(苏教版选修2—2)数学:第1章《导数及其应用》素材3

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(苏教版选修2—2)数学:第1章《导数及其应用》素材3

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聚焦高考导数的“交汇点”
  导数为许多数学问题的研究开辟了新途径,也是中学数学的一个新的知识“交汇点”,导数与函数、数列、不等式的综合题成为各类考试中考查的一个新热点.本文将该部分高考试题作一归纳总结,供参考.
  一、导数与集合的交汇
  例1 设函数,集合,,若,则实数a的取值范围是(  )
  (A)     (B)
  (C)    (D)
  解析:,化简可得
  当时,;
  当时,;
  当时,.
  ,,
  当时,;
  当时,;
  当时,且.
  ∵,∴.故选(C).
  点评:本题以集合为载体,主要考查了不等式和导数的商的求导法则(),同时也考查了集合的运算.
  二、导数与不等式的交汇
  例2 对于上可导的任意函数,若满足,则必有(  )
  (A)     (B)
  (C)   (D)
  解析:若函数为常数函数,则(A)、(D)不对,21世纪教育网
  若不为常数函数,
  则时,单调递增;时,单调递减.
  ∴时,为极小值,也为最小值,
  ∴.故选(C).
  点评:本题考查了利用导数讨论函数的单调性,及求函数的极值和最值还有不等式.
  三、导数与三角函数的交汇
  例3 设函数.
若是奇函数,则_____.
  解析:∵,
  


  要使为奇函数,须且仅须,即.
  又,所以k只能取0,从而.
  点评:本题是以导数为背景,结合三角函数化简求值等有关知识进行考查.
  四、导数与函数、不等式的交汇
  例4 已知函数,的导函数是,对任意两个不相等的正数,证明:(1)略;(2)当时,,
  证明:(1)略;
  (2)由,得,
  ∴

  .
  ∵是两个不相等的正数,
  ∴,
  设,,
  则,列表:
减函数
极小值
增函数
  ∴,即,
  ∴.21世纪教育网
  即对任意两个不相等的正数 ,恒有.
点评:本小题主要考查导数的基本性质和应用,函数的性质和平均值不等式等知识及综合分析、推理论证的能力,以导数为工具,解答函数、不等式综合问题已成为高考中一道亮丽的风景线.
运用导数巧定参
  求参数的值或取值范围问题,是高中数学的重要内容,也是历年高考数学命题的热点.将这类问题渗透到导数应用中,通过已知函数的单调性、极值或最值确定参数的值或取值范围,是导数的逆向应用,是导数应用的一大亮点,也充分展现了导数应用的活力.下面举例说明.
  一、由函数的单调性确定参数
  例1 已知函数,是否存在实数a,使在上单调递减?若存在,求出a的取值范围;若不存在,说明理由.
  分析:由在上单调递减,知在上的导数,由此表示出x,利用x的取值范围来确定a的取值范围.
  解:由在上单调递减,可得在区间上的导数,即恒成立.
  ∵,∴,∴只需.
  当时,,在上,
  即在上为减函数,∴.
  点评:在已知函数是增函数(或减函数)求参数的取值范围时,应令(或)恒成立,解出参数的取值范围(一般可用不等式恒成立理论求解),然后检验参数的取值能否使恒等于0,若恒等于0,则参数的这个值应舍去;若不恒为0,则由(或)恒成立解出的参数的取值范围确定.
  二、由函数的极值确定参数
  例2 已知在时取得极值,且,试求常数a、b、c的值.
  分析:通过极值点与导数的关系,函数的极值点为的根,建立起相关等式,运用待定系数法求得参数a、b、c的值.
  解:.
  由是函数的极值点,得是方程,即的两根,
  由根与系数的关系,得
 
  又,所以.③
  由①②③,解得,,.
  点评:本题是极值的逆向思维问题,运用待定系数法实现转化,从而解决了函数参数的确定问题.
  三、由函数的最值确定参数
  例3 设,函数的最大值为1,最小值为,求常数a、b.
  分析:由函数的最值与导数的关系,建立a、b的方程组求解.
  解:,得或.
  ,,,.
  由,可得中是最小的,是最大的.
  所以,解得.
  点评:本题是函数最值的逆向题,求解的方法是利用导数知识,得到关于参数的方程组,利用待定系数法求解的.
导出新意
  一、以向量为载体的导数求解21世纪教育网
  例1 已知向量,,令,是否存在实数,使(其中是的导函数)?若存在,求出的值;若不存在,则证明之.
  解析:
  
  .
  令,即可得,所以存在实数,使.
  点评:本题是以向量为载体,考查了导数、三角函数等知识,在知识的交汇处设计题目,题目小巧且富于思考.
  二、高次函数的导数求解
  例2 设函数,其中.
  (1)若在处取得极值,求常数的值;
  (2)若在上是增函数,求的取值范围.
  解析:(1),
  因为在处取得极值,所以,
  解得,经检验知当时,为的极值点.
  (2)由于.
  ①若,函数在和上为增函数.
  故当时,在上是增函数;21世纪教育网
  ②若时,函数在与上为增函数.
  故此时在区间上一定为增函数.
  综上所知,当时,在区间上为增函数.
  点评:此题借助于二次函数的零点,分别对的图象特征进行分析,再结合函数在上的单调性与其子区间的单调性相同,得出结论.
  三、分式函数的导数求解
  例3 已知函数,.
  (1)求的单调区间和值域;
  (2)设,函数,,若对任意的总存在使得成立,求的取值范围.
  解析:(1)对函数求导,得,
  令,解得或.21世纪教育网
  当变化时,、的变化情况如下表:
  所以,当时,是减函数;
  当时,为增函数.
  故当时,的值域为.
  (2)对函数求导,得,
  又因为,当时,,
  因此当时,为减函数,
  从而当时,有.
  又,,
  即当时,有.
  任给,.
  存在,使得,则,

  解得或.
  又,所以的取值范围是.
点评:本题考查函数性质、导数、不等式等基础知识,用导数求解,思路清晰、快捷,充分体现导数解题的优越性.其中在解(2)问时,注意数学语言间准确转化,是解此问的关键.
绕过讨论求切线
求过某点的曲线的切线方程时,除了要判断该点是否在曲线上,还要分“该点是切点”和“该点不是切点”两种情况进行讨论,解法复杂.若设为曲线上一点,则以为切点的曲线的切线方程可设为,利用此切线方程可以简化解题,避免疏漏.如:
例1 求过曲线上的点的切线方程.
解:设为切点,又∵,
∴,即切线的斜率为.
设此切线方程为,
又∵切线过,故.①
切点在曲线上,故.②
由①②,解得,或.
故所求切线方程为或,即或.
评析:由上述解法可知,两直线都过曲线上的点,但直线以,为切点.该解法避免了对点是否为切点的讨论,简化了解题.
例2 若曲线在点处的切线平行于,求此切线的方程.
解:设切点,∵,
∴切线的斜率为.
解得或,即,或.
故所求切线方程为或,即或.
评析:利用曲线在一点处的导数等于在这一点的切线的斜率,确定出切点,代入切线方程中,解出所求切线的方程.
例3 求过点且与曲线相切的直线方程.
解:设切点为,
  ∵,∴切线的斜率为.
设此切线的方程为,过点,
  所以.①
点在曲线上,故.②
由①②,解得.
故所求直线的方程为,
即.
评析:点在曲线外,用此法解避免了对点位置的判断.

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