导数与函数极值、最值问题(解析版)
云南二级建造师报名时间-神秘岛读后感
【高考地位】
导数在研究函数的极值与最值问题是高考的必考的重点内容,
已由解决函数、数列、不等
式问题的辅助工具上升为解决问题的必不可少的工具,特别是利用导数来解决
函数的极值与最
值、零点的个数等问题,在高考中以各种题型中均出现,对于导数问题中求参数的取值范
围是
近几年高考中出现频率较高的一类问题,其试卷难度考查较大.
【方法点评】
类型一利用导数研究函数的极值
使用情景:一般函数类型
解题模板:第一步 计
算函数
f(x)
的定义域并求出函数
f(x)
的导函数
f
'
(x)
;
第二步求方程
f
'
(x)0
的根;
第三步 判断
f
'
(x)
在方程的根的左、右两侧值的符号;
第四步 利用结论写出极值.
例1 已知函数
f(x)
1
lnx
,求函数
f
x
的极值.
x
【答案】极小值为
1
,无极大值.
【点评】求函数的极值的一般
步骤如下:首先令
f
'
(x)0
,可解出其极值点,然后根据导函数
大于0、小于0即可判断函数
f(x)
的增减性,进而求出函数
f(x)
的
极大值和极小值.
【变式演练1】已知函数
f(x)x
3
ax
2
bxa
2
在
x1
处有极值10,则
f(2)
等于( )
A.11或18 B.11 C.18 D.17或18
【答案】C
【解读】
1 36
32a
b0
b32a
a4
a3
试卷
分析:
f
(x)3x
2
2axb
,
或.
2
2
1ab
a10
aa120
b11
b3
a3
当
时,
f
(x)3(x1
)
2
0,
在
x1
处不存在极值.
b3<
br>
a4
当
时,
b11
f
(x)3x
2
8x11(3x11)(x1)
,
x
(
11
所
,1),f
(x)0
;
x(1
,),f
(x)0
,符合题意.
3
a4
以
.
f(2)816221618
.故选C.
b11
考点:函数的单调性与极值.
1
【变式演练2】设函
数
f
x
lnxax
2
bx
,若
x1
是
f
x
的极大值点,则
a的取值范围为
2
( )
A.
1,0
B.
1,
C.
0,
D.
,1
U
0,
【答案】B
【解读】
考点:函数的极值.
【变式演练3】函数
f(x)
【答案】
3
【解读】 <
br>试卷分析:因为
f(x)
1
3
1
x(m1)x
2
2(m1)x
,
32
1
3
1
x(m1
)x
2
2(m1)x
在
(0,4)
上无极值,则
m<
br>_____.
32
所以
f'(x)x
2
(m1)x
2(m1)
x2
xm1
,由
f
'
x
0
得
x2
或
xm1,又因为
2 36
函数
f(x)
1
31
m3
而
2
0,4
,所以只有
m12
,
x(m1)x
2
2(m1)x
在
(
0,4)
上无极值,
32
时,
f
x
在
R
上单调,才合题意,故答案为
3
.
考点:1、利用导数研究函数的极值;2、利用导数研究函数的单调性.
【变式演练4】已知
等比数列
{a
n
}
的前
n
项和为
S
n2
n1
k
,则
f(x)x
3
kx
2
2x1
的极大
值为( )
A.2
B.
【答案】B
【解读】
57
C.3
D.
22
考点:1、等比数列的性质;2、利用导数研究函数的单调性及极值.
【
变式演练5】设函数
f(x)x
3
(1a)x
2
ax
有两个不同的极值点
x
1
,
x
2
,且对不等式
f
(x
1
)f(x
2
)0
恒成立,则实数
a
的取
值范围是.
1
【答案】
(,1]
U
,2
2
【解读】
32
试卷分析:因为
f(x
1
)f(x
2
)0
,故得不等式
x
1
3
x
2
1a
x
1
2
x
2
a
x
1
x
2
0
,即
xx
x
1
x
2
12
由于
22
3x
1
x
2
1a
x
1
x
2
2
x
1
x
2
a
x
1
x2
0
,
f'
x
3x
2
2
1a
xa
,令
f'
x
0
得方程
3x
2
2
1a
xa0
,因
2
xx
1a
12
3
,代入前面不等式,并
化简得
4
a
2
a1
0
,
故
a
xx
12
3
3
36
1a
2a
2
5a
2
0
,解不等式得
a1
或
11
a2
,因此, 当
a1
或
a2
时, 不等式
22
1
f
x
1
f
x
2
0
成立,故答案为
(,1]
U
,2
.
2
考点:1、利用导数研究函
数的极值点;2、韦达定理及高次不等式的解法.
【变式演练6】已知函数
f
x
x
3
ax
2
x2
a
0
的极大值点和极小值点都在区间
1,1
内,
则实数
a
的取值范围是.
【答案】
3a2
【解读】
考点:导数与极值.
类型二 求函数在闭区间上的最值
使用情景:一般函数类型
解题模板:第一步
求出函数
f(x)
在开区间
(a,b)
内所有极值点;
第二步
计算函数
f(x)
在极值点和端点的函数值;
第三步
比较其大小关系,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.
例2若函数
f
x
e
x
x
2
mx
,在点
1,f
1
处的斜率为
e1
.
(1)求实数
m
的值;
(2)求函数
f
x
在区间
1,1
上的最大值.
【答案】(1)
m1
;(2)
f
x
max
e.
【解读】
试卷分析:(1)由
f
(1)e1
解之即可;
(2
)
f
x
e
x
2x1
为递增函数且
f
1
e10,f
1
e
1
30
,所以在区间
(
1,1)
上存
4 36
在
x
0
使
f
(x
0
)0
,所以函数在区间
[1,x
0
]
上单调递减,在区间
[x
0
,1]
上单调递增,所以<
br>f
x
max
max
f
<
br>1
,f
1
,求之即可.
试卷解读: (1)
f
x
e
x<
br>2xm
,∴
f
1
e2m<
br>,即
e2me1
,解得
m1
;
实数
m
的值为1;
(2)
f
x<
br>
e
x
2x1
为递增函数,∴
f
1
e10,f
1
e<
br>1
30
,
存在
x
0
1,1
,使得
f
x
0
0
,所以
f
x
max
max
f
1
,f
1
,
f
1
e
1
2,f
1
e
,∴
f
x
max
f
1
e
考点:1.导数的几何意义;2.导数与函数的单调性、最值.
【名师点睛】本题考查导数的
几何意义、导数与函数的单调性、最值等问题,属中档题;导数
的几何意义是拇年高考的必考内容,考查
题型有选择题、填空题,也常出现在解答题的第(1)
问中,难度偏小,属中低档题,常有以下几个命题
角度:已知切点求切线方程、已知切线方程
(或斜率)求切点或曲线方程、已知曲线求切线倾斜角的范围
.
【变式演练7】已知
f(x)
x1
.
e
x
(1)求函数
yf(x)
最值;
(2)若
f(x
1
)f(x
2
)(x
1
x
2
)
,求证:
x
1
x
2
0
.
【答案】(
1)
f(x)
取最大值
f(x)
max
f(0)1
,
无最小值;(2)详见解读.
【解读】
e
x
(x1)e
x
x
x
, 试卷
解读:(1)对
f(x)
求导可得
f
(x)
2x
ee
令
f
(x)
x
0
得x=0. e
x
当
x(,0)
时,
f
(x)0
,函数
f(x)
单调递增;
5 36
当
x(0,)
时,
f
(x)0
,函数
f(x)<
br>单调递减,
当x=0时,
f(x)
取最大值
f(x)
max
f(0)1
,无最小值.
(2)不妨设
x
1
x
2
,由(1)得
当
x(,0)
时,
f
(x)0
,函数
f(x)<
br>单调递增;
当
x(0,)
时,
f
(x)
0
,函数
f(x)
单调递减,
若
f(x
1
)f
(x
2
)
,则
x
1
0x
2
,
考点:1.导数与函数的最值;2.导数与不等式的证明.
【变式演练7】已知函
数
f(x)xlnx
,
g(x)x
2
ax2
.
(Ⅰ)求函数
f(x)
在
[t,t2](t0)
上的最小值;
(Ⅱ)若函数
yf(x)g(x)
有两个不同的极值点
x
1,x
2
(x
1
x
2
)
且
x
2
x
1
ln2
,求实数
a
的取
值范围. f(x)
min
【答案】(Ⅰ)
1
1
,0t
2ln2
ee
;(Ⅱ)
aln
2ln()1
.
1
33
tlnt,t
e
【解读】
6 36
111
试卷分析:(Ⅰ)由
f
'
(x)lnx10
,得极值点为
x
,分情况讨论
0t
及
t
时,函
eee
数
f(x)
的最小值;(Ⅱ)当函数<
br>yf(x)g(x)
有两个不同的极值点,即
y
'
lnx2x
1a0
有两个不同的实根
x
1
,x
2
(x
1
x
2
)
,问题等价于直线
ya
与函数
G(x)
lnx2x1
的图象有两
1
个不同的交点,由
G(x)
单调
性结合函数图象可知当
aG(x)
min
G()ln2
时,
x
1
,x
2
存在,且
2
lnx
1
2x
1
1a0
,
x
2
4x
1
x
2
x
1
的值随着
a
的增大而增大,而当
x2
x
1
ln2
时,由题意
lnx2x1a
0
22
42ln2
代入上述方程可得
x
2
4
x
1
ln2
,此时实数
a
的取值范围为
aln2ln
()1
.
333
1
试卷解读:(Ⅰ)由
f
'
(
x)lnx10
,可得
x
,
e
111
①
0t
时,函数
f(x)
在
(t,)
上单调递减,在<
br>(,t2)
上单调递增,
eee
11
函数
f(
x)
在
[t,t2](t0)
上的最小值为
f()
, ee
1
②当
t
时,
f(x)
在
[t,t2
]
上单调递增,
e
f(x)
min
f(t)tlnt
,
1
1
,0t
ee
;
tlnt,t
1
e
f(
x)
min
7 36
两式相减可得
ln
x
1
2(x
1
x
2
)2ln2
x
2
4
x
2
4x
1
代入上述方程可得
x
2
4x
1
ln2
,
3
2ln2
此时
aln2ln()1
,
33
2ln2
所以,实数
a
的取值范围为
aln2ln()1
;
33
考点:导数的应用.
【变式演练8】设函数
f
x
lnx1
.
(1)已知函数
F
x
f
x
1
2
31
xx
,求
F
x
的极值;
424
(2)已知函数
G
x<
br>
f
x
ax
2
2a1
xa
a0
,若存在实数
m
2,3
,使得当
x
0,m
时,
函数
G
x
的最大值为
G
<
br>m
,求实数
a
的取值范围.
3
【答案】(1)极
大值为
0
,极小值为
ln2
;(2)
1ln2,
.
4
【解读】
8 36
F
x
,F'
x
随
x
的变
化如下表:
x
F'
x
0,1
Z
1
1,2
]
2
2,
Z
0
0
3
ln2
4
F
x
0
当
x1
时,函数
F
x
取得极大值
F
1
0
。当
x2时,函数
F
x
取得极小值
F
2
ln2
3
.
4
③当
11
1
1
1
,即
a
时,函数
f<
br>
x
在
0,
和
1
,
上单调递增, 在
,1
上单调递减,要存2a2
2a
2a
1
在实数
x
2,3
,使得当
x
0,m
时, 函数
G
x
的最大值为
G
m
,则
G
G
2
,代入化简
2a
得
ln
2a
1
11
1
1
<
br>ln210
. 令
g
a<
br>
ln
2a
ln21
a<
br>
,因
g'
a
1
0
4a
4a2
a
4a
9 36
11
1
恒成立,故恒有
g
a
g
ln20,a
时,
式恒成立。综上,实数
a
的取值范围是
22
2
1ln2,
.
考点:函数导数与不等式.
【高考再现】
1. 【2016高考新课标1卷】(本
小题满分12分)已知函数
f
x
x2<
br>
e
x
a
x1
有两个零
点
.
(I)求a的取值范围;
(II)设x
1
,x
2
是<
br>f
x
的两个零点,证明:
x
1
x2
2
.
【答案】
(0,)
2
试卷解
读。(Ⅰ)
f'(x)(x1)e
x
2a(x1)(x1)(e
x
2a)
.
(i)设
a0
,则
f(x)(x2)
e
x
,
f(x)
只有一个零点.
(ii)设
a0
,则当
x(,1)
时,
f'(x)0
;当
x(1,
)
时,
f'(x)0
.所以
f(x)
在
(,1)上单
调递减,在
(1,)
上单调递增.
又
f(1)e
,
f(2)a
,取
b
满足
b0
且
b
ln
f(b)
a3
(b2)a(b1)
2
a(b
2
b)0
,
22
a
,则
2
故
f(x)
存在两个零点.
(iii)设
a0
,由
f'(x)0
得
x1
或
xln(2a)
.
e
若
a
,则
ln(2a)1
,故当
x(
1,)
时,
f'(x)0
,因此
f(x)
在
(1,
)
上单调递增.又当
x1
2
10 36
时,
f(x)0
,所以
f(x)
不存在两个零点.
e
若
a
,则
ln(2a)1
,故当
x(
1,ln(2a))
时,
f'(x)0
;当
x(ln(2a),
)
时,
f'(x)0
.因此
2
f(x)
在
(1,
ln(2a))
单调递减,在
(ln(2a),)
单调递增.又当
x
1
时,
f(x)0
,所以
f(x)
不存在
两个零点.
综上,
a
的取值范围为
(0,)
.
(Ⅱ)不妨设x
1
x
2
,由(Ⅰ)知
x
1
(,1)
,x
2
(1,)
,
2x
2
(,1)
,
f(x)
在
(,1)
上单调递
减,所以
x
1
x
2
2
等价于
f(x
1
)f(2x
2
)
,即
f(2x
2
)0
.
由于
f(2x
2
)x
2
e
2x
2
a(x2
1)
2
,而
f(x
2
)(x
2
2)e
x
2
a(x
2
1)
2
0
,
所以
f(2x
2
)x
2
e
2x
2
(x
2
2)e
x
2
.
设
g(x)xe
2x
(x2)e
x
,则
g'(x)(x1)(e
2x
e
x
)
.
所以当
x1
时,
g
'(x)0
,而
g(1)0
,故当
x1
时,
g(x)
0
.
从而
g(x
2
)f(2x
2
)0<
br>,故
x
1
x
2
2
.
考点:导数及其应用
2. 【2016高考山东理数】(本小题满分13分)
已知
f(x)a
xlnx
2x1
,aR
.
2
x
(I)讨论
f(x)
的单调性;
3(II)当
a1
时,证明
f(x)>f'
x
对于任意的
x
1,2
成立.
2
【答案】(Ⅰ)见解读;(Ⅱ)见解读
【解读】
试卷分析:(Ⅰ)求<
br>f(x)
的导函数,对
a
进行分类讨论,求
f(x)
的单调性
;
3
3
(Ⅱ)要证
f(x)>f'
x
对于任意的
x
1,2
成立,即
证
f(x)f(x)
,根据单调性求解
.
2
2
11
36
(1)
0a2
,
2
1
,
a
2,)
时,
f
(x)0
,
f(x)
单调递
增;
a
当
x(0,1)
或
x
(
当
x
(1,
2
)
时,
f
(x)0
,
f(x)
单调递减;
a
2
1
,在
x
(0,
)
内,
f
(x)0
,
f(x)
单调递增;<
br>
a
2
1
,
a
(
2
)
a2
时,
(
3
)
a2
时,
0
当
x(0,
2
)
或
x
(1,)
时,f
(x)0
,
f(x)
单调递增;
a2
,1)
时,
f
(x)0
,
f(x)
单调递减.
a
当
x
(
综上所述,
12 36
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,
a1
时,
f(x)f<
br>
(x)xlnx
312
xlnx
2
3
1
,
x[1,2]
,
xxx
312
令g(x)xlnx,h(x)
2
3
1
,
x
[1,2]
.
x
xx
则
f(x)f
(x)
g(x)h(x)
,
由
g
(x)
2x1122(1
2
3
)
2
xxxx
x
1
0
可得
g(x)g(1)1
,
当且仅当
x1<
br>时取得等号.
x
3x
2
2x6
又
h'(x)
,
x
4
设
(x)3x
2
2x6
,则
(x)
在
x
[1,2]
单调递减,
因为
(1)1,
(2)10
,
考点:1.应用导数研究函数的单调性、极值;2.分类讨论思想.
【名师点睛】本题主要考
查导数的计算、应用导数研究函数的单调性与极值、分类讨论思想.
本题覆盖面广,对考生计算能力要求
较高,是一道难题.解答本题,准确求导数是基础,恰当
13 36
分类讨
论是关键,易错点是分类讨论不全面、不彻底、不恰当,或因复杂式子变形能力差,而
错漏百出.本题能
较好的考查考生的逻辑思维能力、基本计算能力、分类讨论思想等.
3.
【2016高考江苏卷】(本小题满分16分)
已知函数
f(x)a
x
b
x
(a0,b0,a1,b1)
.
设
a2,b
(
1
)求方程
f(x)2
的根。
(
2
)若对任意
xR
,
不等式
f(2x)mf(x)6
恒成立,
求实数
m
的最大值;
(
3
)若
0a1,b>
1
,函数
g
x
f
x
<
br>2
有且只有
1
个零点,求
ab
的值。
【答案】(1)①0 ②4(2)1
【解读】
1
.
2
试卷解读:(1)因为
a2,b
1
,所以
f(x)2
x
2
x
.
2
①方程
f(x)2
,即
2x
2
x
2
,亦即
(2
x
)
2<
br>22
x
10
,
所以
(2
x
1)
2
0
,于是
2
x
1
,解得
x0.
②由条件知
f(2x)2
2x
2
2x
(2
x
2
x
)
2
2(f(x))
2
2
.
因为
f(2x)mf(x)6
对于
xR
恒成立
,且
f(x)0
,
(f(x))
2
4
所以
m
对于
xR
恒成立.
f(x)
(f(0))
2
4
(f(x))
2
444
4
, 而
f(x)2
f(x)•4
,且
f(0)
f(x)f(x)f(x)
14 36
所以
m4
,故实数
m
的最大值为4.
(
2)因为函数
g(x)f(x)2
只有1个零点,而
g(0)f(0)2a
0
b
0
20
,
所以0是函数
g(x)
的唯一零点.
因为
g
'
(
x)a
x
lnab
x
lnb
,又由
0a1,b1
知
lna0,lnb0
,
所以
g
'
(x)
0
有唯一解
x
0
log
b
(
a
lna
)
.
lnb
令
h(x)g
'
(x)
,
则
h
'
(x)(a
x
lnab
x
lnb)'
a
x
(lna)
2
b
x
(lnb)2
,
从而对任意
xR
,
h
'
(x)0<
br>,所以
g
'
(x)h(x)
是
(,)
上的
单调增函数,
于是当
x(,x
0
)
,
g
'
(x)g
'
(x
0
)0
;当
x(x
0
,)
时,
g
'
(x)g
'
(x
0
)0
.
因而函数
g(x)
在
(,x
0)
上是单调减函数,在
(x
0
,)
上是单调增函数.
下证
x
0
0
.
若
x
0
0<
br>,则
x
0
x
0
x
0
,于是g(
0
)g(0)0
,
22
x
0
和log
a
2
为端点的闭区间上的
2
又
g(log
a
2)a
log
a
2
b
log
a
2
2a
log
a
2
20
,且函数
g(x)<
br>在以
图象不间断,所以在
又
x
0
和
log
a
2
之间存在
g(x)
的零点,记为
x
1
. 因为<
br>0a1
,所以
log
a
20
,
2
x<
br>0
0
,所以
x
1
0
与“0是函数
g(x
)
的唯一零点”矛盾.
2
x
若
x
0
0
,同理可得,在
0
和
log
a
2
之间存在
g(x)
的非0的零点,矛盾.
2
因此,
x
0
0
. <
br>于是
lna
1
,故
lnalnb0
,所以<
br>ab1
.
lnb
考点:指数函数、基本不等式、利用导数研究函数单调性及零点
【名师点睛】
对于函数零点个数问题,可利用函数的值域或最值,结合函数的单调性、草图确
定其中参数范围.从图象
的最高点、最低点,分析函数的最值、极值;从图象的对称性,分析
函数的奇偶性;从图象的走向趋势,
分析函数的单调性、周期性等.但需注意探求与论证之间
区别,论证是充要关系,要充分利用零点存在定
理及函数单调性严格说明函数零点个数
.
4.【2016高考天津理数】(本小题满分14分)
15 36
设函数
f(x)(x1)
3
axb
,
xR
,<
br>其中
a,bR
(I)求
f(x)
的单调区间;
(II) 若
f(x)
存在极值点
x
0
,且
f(x
1
)f(x
0
)
,其中
x
1
x
0
,求证:
x
1
2x
0
3
;
1<
br>(Ⅲ)设
a0
,函数
g(x)|f(x)|
,求证:
g(
x)
在区间
[1,1]
上的最大值不小于
...
4
.
【答案】(Ⅰ)详见解读(Ⅱ)详见解读(Ⅲ)详见解读
【解读】
试卷分析:(Ⅰ
)先求函数的导数:
f'(x)3(x1)
2
a
,
再根据导函
数零点是否存在情况,
分类讨论:①当
a0
时,有
f
(
x)0
恒成立,所以
f(x)
的单调增区间为
(,)
.②当
a0
时,
存在三个单调区间
试卷解读:(Ⅰ)解:由
f
(x)(x1)
3
axb
,可得
f'(x)3(x1)
2
a
.
下面分两种情况讨论:
(1)当
a0
时,有
f'(x)3(x1)
2
a0
恒成立,所以
f(x)
的单调递增区间为
(,)
.
(2)当
a0
时,令f'(x)0
,解得
x1
3a
3a
,或
x1
.
3
3
当
x
变化时,
f'(x)
,f(x)
的变化情况如下表:
x
(,1
3a
3a3a3a
3a3a
(1
(1)
1,1)
1,)
33
333
3
f'(x)
f(x)
+
单调递增
0
极大值
-
单调递减
0
极小值
+
单调递增
16 36
所以
f(x)
的单调递减区间为
(1
3a
3a3a3a
,1),单调递增区间为
(,1)
,
(1,)
.
333
3
(Ⅲ)证明:设
g(x)
在区间
[0,
2]
上的最大值为
M
,
max{x,y}
表示
x,y
两数的最大值.下面分三
种情况同理:
(1)当
a3
时,
1
3a3a
,由(Ⅰ)知,
f(x)
在区间
[0,2]
上单调
递减,所以
f(x)
021
33
在区间
[0,2]
上的取值范围为
[f(2),f(0)]
,因此
Mmax{|f(2)|,|f(0)|}max{|12ab|,|1b|}
max{|a1(ab)|,|a1(ab)|}
a1
(ab),ab0
,所以
Ma1|ab|2
.
a1(ab),ab0
(2)当
3
23a3a3a
23a
a3
时,
1
,由(Ⅰ)和(Ⅱ)知,
011
21
4
3333
23a3a
23a3a
)f(1)
,
f(2)f(1)f(1)
,
33
33
3a3a
),f(1)]
,
33
f(
0)f(1
所以
f(x)
在区间
[0,2]
上的取值范围为[f(1
因此
Mmax{|f(1
max{|
3a3a2a2
a
)|,|f(1)|}max{|3aab|,|3aab|}
3399
2a2a
3a(ab)|,|3a(ab)|}
99
17 36
2a2331
3a|ab|3
.
99444
考点:导数的运算,利用导数研究函数的性质、证明不等式
【名师点睛】1.求可导函数单调区间的一般步骤
(1)确定函数f(x)的定义域(定义域优先);
(2)求导函数f′(x);
(3)在函数f(x)的定义域内求不等式f′(x)>0或f′(x)<0的解集.
(4)
由f′(x)>0(f′(x)<0)的解集确定函数f(x)的单调增(减)区间.若遇不等式中带有参数时,
可分类讨论求得单调区间.
2.由函数f(x)在(a,b)上的单调性,求参数范围问题,
可转化为f′(x)≥0(或f′(x)≤0)恒成立问题,
要注意“=”是否可以取到.
5. 【2016高考新课标3理数】设函数
f(x)acos2x(a1)(cosx
1)
,其中
a0
,记
|f(x)|
的
最大值为
A
.
(Ⅰ)求
f
(x)
;
(Ⅱ)求
A
;
(Ⅲ)证明
|f
(x)|2A
.
18 36
p>
1
23a,0a
5
2
a6a11
【答案】(Ⅰ)
f
'
(x)2asin2
x(a1)sinx
;(Ⅱ)
A
(Ⅲ)见解读.
,a
1
;
8a5
3a2,a1
【
解读】
试卷解读:(Ⅰ)
f
'
(x)2asin2x(a1)si
nx
.
(Ⅱ)当
a1
时,
|f
'
(x)|
|asin2x(a1)(cosx1)|
a2(a1)
3a2
f
(0)
因此,
A3a2
. ………4分
当
0a1
时,将
f(x)
变形为
f(x)2acos
2
x(a1)cosx1
.
令
g(t)2at
2
(a
1)t1
,则
A
是
|g(t)|
在
[1,1]
上的最大值,
g(1)a
,
g(1)3a2
,且当
1a(
a1)
2
a
2
6a1
1a
时,
g(t)<
br>取得极小值,极小值为
g(
.
)1
t
4a8a
8a
4a
令
1
1a11
,
a
.
1
,解得
a
(舍去)
4a35
19 36
(Ⅲ)由(Ⅰ)得
|f
'
(x)||2asin2x(a1
)sinx|2a|a1|
.
当
0a
1
时,
|
f
'
(x)|1a24a2(23a)2A
.
5
1
a13
当
a1
时,
A1
,所以
|f
'
(x)|1a2A
.
588a4
当
a1
时,|f
'
(x)|3a16a42A
,所以
|f
'(x)|2A
.
考点:1、三角恒等变换;2、导数的计算;3、三角函数的有界性.
【归纳总结】求三角函数的最值通常分为两步:(1)利用两角和与差的三角公式、二倍角公式、
诱导公式将解读式化为形如
yAsin(
x
)B
的形式;(2)结合自变量
x
的取值范围,结合
正弦曲线与余弦曲线进行求解. <
br>6.【2016高考浙江理数】(本小题15分)已知
a3
,函数F(x)=min{
2|x−1|,x
2
−2ax+4a−2},
其中min{p,q}=
p,pq,
q,p>q.
(I)求使得等式F(x)=x
2
−2ax+4a−2成立的x的取值范围
;
(II)(i)求F(x)的最小值m(a);
(ii)求F(x)在区间[0,6]上的最大值M(a).
348
a,3a4
0,3a22
【答案】(I)
2,2a<
br>
;(II)(i)
m
a
;(ii)
a
.
2
2,a4
a4a2,a22
【解读】
试卷分析:(I)分别对
x1
和
x1
两种情况讨论
F
x
,进而可得使得等式
F
x
x<
br>2
2ax4a2
成立的
x
的取值范围;(II)(i)先求函数
f
x
2x1
,
g
x<
br>
x
2
2ax4a2
的最小值,再根据
F
x
的定义可得
F
x
的最小值
m
a
;(ii)分别对
0x2
和
2x
6
两种情况讨论
F
x
的最大值,进而可得
F
x
在区间
0,6
上的最大值
a
.
20 36
(ii)当
0x2
时,
F
x
f
x
max
f
0
<
br>,f
2
2F
2
,
当
2x6
时,
F
x
g
x
max
g
2
<
br>,g
6
max
2,348a<
br>
max
F
2
,F
6
.
所以,
348a,3a4
a
.
2,a4
考点:1、函数的单调性与最值;2、分段函数;3、不等式.
【思路点睛】(I)根据
x
的取值范围化简
F
x
,即可得使得等式
F
x
x
2
2ax
4a2
成立的
x
的取值范围;(II)(i)先求函数
f
x
和
g
x
的最小值,再根据
F<
br>
x
的定义可得
m
a
;(i
i)
根据
x
的取值范围求出
F
x
的最
大值,进而可得
a
.
7. 【2016高考新课标
2理数】(Ⅰ)讨论函数
f(x)
x2
x
e
的单调性,并证明当
x0
时,
x2
(x2)e
x
x20
;
e
x
axa
gx)=(x0)
有最小值.设
g(x)
的最小值为
h(a)
,(Ⅱ)证明:当
a[0,1)
时,函数(
2
x
21 36
求函数
h(a)
的值域.
1e
2
【答案】(Ⅰ)详见解读;(Ⅱ)
(,].
.
24
【解读】
试卷分析:(Ⅰ)先求定义域,用导数法求函数的单调性,当
x(0,)
时,
f(x)f(0)
证明结
e
x
0<
br>论;(Ⅱ)用导数法求函数
g(x)
的最值,在构造新函数
h(a)
,又用导数法求解.
x
0
2
(x2)e
x
a(x2)x2
(II)
g(x)
2
(f(x)a),
x
2
x
由(I)知,
f(x)a
单调递增,对任意
a[0,1),f(0)aa10,f(2)aa0,
因此,存在唯一<
br>x
0
(0,2],
使得
f(x
0
)a0,即
g'(x
0
)0
,
当
0xx
0时,
f(x)a0,g'(x)0,g(x)
单调递减;
当
x
x
0
时,
f(x)a0,g'(x)0,g(x)
单调递增.
因此
g(x)
在
xx
0
处取得最小值,最小值为
e
x
0
a(x
0
1)e
x
0
+f(
x
0
)(x
0
1)
e
x
0
g(x
0
).
x
0
2
x
0
2
x
0
2
22 36
考点:函数的单调性、极值与最值.
【名师点睛】求函数单调区间的步骤:
(1)确定函数f(x)的定义域;
(2)求导数f′(x);
(3)由f′(x)>0(f′(x)<0)解出相应的x的范围.
当f′(x)>0时,f
(x)在相应的区间上是增函数;当f′(x)<0时,f(x)在相应的区间上是减函数,还
可以列表
,写出函数的单调区间.
注意:求函数最值时,不可想当然地认为极值点就是最值点,要通过认真比较
才能下结论;
另外注意函数最值是个“整体”概念,而极值是个“局部”概念.
8.【2016年高考四川理数】(本小题满分14分)
设函数f(x)=ax
2
-a-lnx,其中a ∈R.
(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)确定a的所有可能取值,使得
f(x)
然对数的底数).
【答案】
(Ⅰ)当
x
(0,
1
2
1
1x
e
在
区间(1,+∞)内恒成立(e=2.718…为自
x
11
当
x
)
时,
f'(x)
<0,
f(x)
单调递减;
(,+)时,
f'(x)
>0,
f(x)
2a2a
单调递增;(Ⅱ)a?[,?)
.
【解读】
23 36
12ax<
br>2
1
试卷解读:(I)
f'(x)2ax(x0).
xx
内单调递减.
(0,+)
当a0时,
f'(x)
<0,
f(x)
在
由
f'(x)
=0,有
x
当a
0时,
1
.
2a
此时,当
x
(0,
1
)
时,
f'(x)
<0,
f(x)
单调递减;
2a当
x
(
1
,+)
时,
f'(x)
>0,<
br>f(x)
单调递增.
2a
11
(II)令
g(x)
=
x1
,
s(x)
=
e
x1
x<
br>.
xe
则
s'(x)
=
e
x1
1
.
而当
x1
时,
s'(x)
>0,
所以
s(x)
在区间
(1,+)
内单调递增.
又由
s(1)
=0,有
s(x)
>0,
从而当
x1
时,
f(x)
>0.
24 36
当
a0
,
x1
时,
f(x)
=
a(x
2
1)lnx0
.
故当
f(x)
>
g(x)
在区间
(1,+)
内恒成立时,必有
a0
.
考点:导数的计算、利用导数求函数的单调性,最值、解决恒成立问题.
【名师点
睛】本题考查导数的计算、利用导数求函数的单调性,最值、解决恒成立问题,考查
学生的分析问题解决
问题的能力和计算能力.求函数的单调性,基本方法是求
f'(x)
,解方程
f'(x
)0
,再通过
f'(x)
的正负确定
f(x)
的单调性;要证明函
数不等式
f(x)g(x)
,一般证明
f(x)g(x)
的最小值大于0
,为此要研究函数
h(x)f(x)g(x)
的单调性.本题中注意由于函
数h(x)
有极小值没法确定,因此要利用已经求得的结论缩小参数取值范围.比较新颖,学生不易想到.有一定的难度.
【反馈练习】
1.【2017届新疆生产建设兵团二中高三上
月考二数学试卷,文9】若
f(x)x
3
ax
2
bxa2
7a
在
x1
处取得极大值10,则
A.
b
的值为( )
a
31313
或
B.
或 C.
22222
1
D.
2
【答案】C
25 36
【解读】
试卷分析:∵
f(x)x
3
ax
2
bxa
2
7a
,∴
f
x
3x
2
2axb
,又
f(
x)x
3
ax
2
bxa
2
7a
在
x1
处取得极大值
10
,∴
f
x
32ab0
,
f
1
1ab
a
2
7a10
,∴
a
2
8a120
,∴
a2
,
b1
或
a6
,
b9
.
当
a2
,
1
b1
时,
f
x
3x
2
4x1
3x1
x1
,当
x1
时,
f
x
0
,当
x1
时,
f
x
0
,
3
∴
f
x
在
x1
处取得极小值,与题意不符;当
a6
,
b9
时,
f
x
3x
2
12x9
3
x1
x3
,当
x1
时,
f
x
0
,当
1x3
时,
f
x
0
,∴
f
<
br>x
在
x1
处取得极大值,符合题意;
b3
<
br>,故选C.
a2
考点:利用导数研究函数的极值.
2. 【2017届安徽
合肥一中高三上学期月考一数学试卷,文12】已知
f(x)alnx
若对任意两个不等的
正实数
x
1
,x
2
,都有
1
2
x(a0
)
,
2
f(x
1
)f(x
2
)
2恒成立,则实数
a
的取值范围是( )
x
1
x
2
A.
(0,1]
B.
(1,)
C.
(0,1)
D.
[1,)
【答案】D
【解读】
考点:函数导数与不等式,恒成立问题.
3.【 2016届江西新余市高三第二次模拟数学
试卷,文8】等差数列
{a
n
}
中的
a
1
,a4025
是函数
f(x)
1
3
x4x
2
6x1
的极值点,则
log
2
a
2013
等于( )
3
A.
2
B.
3
C.
4
D.
5
【答案】A
【解读】
26 36
试卷分析:
f'(x)x
2
8x
6
,
a
1
,a
4025
是方程
x
28x60
的两根,由韦达定理有
a
1
a
4025
8
,所
以
2a
2013
8,a
2013
4
,故
log
2
a
2013
log
2
4
2
,选A.
考点:1.函数的极点;2.等差数列的性质;3.导数的计算.
4.
【2017届河南濮阳第一高级中学高三上学期检测二数学试卷,文12】已知函数
1111
f
(x)x
3
x
2
ax
.若
g(x)
x,对任意
x
1
[,2]
,存在
x
2
[,2
]
,使
f'(x
1
)g(x
2
)
成立,则
3e22
实数
a
的取值范围是( )
A.
(,
ee3e
8]
B.
[8,)
C.
[2,e)
D.
(,]
ee32
【答案】A
【解读】
考点:1
、利用导数研究函数的单调性;2、利用导数求函数的最值及全称量词与存在量词的应
用.
5. 【2017届河南新乡一中高三9月月考数学试卷,文15】已知数列
{a
n<
br>}
中,
a
1
1
,函数
a
2
f(x
)x
3
n
x
2
3a
n1
x4
在
x1
处取得极值,则
a
n
________
_.
32
【答案】
23
n1
1
【解读】
a
2
试卷分析:因为
f(x)x
3
n
x
2
3a
n1
x4
,所以
f'
x
2x
2
a
n
x3a
n1
,
32
f'
1
2a
n
3a<
br>n1
0
,
a
n
3a
n1
2,a<
br>n
13
a
n1
1
,
a
n
1
是以
a
1
12
为
首项, 以
3
为公比的等比数列
a
n
123
n1<
br>,a
n
23
n1
1
,故答案为
2g3
n1
1
.
考点:1、利用导数求函数极值;2、根据数列的递推公式求通项公式.
6. 【2017届
甘肃武威二中高三上学期月考二数学试卷,文16】若正数
t
满足
a
2et
lnt1
(
e
27 36
为自然对数的底数),则实数
a
的取值范围为___________.
1
【答案】
a
.
e
【解读】
试卷分析:设<
br>f(t)(2et)lnt
,
f'(t)lnt
ft)
2et2e
lnt1
,显然
f'(e)0
,又
tt
2e1
,当
t0
时,
ft)0
,故
f'(
t)
是减函数,所以当
0te
时,
f'(t)0
,
f
(t)
2
tt
递增,当
te
时,
f'(t)0
,
f(t)
递减,所以
xe
时,
f(t)
取极大值也是最
大值
f(e)(2ee)lnee
,当
t
(或
t0<
br>)时,
f(t)
,因此
f(t)e
,所以
1
0
或
a
0
11
e
,所以
a0
中<
br>a
.
ae
考点: 导数与函数的单调性、极值、最值.
7.【2
017届河北正定中学高三上学期第一次月考数学试卷,文22】已知函数
f
x
x
2
ax
e
x
的
两个极值点为
x
1
,x
2
,且
x
1
x<
br>2
,x
1
x
2
25
.
(1)求
x
1
,x
2
的值;
(2)若
f
x
在
c1,c
(其中
c1
)上是单调函数,求
c
的取值范围;
3
xxx
(3)当
me
时,求证:
fx2e
g
x2em1
4
e
.
【答案】(1)
x
1
【解读】
551
5
55
35
;(2)
;(3)证明见解读
.
,x
2
,
U
,1
22
2
2
2x
试卷解读:(1)
∵
f
x
x
2a
xa
e
,
∴由<
br>f
x
0
得
x
2
2a
xa0
,∴
x
1
x2
2a25
,∴
a5
28 36
∴由
x
2
25x50
得
x
<
br>253
,
2
∵
x
1
x
2
,∴
x
1
5515
,
,x
2
22
5515
1,x
2
1
,
22
(2)由(1)知,
f
x<
br>
在
x
1
,x
2
上递减,在<
br>
,x
1
上递增,其中
x
1
c1x
1
35
当
f
x
<
br>在
c1,c
上递减时,
,又
c
1
,∴
c1
,
cx
2
2
当
f
x
在
c1,c
上递
增时,
cx
1
,
55
35
综上,
c
的取值范围为
,1
<
br>U
,
22
考点:1.导
数在函数研究中的应用;2.单调性;3.极值.
1
8.【2017届河北武邑中学高三周考
8.28数学试卷,理22】已知函数
f
x
lnax
2
x
a0
.
x
(1)若
f<
br>
x
是定义域上不单调的函数,求
a
的取值范围;
(2)若
f
x
在定义域上有两个极值点
x
1
、x
2
,证明:
f
x
1
f
x
2
32ln2
.
【答案】(1)
0a
【解读】
1
;(2)详见解读
8
2ax
2
x1
1
试卷分析:(1)
f
x
lnxaxx,f
x
,令
18a
,当
a
时,
x
8
2<
br>0,f
x
0,f
x
在
0,
单调递减,当
0a
1
时,
0
,方程
2ax
2
x10
有两个不
8
相等的正根
x
1
,x
2
,不妨设
x
1
x
2
,则当
x
0,x
1
U
x
2
时,
f
x
0
,当
x
x
1
,x
2
时,
29 36
f
x
0
,这时
f
x
不是单调函数.
综上,
a
的取值范围是
0a
1
.(2)由(1)知,当且
8
11
1
仅当
a
0,
时,
f
x
有极小值点
x
1
和极大值
x
2
,且
x
1
x
2
,
,x
1
x
2
2a2a
8
2
f
x
1
f
x
2
lnx
1
ax
1
2
x
1<
br>lnx
2
ax
2
x
2
ln
x
1
x
2
11
xx1ln2a
1
令
12
24a
g
a
ln
2a
114a1
1
<
br>1
1
1
ga
则当
a<
br>
0,
时,
g
x
2
,在
0
1,a
0,
<
br>,
0,
2
a4a4a
4a88
8
1
单调递减,所以
g
a
g
32ln2
,即
f
x
1
f
x
2
3
2ln2
.
8
1
(2)由(
1)知,当且仅当
a
0,
时,
f
x
有极小值点
x
1
和极大值
x
2
, <
br>
8
且
x
1
x
2
1
1
,
,x
1
x
2
2a2a
2
f
x
1
f
x
2
lnx
1
ax
1
2
x
1
lnx
2
ax
2
x
2
,
11
x
1
1
x
2
1
<
br>
x
1
x
2
22
11
ln
x
1
x
2
x
1
x
2
1ln
2a
1
.
24a
lnx
1
lnx2
令
g
a
ln
2a
1
1
1,a
0,
,
4a
8
114a1
1
1
ga
则当
a
0,
时,
g
x
2
,在
0
0,
单调递减,
2
a4a4a
8
8
30 36
1
所以
g
a
g
32ln2
,即
f
x
1
<
br>f
x
2
32ln2
.
8
考点:1.导数在函数单调性中的应用;2.函数的极值.
9. 【2017届黑龙江虎林一中高三上月考一数学试卷,理22】已知函数
f(x)a(
x
2
1)lnx
.
(1)若
yf(x)
在
x2
处取得极小值,求
a
的值;
(2)若
f(x)0
在
[1,)
上恒成立,求
a
的取值范围;
1113n
2
n2
(3)求证:当
n2
时,. …
2
ln2ln3lnn2n2n
11
【答案】(1);(2
)
a
;(3)证明见解读.
82
【解读】
2ax
2<
br>1
11
②当
a0
时,
f'(x)
,令
f'(x)0
,得
x
;
f'(x)0
,得
0x<
br>.
x
2a2a
(i)当
盾.
(ii)当
题意.
综上:
a
1
.
2
31 36
11
1
1
,即
0a
时,
x(1,)
时,
f'(
x)0
,即
f(x)
递减,∴
f(x)f(1)0
矛
2
2a2a
1
1
1
,即
a
时,
x[
1,)
时,
f'(x)0
,即
f(x)
递增,∴
f(
x)f(1)0
满足
2
2a
(3)证明:由(2)知令<
br>a
∴当
x1
时,
11
,当
x[1,)时,
(x
2
1)lnx0
(当且仅当
x1
时取
“
”)
22
12
.
2
lnxx
1
111111
即当
x2,3,4,…,n
,有
…2(<
br>2
2
…
2
)
ln2ln3lnn2131n1
1111
2(…)
132435(n1)(n1)
3n
2
n2
111111
1
.
(1)()()…()
2
2n2n<
br>32435n1n1
考点:1.导数的综合应用;2.不等式恒成立问题;3.不等式的证明
及裂项求和的方法.
10.【2017届云南曲靖一中高三上月考二数学试卷,理22】已知函数f(x)x
3
3ax1
的导函
数为
f
(x)
,
g(x)f
(x)ax3
.
(1)当
a2
时,求函数
f(x)
的单调区间;
(2
)若对满足
1a1
的一切
a
的值,都有
g(x)0
,求实数
x
的取值范围;
(3)若
xg
(x)lnx
0
对一切
x2
恒成立,求实数
a
的取值范围.
【答案
】(1)函数
f(x)
的单调递增区间为
(,2],[2,)
,单
调递减区间为
(2,2)
;(2)
0x
1
ln2
;(
3)
a12
.
3
2
【解读】
试卷解读:(1)当<
br>a2
时,
f
(x)3x
2
6
,令
f
(x)0
得
x2
,
故当
x
2
或
x2
时,
f
(x)0
,
f(
x)
单调递增,
当
2x2
时,
f
(x)
0
,
f(x)
单调递减,
32 36
所以函
数
f(x)
的单调递增区间为
(,2],[2,)
,单调递减区间
为
(2,2)
.
(2)因为
f
(x)3x
2
3a
,故
g(x)3x
2
ax3a3
, 令
g(x)h(a)a(3x)3x
2
3
,要使
h(
a)0
对满足
1a1
的一切
a
成立,
h(1)3x
2
xa0,
1
则
解得.
0x
2
3
h(1)3xx0,
(3)因为
g
(x)6xa
,所以
x(6xa)lnx0
,
即
a6x
lnx
h(x)
对一切
x2
恒成立,
x
1lnx6x
2
1lnx
2
,令
h
(x)6
6x1lnx
(x)
,
22
xx
1
,因为
x2
,所以
(x)
0
,故
(x)
在
[2,)
单调递增,
x<
br>ln2
有
(x)
(2)25ln20
,
因此
h
(x)0
,从而
h(x)h(2)12
,
2
ln2
所以
ah(x)
min
h(2)12.
2
则
(x)12x
考点:1、利用导数研
究函数的单调性进而求最值;2、不等式恒成立问题.
11. 【2016届河北南宫一中学高三仿真
模拟数学试卷,理22】若函数
f
x
的反函数记为
f<
br>1
x
,
已知函数
f
x
e
x
.
(1)设函数
F
x
f
1
x
f
x
,试判断函数
F
x
的极值点个数;
sinxkx
,求实数
k
的取值范围.
(2)当
x
0,
时,
f
x
g
2
【答案】(1)
1
个;(2)
,1
.
【解读】
33 36
试卷解读:(1)
F
x
∴
F
x
当
x
1
x
1
e
,当
x
0,
时,是减函数,e
x
也是减函数,
xx
1
x
e
在
0,
上是减函数,当
x1
时,
F
<
br>
x
1e0
,
x
1
时,
F
x
2e0
,∴
F
x
在
0,
上有且只有一个变号零点
,
2
∴
F
x
在定义域
0
,
上有且只有一个极值点..
(2)令g
x
f
x
kxex
sinxkx
,要使
f
x
kx总成立,只需
x
0,
时,
g
x
min
0
,
2
对
g<
br>
x
求导得
g
x
e
x
sinxcosx
k
,
令
h
x
ex
sinxcosx
,则
h
x
2e
x
cosx0
,
x
0,
2
∴
h
x
在
0,
上为增函数,∴
h
x
<
br>
1,e
2
.
2
34 36
考点:1.函数的极值点;2.含参讨论函数的单调性与最值.
12.【20
17届安徽蚌埠二中等四校高三10月联考数学试卷,理22】设函数
f(x)
g(x)l
n(1x)bx
.
x
aln(1x)
,
1x
(
1)若函数
f(x)
在
x0
处有极值,求函数
f(x)
的
最大值;
(2)①是否存在实数
b
,使得关于
x
的不等式
g(x)0
在
(0,)
上恒成立?若存在,求出
b
的
取值范围;若不存在,说明理由;
②证明:不等式
1
k1
lnn(n1,2,
L
)
.
2
k12
k1
n
【答案】(1)
f(0)0
;(2)①
b1
;②证明见解读
.
【解读】
试卷分析:(1)由
f
(x)0
的解,
即可得出极值点,得出
a
值后,再利用导函数求单调区间;(2)
①本题为恒成立问题
,利用函数的增减性和端点值来求解,而函数的单调性由导函数的正负来决
定;②运用不等式的放缩与基
本不等式的性质,证明右边项时采用了数列的增减性的基本定义
来证明,通过说明数列时单调递减来证明
不等式,在证明右侧时,采用将
lnn
裂项的方法,将详见
得到的每一项放缩,最后利
用裂项相消
111
来证得不等式成立.
n(n1)nn1
(2)①由已知得:
g
'
(x)
1
b
1x
35 36
(ⅰ)若
b1
,
则
x[0,)
时,
g
'
(x)
1
b0
1x
∴
g(x)ln(1x)bx
在
[0,
)
上为减函数,
∴
g(x)ln(1x)bxg(0)0
在(0,)
上恒成立;
(ⅱ)若
b0
,则
x[0,
)
时,
g
'
(x)
1
b0
1x
∴
g(x)ln(1x)bx
在
[0,)
上为增函数,
∴
g(x)ln(1x)bxg(0)0
,不能使
g(x)0<
br>在
(0,)
上恒成立;
11
b0
时,
x1
,
1xb
11当
x[0,1)
时,
g
'
(x)0
,∴
g(x)ln(1x)bx
在
[0,1)
上为增函数,
bb
(ⅲ)若
0b1
,则
g
'
(x)
此时
g(
x)ln(1x)bxg(0)0
,∴不能使
g(x)0
在
(0
,)
上恒成立;
综上所述,
b
的取值范围是
x[1,)
.
n1n1
k1k1n
故
x
n
2
ln(1)
[
2
ln(1)]<
br>2
k1kk1kn1
k1k1k1
n
n1n1
k1111
(
2
)
2
<
br>
11
.
kn
k1
k1
k1(k1)k
k1
(k1)k
n1
考点:1.函数的极值;2.恒
成立问题;3.导数证明不等式.
36 36