专题2.5 最值位置不迷惑单调区间始与末高考数学解答题压轴题突破讲义(解析版)(01).doc

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1、 【题型综述题型综述】 函数的最值函数的最值 函数的最值,即函数图象上最高点的纵坐标是最大值,图象上最低点的纵坐标是最小值,对于最值,我 们有如下结论:一般地,如果在区间 , a b上函数的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值与 最小值. 设函数 ( ) fx在 , a b上连续,在( , )a b内可导,求 ( ) fx在 , a b上的最大值与最小值的步骤为: (1)求 ( ) fx在( , )a b内的极值; (2)将函数 ( ) fx的各极值与端点处的函数值( )f a,( )f b比较,其中最大的一个是最大值,最小的一 个是最小值. 函数的最值与极值的关系函数的最值与极值的关系

2、 (1)极值是对某一点附近(即局部)而言,最值是对函数的定义区间 , a b的整体而言; (2)在函数的定义区间 , a b内,极大(小)值可能有多个(或者没有),但最大(小)值只有一个(或 者没有); (3)函数f (x)的极值点不能是区间的端点,而最值点可以是区间的端点; (4)对于可导函数,函数的最大(小)值必在极大(小)值点或区间端点处取得. 【典例指引】【典例指引】来源来源:163文库 例 1已知函数 ( ) cos x f xexx=-. (1)求曲线 ( ) yf x=在点 ( )() 0,0f处的切线方程; (2)求函数 ( ) fx在区间 0, 2 轾 犏 犏 臌 上的最大值

3、和最小值. 【思路引导】 (1)求切线方程首先求导,然后将切点的横坐标代入导函数得切线斜率,然后根据点斜式写直线方程即可, (2)求函数在某区间的最值问题,先求出函数的单调区间,然后根据函数在所给区间的单调性确定最值的 取值地方从而计算得出最值 点评:对于导数的几何意义的应用问题,特别是导数切线方程的求法一定要做到非常熟练,这是必须得分 题,而对于函数最值问题首先要能准确求出函数的单调区间,然后根据所给区间确定函数去最值的点即可 得到最值 例 2设函数 ( )( ) ln ,21 x f xx g xxex=- . (1)关于x的方程 ( ) 2 10 3 fxxm=-+在区间 1,3上有解,

4、求m的取值范围; (2)当0 x时, ( )( ) g xaf x-?恒成立,求实数a的取值范围. 【思路引导】 (1)方程 ( ) 2 10 3 fxxm=-+等价于 ( ) 2 7 ln 3 h xxxxm=-+=,利用导数研究函数的单调性,结合函数 图象可得m的取值范围;(2) ( )( ) g xaf x-?恒成立等价于 ( )( )( ) ln1 x F xg xf xx exxa=-= ?-? 恒成立,两次求导,求得 ( ) F x的最小值为零,从而可得实数a的取值范围.学* 试题解析: (1)方程 ( ) 2 10 3 fxxxm=-+即为 2 7 ln 3 xxxm-+=,令

5、( )() 2 7 ln0 3 h xxxx x=-+,则 ( ) ()() 312317 2 33 xx hxx xx +- =-+=-, 当 1,3x时, ( )( ) ,hxh x随x变化情况如表: x 1 3 1, 2 骣 琪 琪 桫 3 2 3 ,3 2 骣 琪 琪 桫 3 ( ) hx + 0 - ( ) h x 4 3 极大值 ln3 2- ( )( ) 44335 1,3ln32,ln 33224 hhh 骣 琪=-=+ 琪 桫 , 当 1,3x时, ( ) 35 ln32,ln 24 h x 轾 ?+犏 犏 臌 , m的取值范围是 35 ln32,ln 24 轾 -+犏 犏

6、臌 . 例 3已知函数 ( )() 32 2312h xxxx m mR=+-+?的一个极值为2- (1)求实数m的值; (2)若函数 ( ) h x在区间 3 , 2 k 轾 犏 犏 臌 上的最大值为 18,求实数k的值 【思路引导】 (1)由题意得 ( )()() 2 6612621hxxxxx=+-=+-,函数 ( ) h x有两个极值为 () 2h -和令 ( ) 1h,从而 得到实数m的值; (2)研究函数 ( ) h x在区间 3 , 2 k 轾 犏 犏 臌 上的单调性,明确函数的最大值,建立关于实数k的 方程,解之即可. 学* 试题解析: (1)由 ( )() 32 2312h

7、xxxx m mR=+-+?, 得 ( )()() 2 6612621hxxxxx=+-=+-, 令 ( ) 0hx =,得2x=-或1x=;令 ( ) 0hx ,得21x-,得2x.所以函数 ( ) h x有两个极值为 () 2h -和令 ( ) 1h. 若 () 22h -=-,得 ()()() 32 22321222m?+ ?-?+=-,解得22m=-; 若 ( ) 12h=-,得 32 2 13 112 12m?=-,解得5m=; 综上,实数m的值为22-或 5. 学* (2)由(1)得, ( ) hx, ( ) h x在区间 3 , 2 纟 -? 棼 上的变化情况如下表所示: 【新题

8、展示新题展示】 1 【2019 江西新余市一中一模】已知函数, 当时,若的最小值为 3,求实数 a 的值; 当时,若不等式的解集包含,求实数 a 的取值范围 【思路引导】 当时,化简的表达式,利用绝对值的几何意义,求解最小值然后求解 a 即可 当时,即,通过 x 的范围,转化去掉绝对值符号,推出 a 的范围 【解析】 2 【2019 宁夏石嘴山三中期末】已知函数. (1)若的图像过点,且在点 处的切线方程为,试求函数的单调区间; (2)当时,若函数恒成立,求整数 的最小值. 【思路引导】 (1)根据且求得函数解析式,分别令求得 的范围,可得函数增区间,求得 的范围, 可得函数的减区间; (2)

9、 函数恒成立等价于在区间 内恒成立,根据零点存在定理确定极值点 的范围,可得的范围,从而可得结果. 【解析】 (1)函数过点可知, (2)由可知, 因为,所以原命题等价于在区间内恒成立. 设, 可设,在单调递增,且, 所以存在唯一的,使得 且当时,单调递增, 当,单调递减, 所以当时,有极大值,也为最大值,且 又,所以,可知,所以 的最小值为 1. 【同步训练】【同步训练】 1已知函数 ( )() 1 1 ln x fxae xa a =-+-(0a且1a) ,e为自然对数的底数 ()当ae=时,求函数 ( ) yf x=在区间 0,2x上的最大值; ()若函数 ( ) fx只有一个零点,求a

10、的值 【思路引导】 (1)由导函数的解析式可得 ( )( )( ) 2 max 1 max0 ,23fxffee e =- (2)由 ( ) 0fx =,得logaxe=,分类讨论1a和01a时, ln0a, x () ,logae-? logae () log , ae +? ( ) fx - 0 + ( ) fx 极小值 所以当logaxe=时, ( ) fx有最小值 ( )() min 1 logln a fxfee a a =-, 因 为 函 数 ( ) fx只 有 一 个 零 点 , 且 当x ?和x ?时 , 都 有 ( ) fx ?, 则 ( )m i n 1 l n0fxeaa

11、= -=,即 1 ln0e a a +=, 因为当1a时, ln0a,所以此方程无解 当01a时, ln0a,学* x () ,logae-? logae () log , ae +? ( ) fx - 0 + ( ) fx 极小值 点评:导数是研究函数的单调性、极值(最值)最有效的工具,而函数是高中数学中重要的知识点,所以在历 届高考中,对导数的应用的考查都非常突出 ,本专题在高考中的命题方向及命题角度 从高考来看,对导 数的应用的考查主要从以下几个角度进行: (1)考查导数的几何意义,往往与解析几何、微积分相联系 (2) 利用导数求函数的单调区间,判断单调性;已知单调性,求参数 (3)利用

12、导数求函数的最值(极值),解决 生活中的优化问题 (4)考查数形结合思想的应用 2已知函数 f(x)(xk)ex, (1)求 f(x)的单调区间; (2)求 f(x)在区间0,1上的最小值 【思路引导】 (1)f(x)=(xk+1)ex,令 f(x)=0,得 x=k1由此能求出 f(x)的单调区间 (2)当 k10 时,函数 f(x)在区间0,1上递增,f(x)min=f(0)=k;当 1k2 时,函数 f(x)在 区间0,k1上递减, (k1,1上递增,;当 k2 时,函数 f(x)在区间0, 1上递减,f(x)min=f(1)=(1k)e 试题解析:(1)f(x)(xk1)ex.来源: 令

13、 f(x)0,得 xk1. 学* 当 x变化时,f(x)与 f(x)的变化情况如下: x (,k1) (k1) (k1,)来源: f(x) 0 f(x) ek 1 所以,f(x)的单调递减区间是(,k1);单调递增区间是(k1,) (2)当 k10,即 k1 时,函数 f(x)在0,1上单调递增, 所以 f(x)在区间0,1上的最小值为 f(0)k. 当 0k11,即 1k时, ( )( ) g xaf x-?恒成立,求实数a的取值范围. 【思路引导】 (1)方程在一个区间上有解,可以转化为 2 7 ln 3 xxxm-+=有解,研究该函数的单调性和图像使得常函数 和该函数有交点即可。(2)

14、该题可以转化为当0 x时, ( )( ) g xf xa-?恒成立, 令 ( )( )( ) F xg xf x=- 研究这个函数的单调性和最值即可。 当 1,3x时, ( )( ) ,h xh x 随x变化情况如下表: x来源: 1 3 1, 2 骣 琪 琪 桫 3 2 3 ,3 2 骣 琪 琪 桫 3 ( ) h x + 0 - ( ) h x 4 3 极大值 ln3 2- ( ) 4 1 3 h=, ( ) 4 3ln32 3 h=-时, ( )( ) g xf xa-?恒成立 令 ( )( )( )() ln10 x F xg xf xx exxx=-= ?-,学* 5已知函数 ( )

15、 1 ln x fxx x - =-. ()求曲线 ( ) yf x=在点 11 , 22 f 骣骣 琪琪 琪琪 桫桫 处的切线方程. ()求 ( ) fx的单调区间. ()求 ( ) fx在 1 ,e 4 轾 犏 犏 臌 上的最大值和最 小值. 【思路引导】 ()首先利用导函数求得切线的斜率为 1 2 2 f 骣 琪= 琪 ,结合函数在可得切线过点 1 , 1 ln2 2 骣 琪 - + 琪 桫 ,则切线方程 为: 222yxln=-+ ()结合函数的定义域求解不等式 ( ) 0fx 和 ( ) 0fx 可得 ( ) fx单调增区间为( ) 0,1,单调减区间为 () 1,+?来源:ZXXK

16、 ()结合()的结论 可得 ( ) fx在 1 ,1 4 轾 犏 犏 臌 上单调递增,在 1,e上单调递减则 ( )( ) 10 max f xf=, ( ) 1 43 4 min fxfln 骣 琪=- 琪 桫 (3) 1 ,e 4 x 轾 犏 犏 臌 时, ( ) fx在 1 ,1 4 轾 犏 犏 臌 上单调递增, 在 1,e上单调递减 ( )( ) 10 max f xf=, 1 43 4 fln 骣 琪=- 琪 桫 , ( ) 1 e f e =- 1 43 e ln -时, 不能有 () ,ln ,m na?, 设02mn?, 则由0ln2man? ? 即可,利用单调性即可证出. 点

17、评:本题考查函数的单调性极值及恒成立问题,涉及函数不等式的证明,综合性强,难度大,属于难题. 处理导数大题时,注意分层得分的原则,力争第一二问答对,第三问争取能写点,一般涉及求函数单调性 及极值时,比较容易入手,求导后注意分类讨论,对于恒成立问题一般要分离参数,然后利用函数导数求 函数的最大值或最小值,对于含有不等式的函数问题,一般要构造函数,利用函数的单调性来解决,但涉 及技巧比较多,需要多加体会. 8已知函数 ( ) () 32( 1) 1 xxx fx alnx x -+ = . (1)求 ( ) fx在区间( ) ,1-?上的极小值和极大值点。 (2)求 ( ) fx在 1,e-上的最

18、大值. 【思路引导】 (1)当1x时,求导函数,确定函数的单调性,可得 ( ) fx在区间( ) ,1-?上的极小值和极大值点; (2) 分两种情况11x- ?, 1xe讨论,分别利用导数确定函数的单调性,即可得到 ( ) fx在 1,e-上的 极大值,与区间端点值的函数值比较即可的结果. 试题解析: (1)当1x, ( ) f xm恒成立,求实数m的取值范围;来源:Z,xx,k.Com (2)设函数 ( )( )( ) 2F xf xg x=-,若 ( ) F x在 1,5上有零点,求实数a的取值范围. 【思路引导】 (1)0 x, ( ) f xm恒成立, 即求 ( )min f xm在(

19、 ) 0,+?上恒成立 (2) 函数 ( )( )( ) 2F xf xg x=- 在 1,5上有零点,等价于方程 ( )( ) 20f xg x-=在 1,5上有解,化简,得 2 1 43ln 2 xxxa-+=. 设 ( ) 2 1 43ln 2 h xxxx=-+,研究单调性,画出图像即得解. 试题解析: (1)由题意,得 ( ) fx的定义域为( ) 0,+?, ( ) ()() 2 13323 2 xxxx fxx xxx +- = =-=. 0 x, ( ) fx 、 ( ) fx随x的变化情况如下表: x () 0,3来源:Z.xx.k.Com 3 () 3,+? ( ) fx

20、- 0 + ( ) fx 单调递减 极小值 单调递增 所以 ( )( ) min 3 33ln3 2 fxf=-. ( ) f xm在( ) 0,+?上恒成立, 3 3ln3 2 m ?-. 10已知函数 ( ) 32 4f xxax=-+-.来源: (I)若 ( ) 4 3 fxx =在处取得极值,求实数 a的值; (II)在(I)的条件下,若关于 x 的方程 ( ) 1,1f xm=-在上恰有两个不同的实数根,求实数 m的取值范 围. 【思路引导】 ()求导数,把 4 3 x =代入导函数为零可得关于a的方程,解之可得实数a的值,检验是否有极值即可; ()求 ( ) fx,利用导数研究函数

21、的单调性,结合其变化规律可得函数的极值,数形结合可得答案. 11已知函数 ( ) ()ln f xx ax=+, ( )() 2 13g xxmx=-+(其中a为常数, e为自然对数的底数) , 曲线 ( ) yf x=在点 ( )() 1,1f处的切线与x轴平行.来源: (1)求 ( ) fx的单调区间; (2)当 2 ,2xe e 轾 犏 犏 臌 时,若函数 ( )( )( ) h xxfxg x =+有两个不同零点,求实数m的取值范围. 【思路引导】 (1)先根据导数几何意义得切线斜率 ( ) 1f,解出1a =-,再求导函数零点,根据导函数符号确定函数单 调区间, (2)先化简 ( )

22、 h x,再求导数,利用参变分离转化为研究两曲线交点个数问题:函数 ( ) 2 lnxxx x j=+的图象与函数ym=的图像有两个不同交点,再利用导数研究函数 ( ) xj图像,结合图 像确定有两个交点需满足的条件 试题解析: ()因为 ( ) ()ln f xx ax=+ 所以 ( ) fx的定义域为( ) 0,+?,且 ( ) ln xa fxx x + + =, 由于曲线 ( ) yf x=在 ( )() 1,1f处的切线与x轴平行, 所以 ( ) 10f=,因此1a =-; 所以 ( )() 1 ln1fxx xx x =+ - 令 ( ) ln1h xx xx=+ -, () 0,x?, ( ) 10h= 当 () 0,1x时, ( ) 0h x , 又因为 1 0 x , 所以当 () 0,1x时, ( ) 0fx , 因此 ( ) fx的单调递减区间为( ) 0,1,单调递增区间为( ) 1,+? 12已知函数 (1) 当时,求函数 的单调增区间; (2) 求函数在区间上的最小值 (3)在(1)的条件下,设 = +,求证:,参考数据: . 【思路引导】 (1)由可解得的单调增区间; (2),由此对 进行分类讨论,能求出的最 小值; (3)令,从而得到,由此能 证明结论. 试题解析:(1)当时, 或。函数的单调增区间为

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