2009屆高三數(shù)學(xué)第二輪專題復(fù)習(xí)系列(2)――函數(shù)與導(dǎo)數(shù)
一 大綱解讀
該部分內(nèi)容在課程標(biāo)準(zhǔn)中約占整個(gè)高中數(shù)學(xué)教學(xué)總課時(shí)的,它的范圍是必修一除集合外的全部?jī)?nèi)容和選修
的第一章導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用,其主要考試要求是基本初等函數(shù)的概念、圖象和性質(zhì),函數(shù)與方程、函數(shù)模型及其應(yīng)用,導(dǎo)數(shù)的概念、運(yùn)算,以導(dǎo)數(shù)為工具的對(duì)函數(shù)性質(zhì)和應(yīng)用的進(jìn)一步深入探討,對(duì)理科還有對(duì)定積分概念以及與此相關(guān)的問(wèn)題,在高考試卷中分值約是
,與實(shí)際教學(xué)中的課時(shí)比例基本相當(dāng).w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
二 高考預(yù)測(cè)
可以預(yù)計(jì)作為高中數(shù)學(xué)主干知識(shí)的函數(shù)與導(dǎo)數(shù)的內(nèi)容,在2009年的高考中仍將占有重要位置,將是全方位、多層次(估計(jì)會(huì)有2-3個(gè)以對(duì)基本初等函數(shù)的概念性質(zhì)和對(duì)導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用的基本內(nèi)容為主的選擇和填空題)、巧綜合、變角度(一個(gè)以函數(shù)為載體導(dǎo)數(shù)為工具綜合考查數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)思想的綜合解答題)的考查方式,對(duì)理科來(lái)說(shuō)定積分及其應(yīng)用也是一個(gè)值得關(guān)注的地方
三、 重點(diǎn)剖析
1.函數(shù)及其表示、初等函數(shù)的基本性質(zhì),包括定義域,值域(最值),圖象,單調(diào)性,奇偶性,周期性等.
例1(08年山東卷理4)設(shè)函數(shù)f(x)=|x+1|+|x-a|的圖象關(guān)于直線x=1對(duì)稱,則a的值為(A )w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
(A) 3 (B)2 (C)1 (D)-1
解析:A 該函數(shù)的圖象是一個(gè)在兩側(cè)斜率為
的射線,在
之間為平行于
軸的線段,若要該函數(shù)圖象關(guān)于
對(duì)稱,只需
關(guān)于
對(duì)稱,
,即
。
點(diǎn)評(píng):本題考查對(duì)帶有絕對(duì)值的函數(shù)的理解和分析問(wèn)題的能力。實(shí)際是帶有絕對(duì)值的函數(shù)是一個(gè)分段函數(shù),題目給出的是一個(gè)三段的函數(shù),解題的關(guān)鍵是用“零點(diǎn)分區(qū)“去掉絕對(duì)值后,對(duì)各段上函數(shù)解析式的認(rèn)識(shí)。
易錯(cuò)指導(dǎo):對(duì)“零點(diǎn)分區(qū)”去絕對(duì)值的方法認(rèn)識(shí)模糊,不能正確地將函數(shù)化為分段函數(shù);缺乏理性思維,不能“想象”出函數(shù)圖象的大致形狀,是一個(gè)類似水渠橫斷面的圖形。
例1(08年山東卷文12)已知函數(shù)的圖象如圖
所示,則
滿足的關(guān)系是( )
A. B.
C. D.
解析:A
首先由于函數(shù)單調(diào)遞增,
;又
,即
,所以
,故
。
點(diǎn)評(píng):本題考查指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)等基礎(chǔ)知識(shí),考查分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。解題的關(guān)鍵是根據(jù)指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)的性質(zhì)和所給的圖象特征找出所滿足的不等關(guān)系。
易錯(cuò)指導(dǎo):不能自覺(jué)地利用函數(shù)性質(zhì),理解錯(cuò)函數(shù)圖象給出的關(guān)系等,是本題出錯(cuò)的主要原因。
2.函數(shù)模型及其應(yīng)用、函數(shù)的零點(diǎn)定理
例2.關(guān)于的方程
,給出下列四個(gè)命題:
①.存在實(shí)數(shù),使得方程恰有2個(gè)不同的實(shí)數(shù)根;
②.存在實(shí)數(shù),使得方程恰有4個(gè)不同的實(shí)數(shù)根;
③.存在實(shí)數(shù),使得方程恰有5個(gè)不同的實(shí)數(shù)根;
④.存在實(shí)數(shù),使得方程恰有8個(gè)不同的實(shí)數(shù)根;
其中假命題的個(gè)數(shù)是( )
.0
.1
.2
.3
分析:若展開直接求解,問(wèn)題將復(fù)雜化;可根據(jù)方程的結(jié)構(gòu)特征,利用換元法化高次為低次,轉(zhuǎn)化為我們熟悉的二次函數(shù)模型進(jìn)行解答.
解:令,則方程可化為
,分別作出
(如圖1)和
(如圖2)的圖象,結(jié)合圖象可知:當(dāng)
與
軸只有一個(gè)交點(diǎn)時(shí),即
(此時(shí)
)時(shí),結(jié)合
圖象可知原方程有4個(gè)根;當(dāng)
圖象下移,此時(shí)圖象與
軸有兩個(gè)交點(diǎn)且在0和1之間(此時(shí)
),原方程有8個(gè)根;當(dāng)
(即
)時(shí),原方程有5個(gè)根;當(dāng)
圖象繼續(xù)下移,此時(shí)
且只能取一個(gè)正值,原方程有5個(gè)根。故選
.
圖2
點(diǎn)評(píng):在復(fù)習(xí)時(shí),我們要熟練掌握二次函數(shù)、一次函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、耐克函數(shù)的模型;這些模型可以用來(lái)解決最值問(wèn)題、方程問(wèn)題、抽象函數(shù)問(wèn)題.
易錯(cuò)指導(dǎo):要特別注意轉(zhuǎn)化的合理性,如上例中要注意換元后新元素的取值范圍.
3. 函數(shù)性質(zhì)的刻畫與導(dǎo)數(shù)的幾何意義,以及以此為主要手段的不等式的證明,參數(shù)范圍的討論,實(shí)際應(yīng)用等問(wèn)題.
例3(08年江蘇卷8)直線是曲線
的一條切線,則實(shí)數(shù)b= .
解析: ,令
得
,故切點(diǎn)(2,ln2),代入直線方程,得,所以b=ln2-1.
點(diǎn)評(píng):本小題考查導(dǎo)數(shù)的幾何意義、切線的求法.導(dǎo)數(shù)的幾何意義是:函數(shù)在處的導(dǎo)數(shù)值是函數(shù)圖象過(guò)點(diǎn)(
)的切線的斜率;曲線
上的一點(diǎn)
處的切線方程為:
.
例4(08年山東卷理21)已知函數(shù),其中
,
為常數(shù).
(Ⅰ)當(dāng)時(shí),求函數(shù)
的極值;
(Ⅱ)當(dāng)時(shí),證明:對(duì)任意的正整數(shù)
,當(dāng)
時(shí),有
.
解析:(Ⅰ)解:由已知得函數(shù)的定義域?yàn)?sub>
,當(dāng)
時(shí),
,
所以.
(1) 當(dāng)時(shí),由
得
,
,此時(shí)
.
當(dāng)時(shí),
,
單調(diào)遞減;當(dāng)
時(shí),
,
單調(diào)遞增.
(2)當(dāng)時(shí),
恒成立,所以
無(wú)極值.
綜上所述,時(shí),
當(dāng)時(shí),
在
處取得極小值,極小值為
;
當(dāng)時(shí),
無(wú)極值.
(Ⅱ)證法一:因?yàn)?sub>,所以
.
當(dāng)為偶數(shù)時(shí),令
,
則(
).所以當(dāng)
時(shí),
單調(diào)遞增,又
,因此
恒成立,所以
成立.
當(dāng)為奇數(shù)時(shí),
要證,由于
,所以只需證
,令
,則
(
),所以當(dāng)
時(shí),
單調(diào)遞增,又
,所以當(dāng)
時(shí),恒有
,即
命題成立.
綜上所述,結(jié)論成立.
證法二:當(dāng)時(shí),
.
當(dāng)時(shí),對(duì)任意的正整數(shù)
,恒有
,
故只需證明.
令,
,則
,
當(dāng)時(shí),
,故
在
上單調(diào)遞增,因此當(dāng)
時(shí),
,即
成立.故當(dāng)
時(shí),有
.即
.
點(diǎn)評(píng):本題考查冪函數(shù)的導(dǎo)數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)、函數(shù)的單調(diào)性與極值的關(guān)系等基礎(chǔ)知識(shí),考查分類討論、化歸轉(zhuǎn)化等數(shù)學(xué)思想,考查邏輯推理能力、運(yùn)算求解能力,考查考生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。本題第一問(wèn),是一個(gè)中規(guī)中矩的常規(guī)試題,只要考生基本功扎實(shí),解決起來(lái)困難不大;第二問(wèn)就需要考生有較高的分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力了,利用導(dǎo)數(shù)證明不等式的基本思路是通過(guò)構(gòu)造函數(shù)轉(zhuǎn)化為研究這個(gè)函數(shù)的單調(diào)性和區(qū)間端點(diǎn)值或最值問(wèn)題,在證明過(guò)程中,還要進(jìn)行不等式的放縮(這也體現(xiàn)了山東對(duì)考查《不等式選講》的力度),如果考生缺乏這樣的思想意識(shí),不能自覺(jué)地朝這個(gè)方向思考,要順利地完成這一問(wèn)的解答是不可能的。本題能有效地區(qū)分不同思維層次的考生,是一道設(shè)計(jì)十分優(yōu)秀的試題。
易錯(cuò)指導(dǎo):第一問(wèn)中把導(dǎo)數(shù)求錯(cuò),或是不對(duì)參數(shù)進(jìn)行討論是出錯(cuò)的主要原因;第二問(wèn)中不知道構(gòu)造函數(shù),或是構(gòu)造函數(shù)后解決問(wèn)題的思維混亂,不知道用函數(shù)的單調(diào)性和端點(diǎn)值確立不等關(guān)系等是考生失分的主要原因。
例4(08年山東卷文21)設(shè)函數(shù),已知
和
為
的極值點(diǎn).
(Ⅰ)求和
的值;
(Ⅱ)討論的單調(diào)性;
(Ⅲ)設(shè),試比較
與
的大�。�
解析:(Ⅰ)因?yàn)?sub>,
又和
為
的極值點(diǎn),所以
,
因此解方程組得
,
.
(Ⅱ)因?yàn)?sub>,
,所以
,令
,解得
,
,
.因?yàn)楫?dāng)
時(shí),
;當(dāng)
時(shí),
.
所以在
和
上是單調(diào)遞增的;在
和
上是單調(diào)遞減的.
(Ⅲ)由(Ⅰ)可知,故
,
令,則
.令
,得
,因?yàn)?sub>
時(shí),
,
所以在
上單調(diào)遞減,故
時(shí),
;
因?yàn)?sub>時(shí),
,所以
在
上單調(diào)遞增,故
時(shí),
.
所以對(duì)任意,恒有
,又
,因此
,
故對(duì)任意,恒有
.
點(diǎn)評(píng):本題考查導(dǎo)數(shù)的有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí),考查方程的思想、等價(jià)轉(zhuǎn)化的思想,考查分析問(wèn)題解決問(wèn)題能力、運(yùn)算求解能力。本題的關(guān)鍵突破口是用方程的思想求出系數(shù)的值,其中第三問(wèn)的證明用到構(gòu)造輔助函數(shù)的方法。
易錯(cuò)指導(dǎo):第一問(wèn)是本題的入口,也是本題的關(guān)鍵,這一問(wèn)解錯(cuò)了這個(gè)題就算報(bào)廢了,但由于文科的考試大綱對(duì)復(fù)合函數(shù)的導(dǎo)數(shù)不作要求,考生可能在求的導(dǎo)數(shù)時(shí)無(wú)所適從,事實(shí)上
,并不涉及復(fù)合函數(shù)的求導(dǎo),另外函數(shù)式較為復(fù)雜,運(yùn)算不準(zhǔn)確,也是考生不能正確解答第一問(wèn)的重要原因;第二問(wèn)中對(duì)式子
符號(hào)的判斷是解題的關(guān)鍵點(diǎn),對(duì)解不等式考試大綱只要求到會(huì)解一元二次不等式,而這個(gè)不等式與一元二次不等式懸殊較大,考生就不知道利用不等式的基本性質(zhì)去分析解決,這是容易出錯(cuò)的地方;第三問(wèn)的關(guān)鍵是會(huì)構(gòu)造輔助函數(shù),并能正確地利用不等式的性質(zhì)作出分析判斷。
4.定積分的概念、性質(zhì)和運(yùn)算等問(wèn)題.
例5(08年山東卷理14)設(shè)函數(shù),若
,
,則
的值為 .
解析:
,故
,即
,又
,所以
,又
,所以
。
點(diǎn)評(píng):本題所考查的知識(shí)點(diǎn)是很多的.首先考查定積分的性質(zhì)2,其次考查函數(shù)求導(dǎo)運(yùn)算的逆向運(yùn)算,即找到兩個(gè)函數(shù)使它們的導(dǎo)數(shù)分別等于和
,這實(shí)際上是從更高的層次上考查導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算,第三考查微積分基本定理和具體的數(shù)值計(jì)算能力.這類題目應(yīng)該說(shuō)高考考查定積分的一個(gè)重要方向.
易錯(cuò)指導(dǎo):不能正確求出函數(shù)被積函數(shù)的原函數(shù),對(duì)微積分基本定理認(rèn)識(shí)模糊,運(yùn)算能力薄弱等都是本題出錯(cuò)的原因。
四 掃雷先鋒
易錯(cuò)點(diǎn)一:對(duì)函數(shù)的性質(zhì)理解不到位(下例是講解函數(shù)的性質(zhì)的易錯(cuò)點(diǎn),故需去掉“定義域”)
例1 在R上定義的函數(shù)是偶函數(shù),且
,若
在區(qū)間[1,2]上是減函數(shù),則
( )
A.在區(qū)間[-2,-1]上是增函數(shù),在區(qū)間[3,4]上是增函數(shù);
B.在區(qū)間[-2,-1]上是增函數(shù),在區(qū)間[3,4]上是減函數(shù);
C.在區(qū)間[-2,-1]上是減函數(shù),在區(qū)間[3,4]上是增函數(shù);
D.在區(qū)間[-2,-1]上是減函數(shù),在區(qū)間[3,4]上是減函數(shù).
錯(cuò)解與剖析:本題容易出錯(cuò)的地方就是在由偶函數(shù)的性質(zhì)得到在區(qū)間[-2,-1]上是增函數(shù)之后對(duì)函數(shù)的周期性、對(duì)稱性、奇偶性吃不準(zhǔn)而錯(cuò)選A.事實(shí)上本題有常規(guī)方法和做圖法兩種解法,下面只介紹常規(guī)方法.
正解:由知函數(shù)圖象關(guān)于直線
對(duì)稱,故
在[0,1]上是增函數(shù).
又由是偶函數(shù)得
,故其周期
.
故在
上是增函數(shù),在[3,4]上是減函數(shù).選B.
點(diǎn)評(píng):函數(shù)的奇偶性、單調(diào)性、周期性、對(duì)稱性的概念及其應(yīng)用是高考的�?键c(diǎn).求解時(shí)一要把握住其定義性質(zhì);二可構(gòu)造直觀模型,借助其圖象求解.
易錯(cuò)點(diǎn)二:把判斷函數(shù)單調(diào)性的充分條件當(dāng)作充要條件
例2 在區(qū)間(-∞,4)上是減函數(shù),求a的取值范圍.
錯(cuò)解:由在區(qū)間(-∞,4)上是減函數(shù)得
在(-∞,4)上恒成立.解得
的取值范圍為
.
剖析:事實(shí)上當(dāng)時(shí)
在(-∞,4)上也是減函數(shù).
正解:由在區(qū)間(-∞,4)上是減函數(shù)得
在(-∞,4)上恒成立.解得
的取值范圍為
.
點(diǎn)評(píng):(或
)只是函數(shù)
在區(qū)間(a,b)上單調(diào)遞增(或遞減)的充分條件;可導(dǎo)函數(shù)
在區(qū)間(a,b)上單調(diào)遞增(或遞減)的充分條件是:對(duì)任意x
(a,b)都有
(或
)且
在(a,b)上都不恒為零.利用此充要條件可方面地解決“已知函數(shù)的單調(diào)性,反過(guò)來(lái)確定函數(shù)解析式中參數(shù)的值或范圍”問(wèn)題.
易錯(cuò)點(diǎn)三:在求極值點(diǎn)時(shí)把=0的點(diǎn)x=
等同于極值點(diǎn)(建議改為“將函數(shù)取極值的必要條件,當(dāng)作充要條件”)
例3 求函數(shù)的極值點(diǎn).
錯(cuò)解:的極值點(diǎn)即是滿足
=0的點(diǎn)x=
.由
=0得
.所以求函數(shù)
的極值點(diǎn)為
.
剖析:滿足=0的點(diǎn)x=
只是它為極值點(diǎn)的必要而不充分條件,如果理解為充要條件,從正面看往往產(chǎn)生增解致錯(cuò).
正解:,令
得
,但當(dāng)
時(shí)
,即函數(shù)
的導(dǎo)數(shù)
在
左右兩側(cè)不變號(hào),所以
不是函數(shù)
的極值點(diǎn),故函數(shù)
沒(méi)有極值點(diǎn).
點(diǎn)評(píng):可導(dǎo)函數(shù)在某點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)值等于零只是該函數(shù)在該點(diǎn)取得極值的必要條件,要真正在該點(diǎn)取得極值還得其導(dǎo)數(shù)在該點(diǎn)左右變號(hào)!本題如不注意這一點(diǎn),很可能就求出來(lái)為該函數(shù)的極值的錯(cuò)誤結(jié)果.
五 規(guī)律總結(jié)
1.研究函數(shù)問(wèn)題要樹立定義域優(yōu)先的意識(shí),否則解題中極易出錯(cuò).
2.具備奇偶性的函數(shù)的定義域區(qū)間一定關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱.奇函數(shù)若在處有定義則一定有
,偶函數(shù)一定有
.
3.比較大小是對(duì)指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)和冪函數(shù)性質(zhì)考查的常見(jiàn)題型,熟記它們的圖像特點(diǎn)并結(jié)合0、1比較是解這類題的通法.
4.函數(shù)圖象的對(duì)稱性的一些常見(jiàn)結(jié)論:
①若,對(duì)
恒成立,則
關(guān)于
對(duì)稱;
②若,對(duì)
恒成立,則
關(guān)于點(diǎn)
對(duì)稱;
③函數(shù)與
的圖象關(guān)于直線
對(duì)稱.
5.函數(shù)圖像的平移:把的圖像向左平移a(a>0)個(gè)單位,再向上平移b(b>0)個(gè)單位得到
的圖象,簡(jiǎn)記為“上加下減,左加右減”.
6.函數(shù)在某點(diǎn)可導(dǎo)必在該點(diǎn)連續(xù);反過(guò)來(lái)連續(xù)函數(shù)不一定可導(dǎo).
7.函數(shù)取得極值的充要條件:定義域
上的可導(dǎo)函數(shù)
在
處取得極值的充要條件是
,并且
在
兩側(cè)異號(hào).
只是可導(dǎo)函數(shù)
在
處取得極值的必要條件,即必須有這個(gè)條件,但只有這個(gè)條件還不夠,還得
在
兩側(cè)異號(hào),這一點(diǎn)我們要充分重視.
8.單調(diào)性:(1)在某個(gè)區(qū)間()上,若
,則
在這個(gè)區(qū)間上單調(diào)遞增;若
,則
在這個(gè)區(qū)間上單調(diào)遞減;若
恒成立,則
在這個(gè)區(qū)間上為常數(shù)函數(shù);若
的符號(hào)不確定,則
不是單調(diào)函數(shù);(2)若函數(shù)
在區(qū)間(
)上單調(diào)遞增,則
,反之等號(hào)不成立,因?yàn)?sub>
即
或
,當(dāng)
時(shí)函數(shù)
在區(qū)間(
)上單調(diào)遞增,當(dāng)
時(shí)
在這個(gè)區(qū)間內(nèi)為常數(shù)函數(shù);同理.若函數(shù)
在區(qū)間(
)上單調(diào)遞減,則
,反之等號(hào)不成立;(3)使
的離散的點(diǎn)不影響函數(shù)的單調(diào)性.
9.求曲線的切線方程時(shí),要明確是曲線上某點(diǎn)處的切線(僅有一條),還是過(guò)某點(diǎn)的切線(可能不止一條).
10.用導(dǎo)數(shù)解決與正整數(shù)有關(guān)的問(wèn)題時(shí),不能直接對(duì)
求導(dǎo),要把正整數(shù)
放到連續(xù)的正實(shí)數(shù)區(qū)間里面去,然后再用導(dǎo)數(shù)去解決.
11.奇函數(shù)的導(dǎo)數(shù)是偶函數(shù),偶函數(shù)的導(dǎo)數(shù)是奇函數(shù);奇函數(shù)在區(qū)間上的定積分等于
,偶函數(shù)在區(qū)間
上的定積分等于它在區(qū)間
或
上定積分的兩倍.
六 能力突破
例1若函數(shù)滿足
, 且
時(shí)
,函數(shù)
,則函數(shù)
在區(qū)間
內(nèi)零點(diǎn)的個(gè)數(shù)為 ( )
A.
B.
C.
D.
本題簡(jiǎn)介:考查函數(shù)零點(diǎn)的概念以及綜合應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)的能力和數(shù)形結(jié)合的意識(shí).
解析:當(dāng)時(shí),結(jié)合圖象知共有
個(gè)交點(diǎn),故在區(qū)間
上共有
個(gè)交點(diǎn);當(dāng)
時(shí)結(jié)合圖象知共有
個(gè)交點(diǎn).故函數(shù)
在區(qū)間
共有零點(diǎn)
個(gè).如圖
.
反思:我們要求的實(shí)際上就是函數(shù)和
在區(qū)間
上交點(diǎn)的個(gè)數(shù).由于函數(shù)
和函數(shù)
都是偶函數(shù),我們只要考查它們?cè)趨^(qū)間
和在區(qū)間
上交點(diǎn)的個(gè)數(shù)即可.由函數(shù)
的周期性,結(jié)合圖象就可解決.
例2 如右圖,陰影部分的面積是( )
A. B.
C. D.
本題簡(jiǎn)介:本題考查定積分的簡(jiǎn)單應(yīng)用.
解析:陰影部分的面積為:.
反思:所求的陰影部分的面積實(shí)際上就是在區(qū)間
上的定積分.微積分基本定理是課標(biāo)高考理科應(yīng)注意的內(nèi)容.
例3 設(shè)函數(shù),若函數(shù)
的最大值是M,最小值是m,則
________.
本題簡(jiǎn)介:本題是一道自編題,主要考查學(xué)生對(duì)函數(shù)性質(zhì)的理解與掌握以及分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力.
解析:令,易求得
,所以
是奇函數(shù),所以
的最大值與最小值之和是0,從而
的最大值與最小值之和是6.
反思:面對(duì)此題若不假思索就對(duì)求導(dǎo).理科學(xué)生,求導(dǎo)得
,無(wú)法找到極值點(diǎn),而文科學(xué)生不會(huì)對(duì)這個(gè)函數(shù)求導(dǎo).因此,須從考查函數(shù)
的性質(zhì)下手.
例4已知函數(shù).
(1)若函數(shù)在
上為增函數(shù),求正實(shí)數(shù)
的取值范圍;
(2)當(dāng)時(shí),求
在
上的最大值和最小值;
(3)當(dāng)時(shí),求證對(duì)大于
的任意正整數(shù)
,
.
本題簡(jiǎn)介:本題考查函數(shù)導(dǎo)數(shù)不等式以及分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力.
解析:(1)由已知:,依題意得:
對(duì)
恒成立,
∴對(duì)
恒成立,即
對(duì)
恒成立,
,即
..
(2)當(dāng)時(shí),
,在
,若
,則
,若
則
,故
是函數(shù)
在區(qū)間
上的唯一的極小值點(diǎn),也就是最小值點(diǎn),故
;
, 因?yàn)?sub>
,所以
,即
,即函數(shù)
在區(qū)間
上最大值是
.綜上知函數(shù)
在區(qū)間
上最大值是
,最小值是
.
(3)當(dāng)時(shí),由(1)知,函數(shù)
在
上為增函數(shù).
當(dāng)時(shí)令
,則
,故
,
即,即
.
故,
,…………,
,
相加得,
而,
即.
反思:函數(shù)在指定的區(qū)間上單調(diào)遞增,則其導(dǎo)函數(shù)在這個(gè)區(qū)間上大于或等于零,但要注意的是只能在一些離散的點(diǎn)上等于零,而不能恒等于零,單調(diào)遞減的情況同樣處理;閉區(qū)間上的函數(shù)最值是導(dǎo)數(shù)應(yīng)用的重要方面,其基本思想是求出函數(shù)在這個(gè)閉區(qū)間上的極值和端點(diǎn)值,再比較大小,最大的是最大值,最小的是最小值;將函數(shù)導(dǎo)數(shù)不等式綜合起來(lái)進(jìn)行考查是近年來(lái)高考命題的一大趨勢(shì),這類題目蘊(yùn)涵著豐富的數(shù)學(xué)思想方法,我們?cè)趶?fù)習(xí)備考中要充分重視.
七 高考風(fēng)向標(biāo)
考查方向一:以函數(shù)為依托的小綜合題,考查函數(shù)、導(dǎo)數(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法.近年的高考命題中的選擇填空題,在內(nèi)容上日趨綜合化,在解題方法上日趨多樣化.
例1 (08年高考廣東卷理7)設(shè),若函數(shù)
,
有大于零的極值點(diǎn),則(
)
A. B.
C.
D.
解析:B
,函數(shù)
有大于零的極值點(diǎn)等價(jià)于方程
有大于零的實(shí)數(shù)根,
方程顯然不成立,當(dāng)
時(shí),解得
,首先
,若要
,必須
,即
,即
。
點(diǎn)評(píng):本題考查導(dǎo)數(shù)、函數(shù)、方程的有關(guān)知識(shí),考查等價(jià)轉(zhuǎn)化分類討論的數(shù)學(xué)思想以及分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力,是試卷中一個(gè)以能力考查為主的試題。解決本題的關(guān)鍵是用表示出
,通過(guò)
建立關(guān)于參數(shù)
的不等式,這也是解決參數(shù)范圍問(wèn)題的一個(gè)通用方法,值得仔細(xì)體會(huì)。
易錯(cuò)指導(dǎo):對(duì)簡(jiǎn)單的復(fù)合函數(shù)的求導(dǎo)法則不熟悉,不能正確地求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù)(考試大綱明確規(guī)定要掌握形如
的復(fù)合函數(shù)的求導(dǎo)),或是缺乏等價(jià)轉(zhuǎn)化的思想意識(shí),不能將其歸結(jié)為一個(gè)方程有正根,或是對(duì)指數(shù)對(duì)數(shù)等知識(shí)上的細(xì)微漏洞都可能解錯(cuò)本題,這也說(shuō)明我們?cè)诟呖紡?fù)習(xí)中要高度重視基礎(chǔ)知識(shí),重視數(shù)學(xué)思想方法。
例1 (08年高考廣東卷文9)設(shè),若函數(shù)
,
有大于零的極值點(diǎn),則( )
A. B.
C.
D.
解析:A ,函數(shù)
,
有大于零的極值點(diǎn)等價(jià)于方程
有大于零的實(shí)數(shù)根,從方程解得
,即
,即
,即
�;蛘�
,當(dāng)
時(shí),
,從而
。
點(diǎn)評(píng):本題考查導(dǎo)數(shù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用,解題的有關(guān)鍵是轉(zhuǎn)化意識(shí),將函數(shù)有大于零的極值點(diǎn)轉(zhuǎn)化為方程
有大于零的實(shí)數(shù)根。
易錯(cuò)指導(dǎo):對(duì)指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)認(rèn)識(shí)模糊,不能正確判斷時(shí)函數(shù)
的值域。
例2(08年高考全國(guó)卷Ⅱ理3文4)函數(shù)的圖像關(guān)于( )
A.軸對(duì)稱 B.
直線
對(duì)稱
C.
坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)稱
D.
直線對(duì)稱
解析:C 是奇函數(shù),所以圖象關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱.
點(diǎn)評(píng):本題考查函數(shù)奇偶性的性質(zhì).
考查方向二:求參數(shù)范圍以及與方程、不等式、數(shù)列等的結(jié)合――高考中函數(shù)導(dǎo)數(shù)解答題的主流題型.
例3(08年高考海南、寧夏卷理21)設(shè)函數(shù),曲線
在點(diǎn)
處的切線方程為
。
(1)求的解析式;
(2)證明:曲線的圖像是一個(gè)中心對(duì)稱圖形,并求其對(duì)稱中心;
(3)證明:曲線上任一點(diǎn)處的切線與直線
和直線
所圍三角形的面積為定值,并求出此定值。
解析:(Ⅰ),于是
解得
或
因,故
.
(Ⅱ)已知函數(shù),
都是奇函數(shù).
所以函數(shù)也是奇函數(shù),其圖像是以原點(diǎn)為中心的中心對(duì)稱圖形.
而.
可知,函數(shù)的圖像按向量
平移,即得到函數(shù)
的圖像,故函數(shù)
的圖像是以點(diǎn)
為中心的中心對(duì)稱圖形.
(Ⅲ)證明:在曲線上任取一點(diǎn).
由知,過(guò)此點(diǎn)的切線方程為
.
令得
,切線與直線
交點(diǎn)為
.
令得
,切線與直線
交點(diǎn)為
.
直線與直線
的交點(diǎn)為
.
從而所圍三角形的面積為.
所以,所圍三角形的面積為定值.
點(diǎn)評(píng):本題導(dǎo)數(shù)的幾何意義、待定系數(shù)法,等價(jià)轉(zhuǎn)化、數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想,推理論證、運(yùn)算求解能力和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。本題的難點(diǎn)是第三問(wèn),解決的突破口是用曲線上切點(diǎn)的橫坐標(biāo)表示出曲線的切線方程,通過(guò)方程組找用切點(diǎn)的橫坐標(biāo)所表示的三角形三個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo),由于這個(gè)三角形的一條邊和軸垂直,從而用切點(diǎn)的橫坐標(biāo)表示出三角形的面積,通過(guò)運(yùn)算得到所證明的結(jié)論。在解決一般曲線的切線問(wèn)題時(shí),切點(diǎn)的橫坐標(biāo)往往是問(wèn)題的關(guān)鍵所在。
易錯(cuò)指導(dǎo):第一問(wèn)易忽視的限制條件;第二問(wèn)表達(dá)混亂,或是不能通過(guò)轉(zhuǎn)化找到證明的思路;第三問(wèn)計(jì)算出錯(cuò)。
例3(08年高考海南、寧夏卷文21)設(shè)函數(shù),曲線
在點(diǎn)
處的切線方程為
.
(Ⅰ)求的解析式;
(Ⅱ)證明:曲線上任一點(diǎn)處的切線與直線
和直線
所圍成的三角形面積為定值,并求此定值.
解析:(Ⅰ)方程可化為
.當(dāng)
時(shí),
.又
,
于是解得
,故
.
(Ⅱ)設(shè)為曲線上任一點(diǎn),由
知曲線在點(diǎn)
處的切線方程為
,即
.
令得
,從而得切線與直線
的交點(diǎn)坐標(biāo)為
.
令得
,從而得切線與直線
的交點(diǎn)坐標(biāo)為
.
所以點(diǎn)處的切線與直線
,
所圍成的三角形面積為
.
故曲線上任一點(diǎn)處的切線與直線
,
所圍成的三角形的面積為定值,此定值為
.
點(diǎn)評(píng):本題考查導(dǎo)數(shù)的幾何意義,曲線的切線,待定系數(shù)法,推理論證與運(yùn)算求解能力.本題的難點(diǎn)是第二問(wèn),解決的關(guān)鍵是用曲線上任意一點(diǎn)的橫坐標(biāo)表示出曲線的切線方程,進(jìn)而用這個(gè)橫坐標(biāo)表示出三角形的面積,然后通過(guò)運(yùn)算得到所證結(jié)論.
易錯(cuò)指導(dǎo):第一問(wèn)易將的導(dǎo)數(shù)求錯(cuò);第二問(wèn)不知道用切點(diǎn)坐標(biāo)表示切線方程,或是忽視了絕對(duì)值等。
考查方向三:考查分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力.利用導(dǎo)數(shù)求最大值和最小值的方法解決科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)中的某些簡(jiǎn)單的優(yōu)化問(wèn)題,正確列出函數(shù)關(guān)系式是解決這類問(wèn)題的首要問(wèn)題.
例4(08年高考江蘇卷17)如圖,某地有三家工廠,分別位于矩形
的頂點(diǎn)
及
的中點(diǎn)
處,已知
,為了處理三家工廠的污水,現(xiàn)要在該矩形
的區(qū)域上(含邊界),且與
等距離的一點(diǎn)
處,建造一個(gè)污水處理廠,并鋪設(shè)三條排污管道
,設(shè)排污管道的總長(zhǎng)為
(1)按下列要求建立函數(shù)關(guān)系式:
①設(shè),將
表示為
的函數(shù);
②設(shè),將
表示為
的函數(shù)關(guān)。
(2)請(qǐng)你選用(1)中的一個(gè)函數(shù)關(guān)系,確定污水處理廠的位置,使鋪設(shè)的排污管道的總長(zhǎng)度最短。
解析:(1)①延長(zhǎng)交
于點(diǎn)
,由條件知PQ垂直平分AB,若∠BAO=θ(rad),則
,故
.
又,所以
.
所求函數(shù)關(guān)系式為.
②若OP=x(km),則OQ=10-x,所以
所求函數(shù)關(guān)系式為。
(2)選擇函數(shù)模型①
.,令
得
.
當(dāng)時(shí)
,y是θ的減函數(shù);當(dāng)
時(shí)
,y是θ的增函數(shù)。所以函數(shù)在
處取得極小值,這個(gè)極小值就是函數(shù)
在
的最小值,
。
當(dāng)時(shí),
。因此,當(dāng)污水處理廠建在矩形區(qū)域內(nèi)且到
兩點(diǎn)的距離均為
時(shí),鋪設(shè)的排污管道的總長(zhǎng)度最短。
選用函數(shù)模型②
,令
則
,平方得
,解得
,由于
,故
,并且可以判斷這個(gè)是函數(shù)的最小值點(diǎn),此時(shí)
,下面對(duì)實(shí)際問(wèn)題的解釋類似上面的解法。
點(diǎn)評(píng):本題考查函數(shù)的概念、解三角形、導(dǎo)數(shù)等基本知識(shí),考查數(shù)學(xué)建模能力、抽象概括能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。命題者匠心獨(dú)具地把對(duì)同一個(gè)問(wèn)題讓考生用不同的變量建立數(shù)學(xué)模型,而在接下來(lái)的第二問(wèn)中又要求考生選用所建立的兩個(gè)函數(shù)模型中的一個(gè)來(lái)解決優(yōu)化問(wèn)題,這就要求考生有對(duì)數(shù)學(xué)模型較高的鑒賞能力,選用的模型不同,其簡(jiǎn)繁程度就不同,使考生在比較鑒別中體會(huì)數(shù)學(xué)的美學(xué)價(jià)值,是一道值得稱道的優(yōu)秀試題。
易錯(cuò)指導(dǎo):本題第一問(wèn),考生往往忽略函數(shù)的定義域,導(dǎo)致失分;第二問(wèn)考生往往不能選擇合適的函數(shù)解析式,特別是第一個(gè)函數(shù)解析式帶有三角函數(shù),產(chǎn)生畏懼心理,從而選擇第二個(gè)解析式,對(duì)第二個(gè)函數(shù)解析式,由于考試大綱中對(duì)復(fù)合函數(shù)的導(dǎo)數(shù)只要求到型的,對(duì)這個(gè)函數(shù)求導(dǎo)數(shù)又有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤,即使是求導(dǎo)正確,在接下來(lái)的具體求解過(guò)程中,運(yùn)算也有可能出現(xiàn)問(wèn)題。因此考生在備考時(shí)要學(xué)會(huì)比較鑒別。
八、實(shí)戰(zhàn)演習(xí)
一、 選擇題:本大題共12小題,每小題5分,共60分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題意要求的.
1.已知是偶函數(shù),則
的最大值是 ( )
A.
B.
C.
D.
2.(理)點(diǎn)P在曲線上移動(dòng),在點(diǎn)P處的切線的傾斜角為
,則
的取值范圍是( ).
A.;
B.
; C.
;
D.
.
2.(文)已知直線是
的切線,則
的值是( ).
A.;
B.
;
C.
;
D.
.
3.定義在上的函數(shù)
,滿足
,且在區(qū)間
上遞增,則( )
A. B.
C. D.
4.已知,若實(shí)數(shù)
,
當(dāng)
,則下列正確的是 ( )
A. B.
C. D.
5.已知,
,則
( )
A. B.
C.
D.
6.(理)做直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在任意位置處,所受的力
,則質(zhì)點(diǎn)沿著
相同的方向,從點(diǎn)
處運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)
處,力
所做的功是 �。ā 。�
A.�。拢�
C.
�。模�
6.(文)做直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程是,則該質(zhì)點(diǎn)在
時(shí)的瞬時(shí)速度是 ( �。�
A. B.
�。茫�
D.
7.下列大小關(guān)系正確的是( )
A. B.
C. D.
8.已知在區(qū)間[1,2]上是增函數(shù),則
的取值范圍是(
A ).A
A.(-∞,7);
B.;
C.(7,20); D.
.
9.點(diǎn)是曲線
上任意一點(diǎn),則點(diǎn)
到直線
的最小距離為�。� ).
A. B.
C.
D.
10.(理)已知函數(shù)則
A. B.
C.
D.
10.(文)曲線在點(diǎn)
處的切線方程是 �。ā 。�
A. �。拢�
�。茫�
�。模�
11.下列函數(shù)既是奇函數(shù),又在區(qū)間上單調(diào)遞減的是
A. B.
C. D.
12.設(shè)函數(shù),則
的值為( ).
A.-3; B.0; C.1; D.3.
二.填空題:本大題共4小題,每小題4分,共16分,請(qǐng)把答案直接填在題中橫線上.
13.定義在(-1,1)上的函數(shù)為,則不等式
的解集是
.
14.已知定義在R上的函數(shù)滿足,
,且
.若
,則
的值為___________________.
15.(理)直線平分由
,
,
所圍成的圖形的面積,則
.
15.(文)曲線在點(diǎn)
處的切線和兩坐標(biāo)軸所圍成的圖形的面積是 .
16.已知函數(shù)的圖象與函數(shù)
的圖象關(guān)于直線
對(duì)稱,令
,則關(guān)于函數(shù)
有下列命題:①
的圖象關(guān)于原點(diǎn)
對(duì)稱;②
的圖象關(guān)于
軸對(duì)稱;③
的最小值為
;④
在區(qū)間
上是單調(diào)遞增.其中正確命題的序號(hào)是 .
三.解答題:本大題共6小題,共74分,解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、證明過(guò)程或演算步驟.
17.(本小題滿分12分)設(shè)函數(shù)定義在
上,對(duì)于任意實(shí)數(shù)
,
恒有
,且當(dāng)
時(shí),
.
(1)求證:在
上是減函數(shù);
(2)解不等式.
18.(本小題滿分12分)求函數(shù)的切線與坐標(biāo)軸圍成的三角形面積的最大值.
19.本小題滿分12分)已知函數(shù),其中
.
(1)設(shè)在
和
處取得極值,其中
,求證:
;
(2)若,求證:過(guò)原點(diǎn)且與曲線
相切的兩條直線不可能垂直.
20.(本小題滿分12分)設(shè)函數(shù)
(1)若存在使不等式
能成立,求實(shí)數(shù)
的最小值;
(2)關(guān)于的方程
在
上恰有兩個(gè)相異實(shí)根,求實(shí)數(shù)
的取值范圍.
21.(改編題)已知函數(shù)在
處取得極值2.
⑴ 求函數(shù)的解析式;
⑵ 若函數(shù)在區(qū)間
上是單調(diào)函數(shù),求實(shí)數(shù)m的取值范圍;
⑶ 若為
圖像上的任意一點(diǎn),直線l與圖像切于點(diǎn)P,求直線l的斜率的取值范圍.
22.(本小題滿分14分)已知函數(shù)
(1)若函數(shù)在
上單調(diào)遞增,求實(shí)數(shù)
的取值范圍;
(2)當(dāng)時(shí),求函數(shù)
在
上的最大,最小值;
(3)當(dāng)時(shí),對(duì)任意的正整數(shù)
,比較
與
的大�。�
答案
一 選擇題
1.B 提示:∵是偶函數(shù),
∴,即
,
∴∴
,最大值
.故選B.
2.B.提示:切線的斜率,故其傾斜角的取值范圍是
.選B.
2.(文)C 提示:由知切線
過(guò)點(diǎn)
,故
.∴
.選C.
3.A提示:由.故函數(shù)
在區(qū)間
單調(diào)遞增,又
,故
.故選A.
4.D提示:函數(shù)是
上的減函數(shù),由
得
,故
,同理
.相加得
.故選D.
5.D提示:.故
.故選D.
6.B提示:由.故選B.
6.(文)C提示:速度方程為,
.故選C.
7.D提示:由冪函數(shù)的性質(zhì)
,由指數(shù)函數(shù)
知
,故選D.
8.B.提示:由題設(shè)知在[1,2]上不小于零,而
在[1,2]上是增函數(shù),故
.選B.
9.B提示:得
,解得
,設(shè)去了
.故切點(diǎn)坐標(biāo)為
,由點(diǎn)到直線的距離公式得
.故選B.
10.D提示:,
故,
.故選D.
10(文)A提示:,曲線
在點(diǎn)
處的切線的斜率為
.故切線方程為
.
故選A.
11.A提示:A中,又
的定義域?yàn)?sub>
,
,其中
在
遞減,故
在
遞減.故選A.
12.A.提示:,選A.
第Ⅱ卷(非選擇題 共90分)
二 、填空題(本大題共4小題,每小題4分,共16分)
13..
提示:由知
在(-1,1)上是增函數(shù),且
為奇函數(shù).
于是原不等式為.等價(jià)于
解得
.
14.4.
提示:由和
得
;由
.
又,∴
.
此題亦可構(gòu)造滿足條件的函數(shù),則
.
15.提示:由于
,即
,解得
.
15.(文)提示:
,故曲線
在點(diǎn)
處的切線的斜率是
,切線方程是
,解得與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)是
和
,故所圍圖形的面積為
.
16.②④提示:函數(shù).
.故知只有②④.
三 、解答題(本大題共6小題,共74分.解答應(yīng)寫出文字說(shuō)明、證明過(guò)程或演算步驟)
17.解(1)令得
.∵
,∴
.
又,若
,則
.由
知
.
故對(duì)任意的,都有
.
設(shè),則
,
.
∴
.
即,故
在
上是減函數(shù).
(2)原不等式等價(jià)于.
又是減函數(shù),∴
.解得
.故原不等式的解集為
.
18.解:∵過(guò)函數(shù)圖象上任意一點(diǎn)的切線方程是
,…………3分
∴切線在軸和
軸上的截距分別為
,
.
∴切線與坐標(biāo)軸圍成的三角形面積.……………………5分
,由
得
.………………………………8分
當(dāng)
時(shí),
,
為增函數(shù);當(dāng)
時(shí),
,
為減函數(shù).
,
,
所以函數(shù)的切線與坐標(biāo)軸圍成的三角形面積的最大值為
.…12分
19.解:(1),
∴的兩根為
, …………3分
令,∵
,∴
,
故有.………………6分
(2)過(guò)曲線上的點(diǎn)的切線的斜率是
,
當(dāng)時(shí),切線的斜率
;…………7分
當(dāng)時(shí),
,解得
,∴切線斜率
.…………9分
∵,∴
,∴
∴
∴,故過(guò)原點(diǎn)且與曲線相切的兩條直線不可能垂直.……12分
20.解:(1)依題意得,…………2分
,…………3分
當(dāng)時(shí)
,故
在區(qū)間
上單調(diào)遞增,
所以.故
,即實(shí)數(shù)
的最小值是
.…………6分
(2)依題意得,在
上恰有兩個(gè)相異實(shí)根,
令,則
,……8分
當(dāng)時(shí)
,當(dāng)
時(shí)
,故
在
上是減函數(shù),在
上是增函數(shù),故
.
,
,因?yàn)?sub>
,所以只要
,即可以使方程
在
上恰有兩個(gè)相異實(shí)根.即
…………………………12分
21.解:⑴ 求導(dǎo),又
在
處取得極值2,所以
,即
,解得
,所以
;
⑵ 因?yàn)?sub>,又
的定義域是R,所以由
,得
,又
在
上連續(xù),所以
在
上單調(diào)遞增,在
上單調(diào)遞減,當(dāng)
在區(qū)間
上單調(diào)遞增,則有
,得
,當(dāng)
在區(qū)間
上單調(diào)遞減,則有
或
,得
.綜上所述,當(dāng)
時(shí),
在
上單調(diào)遞增,當(dāng)
時(shí),
在
上單調(diào)遞減;
⑶ 直線l在點(diǎn)處的切線的斜率
,令
,則
,所以
,因?yàn)?sub>
,所以
.
22.解:(1)當(dāng)時(shí),,若函數(shù)
在
上單調(diào)遞增,則
在
上恒成立,即
在
上恒成立,即
. �。�4分)
(2)當(dāng)時(shí),
,令
得
,當(dāng)
時(shí)
,當(dāng)
時(shí)
,故
是函數(shù)
在
上唯一的極小值點(diǎn),故
. (6分)
又,
,故
.(8分)
(3)令,則
,(10分)
當(dāng)時(shí),
,
,故在
上
恒成立,即函數(shù)
在
單調(diào)遞增,故
, �。ǎ�3分)
取,則
,故有
. �。ǎ�4分)
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
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