16a16abb,f()b4a,f(0)b,9.在平面直角坐标系xOy中,点P在曲线C:yx310x3上,且在第二象限内,已知曲线C在点P处的切线的斜率为2,则点P的坐标为 .答案(2,15)解析y3x210,令y2,解得x2.又点P在第二象限内,x2,此时y15,点P的坐标为(2,15).10.已知曲线y与直线xa,y0所围成的封闭区域的面积为a3,则a .答案解析由题意a3dxxa,即a,解得a.三、解答题11.求抛物线yx24x3与其在点(0,3)和点(3,0)处的切线所围成的图形的面积.解如图,y2x4
21、,y|x04,y|x32.在点(0,3)处的切线方程是y4x3,在点(3,0)处的切线方程是y2(x3),求两切线交点:交点为.所以由它们围成的图形面积为S (4x3)(x24x3)dx 2(x3)(x24x3)dxx2dx (x26x9)dx12.有甲、乙两种商品,经营销售这两种商品所能获得的利润依次是P万元和Q万元,它们与投入资金x万元的关系,有经验公式:P,Q,今共有3万元资金投入经营甲、乙两种商品,为获得最大利润,对甲、乙两种商品的资金投入分别应为多少?能获得的最大利润是多少?解设对乙种商品投资x万元,则对甲种商品投资为(3x)万元,总利润为y万元,根据题意得y(0x3).y.令y0,
22、解得x.由实际意义知x即为函数的极大值点,也是最大值点,此时3x.因此,为获得最大利润,对甲、乙两种商品的资金投入应分别为0.75万元和2.25万元,获得的最大利润为1.05万元.13.已知函数f(x)ex.(1)当a时,求函数f(x)在x0处的切线方程.(2)函数f(x)是否存在零点?若存在,求出零点的个数;若不存在,说明理由.解(1)f(x)ex,f(x)ex,f(0)1.当a时,f(0)3.又f(0)1,f(x)在x0处的切线方程为y(1)3(x0),即y3x1.(2)函数f(x)的定义域为(,a)(a,).当x(a,)时,ex0,0,f(x)ex0.即f(x)在区间(a,)上没有零点.当x(,a)时,f(x)ex,令g(x)ex(xa)1.只要讨论g(x)的零点即可.g(x)ex(xa1),g(a1)0.当x(,a1)时,g(x)0,g(x)是减函数;当x(a1,a)时,g(x)0,g(x)是增函数.g(x)在区间(,a)上的最小值为g(a1)1ea1.显然,当a1时,g(a1)0,xa1是f(x)的唯一的零点;当a1时,g(a1)1ea10,f(x)没有零点;当a1时,g(a1)1ea10,f(x)有两个零点.