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新高考数学一轮复习知识清单+巩固练习专题05 一元函数的导数及其应用(2份打包,原卷版+解析版)
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一、知识速览
二、考点速览
知识点1 导数的概念
1、函数y=f(x)在x=x0处的导数
一般地,称函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率eq \f(f(x0+Δx)-f(x0),Δx)=eq \(lim,\s\d5(Δx→0))eq^\(lim,\s\d4(Δx→0))eq \f(Δy,Δx)为函数y=f(x)在x=x0处的导数,记作f′(x0)或y′|x=x0,即f′(x0)=eq \(lim,\s\d5(Δx→0))eq^\(lim,\s\d4(Δx→0))eq \f(Δy,Δx)=eq^\(lim,\s\d4(Δx→0))eq \(lim,\s\d5(Δx→0))eq \f(f(x0+Δx)-f(x0),Δx).
2、导数的几何意义
函数f(x)在点x0处的导数f′(x0)的几何意义是在曲线y=f(x)上点P(x0,y0)处的切线的斜率(瞬时速度就是位移函数s(t)对时间t的导数).相应地,切线方程为y-y0=f′(x0)(x-x0).
3、函数f(x)的导函数:称函数f′(x)=eq^\(lim,\s\d4(Δx→0))eq \(lim,\s\d5(Δx→0))eq \f(f(x+Δx)-f(x),Δx)为f(x)的导函数.
知识点2 导数的运算
1、基本初等函数的导数公式
2、导数的运算法则
(1)[f(x)±g(x)]′=f′(x)±g′(x).
(2)[f(x)·g(x)]′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x).
(3)eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(f(x),g(x))))′=eq \f(f′(x)g(x)-f(x)g′(x),[g(x)]2)(g(x)≠0).
知识点3 利用导数研究函数的单调性
1、导数与函数的单调性的关系
在某个区间 SKIPIF 1 < 0 内,如果 SKIPIF 1 < 0 ,那么函数 SKIPIF 1 < 0 在这个区间内单调递增;
如果 SKIPIF 1 < 0 ,那么函数 SKIPIF 1 < 0 在这个区间内单调递减.
【注意】
(1)在某区间内 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 )是函数 SKIPIF 1 < 0 在此区间上为增(减)函数的充分不必要条件;
(2)可导函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上是增(减)函数的充要条件是对∀x∈(a,b),都有 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 )且 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上的任何子区间内都不恒为零.
2、导数法求函数单调区间的步骤
(1)确定函数的定义域;
(2)求(通分合并、因式分解);
(3)解不等式,解集在定义域内的部分为单调递增区间;
(4)解不等式,解集在定义域内的部分为单调递减区间.
知识点4 导数与函数的极值、最值
1、函数的极值
(1)函数的极小值:函数y=f(x)在点x=a的函数值f(a)比它在点x=a附近其他点的函数值都小,f′(a)=0;而且在点x=a附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0,则点a叫做函数y=f(x)的极小值点,f(a)叫做函数y=f(x)的极小值.
(2)函数的极大值:函数y=f(x)在点x=b的函数值f(b)比它在点x=b附近其他点的函数值都大,f′(b)=0;而且在点x=b附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,则点b叫做函数y=f(x)的极大值点,f(b)叫做函数y=f(x)的极大值.
2、函数的最值
(1)在闭区间[a,b]上连续的函数f(x)在[a,b]上必有最大值与最小值.
(2)若函数f(x)在[a,b]上单调递增,则f(a)为函数的最小值,f(b)为函数的最大值;若函数f(x)在[a,b]上单调递减,则f(a)为函数的最大值,f(b)为函数的最小值.
一、求曲线“在”与“过”某点的切线
1、求曲线“在”某点处的切线方程步骤
第一步(求斜率):求出曲线在点处切线的斜率
第二步(写方程):用点斜式
第三步(变形式):将点斜式变成一般式。
2、求曲线“过”某点处的切线方程步骤
第一步:设切点为;
第二步:求出函数在点处的导数;
第三步:利用Q在曲线上和,解出及;
第四步:根据直线的点斜式方程,得切线方程为.
【典例1】(2023·陕西西安·西安市大明宫中学校考模拟预测)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,则曲线 SKIPIF 1 < 0 在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【解析】 SKIPIF 1 < 0 ,切点为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以切线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 故选:B
【典例2】(2023·西藏日喀则·统考一模)已知直线 SKIPIF 1 < 0 是曲线 SKIPIF 1 < 0 在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程,则 SKIPIF 1 < 0
【答案】e
【解析】由题设, SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以,切线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 .
【典例3】(2023·云南·校联考模拟预测)曲线 SKIPIF 1 < 0 过坐标原点的切线方程为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】设切点为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,切线的斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以切线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
又切线过原点,所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 ,所以切线方程为 SKIPIF 1 < 0
【典例4】(2023·陕西宝鸡·统考二模)若过点 SKIPIF 1 < 0 可作曲线 SKIPIF 1 < 0 的三条切线,则 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【解析】设切点为 SKIPIF 1 < 0 ,
由函数 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
所以在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
因为切线过点 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
整理得 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
要使得过点 SKIPIF 1 < 0 可作曲线 SKIPIF 1 < 0 的三条切线,
则满足 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .故选:C.
二、含参函数单调性讨论依据
(1)导函数有无零点讨论(或零点有无意义);
(2)导函数的零点在不在定义域或区间内;
(3)导函数多个零点时大小的讨论。
【典例1】(2023·全国·高三对口高考)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,求函数 SKIPIF 1 < 0 的单调区间.
【答案】答案见解析.
【解析】函数 SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,求导得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
因此函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减;
当 SKIPIF 1 < 0 时,由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
因此 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 上单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,当且仅当 SKIPIF 1 < 0 时取等号,因此 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
当 SKIPIF 1 < 0 时,当 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
因此 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 上单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的单调递增区间为 SKIPIF 1 < 0 ,单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的单调递增区间为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的单调递增区间为 SKIPIF 1 < 0 ,无单调递减区间;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的单调递增区间为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 .
【典例2】(2023·全国·高三专题练习)讨论函数 SKIPIF 1 < 0 的单调性.
【答案】答案见解析
【解析】函数 SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,
求导得 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,其中 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ; SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 上单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减.
综上所述,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减.
三、已知函数的单调性求参数
(1)函数在区间D上单调增(单减)在区间D上恒成立;
(2)函数在区间D上存在单调增(单减)区间在区间D上能成立;
(3)已知函数在区间D内单调不存在变号零点
(4)已知函数在区间D内不单调存在变号零点
【典例1】(2023·全国·高三专题练习)已知函数 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,则a的最小值为( ).
A. SKIPIF 1 < 0 B.e C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【解析】依题可知, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,显然 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,即a的最小值为 SKIPIF 1 < 0 .故选:C.
【典例2】(2023·全国·高三专题练习)已知函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上不单调,则 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【解析】依题意 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上有零点,
令 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增,又由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 ,所以, SKIPIF 1 < 0 的取值范围 SKIPIF 1 < 0 故选:A
【典例3】(2023·全国·高三专题练习)若函数 SKIPIF 1 < 0 恰有三个单调区间,则实数a的取值范围为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【解析】由题意得函数 SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
要使函数 SKIPIF 1 < 0 恰有三个单调区间,
则 SKIPIF 1 < 0 有两个不相等的实数根,∴ SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,
故实数a的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 ,故选:C.
四、构造函数法解决函数问题中的常见类型
关系式为“加”型构造:
构造
(2) 构造
(3) 构造
(4)构造(注意的符号)
(5) 构造
关系式为“减”型构造:
(6) 构造
(7) 构造
(8) 构造
(9)构造(注意的符号)
(10) 构造
【典例1】(2023春·重庆·高二校联考期中)已知定义在 SKIPIF 1 < 0 上的函数 SKIPIF 1 < 0 满足: SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 的解集为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【解析】设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,所以 SKIPIF 1 < 0 ,故选:A.
【典例2】(2023春·江西南昌·高二校联考阶段练习)若定义域为 SKIPIF 1 < 0 的函数 SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 ,则不等式 SKIPIF 1 < 0 的解集为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】由 SKIPIF 1 < 0 时,函数 SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
由 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 的解集为 SKIPIF 1 < 0 .
【典例3】(2023春·四川宜宾·高二校考期中)已知 SKIPIF 1 < 0 是定义在 SKIPIF 1 < 0 上的函数,导函数 SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 对于 SKIPIF 1 < 0 恒成立,则( )
A. SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【解析】设函数 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在R上单调递减,
则 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .故选:D
五、单变量不等式恒成立问题
一般利用参变分离法求解函数不等式恒(能)成立,可根据以下原则进行求解:
1、,
2、,
3、,
4、,
【典例1】(2023·全国·高三专题练习)若对于 SKIPIF 1 < 0 ,不等式 SKIPIF 1 < 0 恒成立,则参数a的取值范围为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】令 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
若 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减,
又由 SKIPIF 1 < 0 ,所以当 SKIPIF 1 < 0 时,可得 SKIPIF 1 < 0 ,不符合题意,舍去;
若 SKIPIF 1 < 0 时,令 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增;
又由 SKIPIF 1 < 0 ,所以存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,不符合题意,舍去;
若 SKIPIF 1 < 0 时,令 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增,且 SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,符合题意,
所以实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 .
【典例2】(2023·全国·高三专题练习)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,若对任意的 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 恒成立,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】解法一,由 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,得 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,
即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,所以 SKIPIF 1 < 0
因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 .
解法二,由 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,得 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立.
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 即可
SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,所以 SKIPIF 1 < 0 .
因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 .
六、双变量不等式与等式
一般地,已知函数,
1、不等关系
(1)若,,总有成立,故;
(2)若,,有成立,故;
(3)若,,有成立,故;
(4)若,,有成立,故.
2、相等关系
记的值域为A, 的值域为B,
(1)若,,有成立,则有;
(2)若,,有成立,则有;
(3)若,,有成立,故;
一般利用参变分离法求解函数不等式恒(能)成立,可根据以下原则进行求解:
1、,
2、,
3、,
4、,
【典例1】(2023春·四川宜宾·高二校考期中)已知函数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,对任意的 SKIPIF 1 < 0 ,都有 SKIPIF 1 < 0 成立,则实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【解析】 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ;令 SKIPIF 1 < 0 , 解得 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 单调递减,
且 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,
任意的 SKIPIF 1 < 0 ,都有 SKIPIF 1 < 0 成立,则 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 (舍去);
当 SKIPIF 1 < 0 时,令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ;令 SKIPIF 1 < 0 , 解得 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减, 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 , 解得 SKIPIF 1 < 0 ,
综上所述,实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 .故选:A
【典例2】(2023·全国·高三专题练习)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 ,若对任意的 SKIPIF 1 < 0 ,存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,则实数m的取值范围为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】由题意得 SKIPIF 1 < 0 .
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增, SKIPIF 1 < 0 .
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减, SKIPIF 1 < 0 .
由 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 .
易错点1 复合函数求导错误
点拨:复合函数对自变量的导数等于已知函数对中间变量的导数,乘以中间变量对自变量的导数,即 SKIPIF 1 < 0 。
【典例1】(2023·全国·高三专题练习)求下列函数的导数.
(1) SKIPIF 1 < 0 ; (2) SKIPIF 1 < 0 ; (3) SKIPIF 1 < 0 (4) SKIPIF 1 < 0 ;
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3) SKIPIF 1 < 0 ;(4) SKIPIF 1 < 0
【解析】(1)因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
(2)因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
(3)因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0
(4)因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0
【典例2】(2023·全国·高三专题练习)求 SKIPIF 1 < 0 的导函数.
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】因为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0
易错点2 误解“导数为0”与“有极值”的逻辑关系
点拨:在使用导数求函数极值时,很容易出现的错误是求出使导函数等于0的点,而没有对这些点左右两侧导函数的符号进行判断,误以为使导函数等于0的点就是函数的极值点。出现这种错误的原因就是对导数与极值关系不清。可导函数在一点处的导函数值为0只是这个函数在此点取到极值的必要条件,充要条件是 SKIPIF 1 < 0 两侧异号。
【典例1】(2022秋·辽宁鞍山·高三校联考期中)已知定义域为 SKIPIF 1 < 0 的函数 SKIPIF 1 < 0 的导函数为 SKIPIF 1 < 0 ,且函数 SKIPIF 1 < 0 的部分图象如图所示,则下列说法中正确的是( )
A. SKIPIF 1 < 0 有极小值 SKIPIF 1 < 0 ,极大值 SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 有极小值 SKIPIF 1 < 0 ,极大值 SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 有极小值 SKIPIF 1 < 0 ,极大值 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0 有极小值 SKIPIF 1 < 0 ,极大值 SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【解析】观察图象知,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
而当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
因此当 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当且仅当 SKIPIF 1 < 0 时取等号,
则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 有极小值 SKIPIF 1 < 0 ,极大值 SKIPIF 1 < 0 ,A,B,C不正确;D正确.故选:D
【典例2】(2022秋·北京·高三北京铁路二中校考阶段练习)设函数 SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极大值点,以下四个结论中正确的命题序号是 .
① SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ; ② SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极大值点;
③ SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极小值点; ④ SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极小值点
【答案】②④
【解析】对于①: SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极大值点,并不一定是最大值点,即①错误;
对于②:因为 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的图象关于 SKIPIF 1 < 0 轴对称,
且 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极大值点,
所以 SKIPIF 1 < 0 应是 SKIPIF 1 < 0 的极大值点,即②正确;
对于③:因为 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的图象关于 SKIPIF 1 < 0 轴对称,
且 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极大值点,
所以 SKIPIF 1 < 0 应是 SKIPIF 1 < 0 的极小值点,
且无法判定 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极小值点,即③错误;
对于④:因为 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的图象关于 SKIPIF 1 < 0 对称,
且 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极大值点,
所以 SKIPIF 1 < 0 应是 SKIPIF 1 < 0 的极小值点,即④正确;故答案为:②④.
【典例3】(2023·全国·高三对口高考)如果函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 处有极值 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 的值为 .
【答案】2
【解析】因为函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 处有极值 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
由于 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
解得: SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 单调递减,无极值.
所以 SKIPIF 1 < 0 .故答案为:2
易错点3 对“导数值符号”与“函数单调性”关系理解不透彻
点拨:一个函数在某个区间上单调增(减)的充要条件是这个函数的导函数在此区间上恒大(小)于等于0,且导函数在此区间的任意子区间上都不恒为0。切记导函数在某区间上恒大(小)于0仅为该函数在此区间上单调增(减)的充分条件。
【典例1】(2023·陕西西安·统考三模)若函数 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,则 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【解析】因为函数 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,即 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递增,又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .故选:B
【典例2】(2022秋·山东济宁·高三校考阶段练习)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 内为减函数,则实数a的取值范围是 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】 SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 内为减函数,
∴ SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 内恒成立,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 .
所以实数a的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
【典例3】(2023·全国·高三专题练习)已知函数 SKIPIF 1 < 0 的单调递减区间为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 的值为( )
A.3 B. SKIPIF 1 < 0 C.6 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【解析】由 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 单调递减区间是 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的解集为 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 的解集为 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,经检验符合题意.故选:D.
易错点4 对“导函数值正负”与“原函数图象升降”关系不清楚
点拨:解答此类题的关键是抓住①导函数的零点与原函数的极值点关系——极值点的导数值为0;②导函数值的符号与原函数单调性的关系——原函数看增减,导函数看正负。
【典例1】(2023·浙江绍兴·统考模拟预测)如图是函数 SKIPIF 1 < 0 的导函数 SKIPIF 1 < 0 的图象,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 的图象大致为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由 SKIPIF 1 < 0 的图象可知,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
则在区间 SKIPIF 1 < 0 上,函数 SKIPIF 1 < 0 上各点处切线的斜率在区间 SKIPIF 1 < 0 内,
对于A,在区间 SKIPIF 1 < 0 上,函数 SKIPIF 1 < 0 上各点处切线的斜率均小于0,故A不正确;
对于B,在区间 SKIPIF 1 < 0 上,函数 SKIPIF 1 < 0 上存在点,在该点处切线的斜率大于1,故B不正确;
对于C,在区间 SKIPIF 1 < 0 上,函数 SKIPIF 1 < 0 上存在点,在该点处切线的斜率大于1,故C不正确;
对于D,由 SKIPIF 1 < 0 的图象可知,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以函数 SKIPIF 1 < 0 上各点处切线的斜率在区间 SKIPIF 1 < 0 内,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
而函数 SKIPIF 1 < 0 的图象均符合这些性质,故D正确.故选:D
【典例2】(2023·全国·高三专题练习)(多选)已知定义在 SKIPIF 1 < 0 上的函数 SKIPIF 1 < 0 ,其导函数 SKIPIF 1 < 0 的大致图像如图所示,则下列叙述正确的是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】CD
【解析】由题意得,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,C选项正确.
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,D选项正确.故选:CD原函数
导函数
f(x)=c(c为常数)
f′(x)=0
f(x)=xn(n∈Q*)
f′(x)=nxn-1
f(x)=sin x
f′(x)=cs_x
f(x)=cs x
f′(x)=-sin_x
f(x)=ax(a>0且a≠1)
f′(x)=axln_a
f(x)=ex
f′(x)=ex
f(x)=lgax(x>0,a>0且a≠1)
f′(x)=eq \f(1,xln a)
f(x)=ln x (x>0)
f′(x)=eq \f(1,x)
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