三年高考(2016_2018)高考数学试题分项版解析专题07导数的应用理(含解析).doc
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1、1专题 07 导数的应用考纲解读明方向考点 内容解读 要求 常考题型 预测热 度1.导数与函数的单调性了解函数单调性和导数的关系;能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间(其中多项式函数一般不超过三次)理解 选择题解答题 2.导数与函数的极(最)值了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导数求函数的极大值、极小值(其中多项式函数一般不超过三次);会求闭区间上函数的最大值、最小值(其中多项式函数一般不超过三次)掌握 解答题 3.生活中的优化问题 会利用导数解决某些实际问题 掌握 选择题 分析解读 1.会利用导数研究函数的单调性,掌握求函数单调区间的方法.2.掌握求函数极值与最值的方
2、法,解决利润最大、用料最省、效率最高等实际生产、生活中的优化问题.3.利用导数求函数极值与最值、结合单调性与最值求参数范围、证明不等式是高考热点.分值为 1217 分,属于高档题.命题探究练扩展22018 年高考全景展示1 【2018 年理数天津卷】已知函数 , ,其中 a1.(I)求函数 的单调区间;(II)若曲线 在点 处的切线与曲线 在点 处的切线平行,证明;(III)证明当 时,存在直线 l,使 l 是曲线 的切线,也是曲线 的切线.【答案】()单调递减区间 ,单调递增区间为 ;()证明见解析;()证明见解析.( III)由题意可得两条切线方程分别为 l1: .l2: .则原问题等价于
3、当 时,存在 , ,使得 l1和 l2重合.转化为当 时,关于 x1的方程 存在实数解,构造函数,令,结合函数的性质可知存在唯一的 x0,且 x00,使得 ,据此可证得存在实数 t,使得 ,则题中的结论成立. 详解:( I)由已知, ,有 .令 ,解得 x=0.由 a1,可知当 x 变化时, , 的变化情况如下表:x 00 +极小值所以函数 的单调递减区间 ,单调递增区间为 .3( III)曲线 在点 处的切线 l1: .曲线 在点 处的切线 l2: .要证明当 时,存在直线 l,使 l 是曲线 的切线,也是曲线 的切线,只需证明当 时,存在 , ,使得 l1和 l2重合.即只需证明当 时,方
4、程组 有解,由得 ,代入,得 . 因此,只需证明当 时,关于 x1的方程存在实数解.设函数 ,即要证明当 时,函数 存在零点.,可知 时, ;时, 单调递减,又 , ,故存在唯一的 x0,且 x00,使得 ,即 .由此可得 在 上单调递增,在 上单调递减. 在 处取得极大值 .因为 ,故 ,所以 .4下面证明存在实数 t,使得 .由( I)可得 ,当 时,有 ,所以存在实数 t,使得,因此,当 时,存在 ,使得 .所以,当 时,存在直线 l,使 l 是曲线 的切线,也是曲线 的切线.点睛: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
5、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 【2018 年理北京卷】设函数 = ()若曲线 y= f( x)在点(1, )处的切线与 轴平行,求 a;()若 在 x=2 处取得极小值,求 a 的取值范围【答案】(1) a 的值为 1 (2) a 的取值范围是( ,+)【解析】分析:(1)先求导数,再根据 得 a;(
6、2)先求导数的零点: , 2;再分类讨论,根据是否满足 在 x=2 处取得极小值,进行取舍,最后可得 a 的取值范围详解:解:()因为 = ,所以 f ( x)=2 ax(4 a+1) e x+ ax2(4 a+1) x+4a+3e x( x R)= ax2(2 a+1) x+2e xf (1)=(1 a)e由题设知 f (1)=0,即(1 a)e=0,解得 a=1此时 f (1)=3e0所以 a 的值为 1点睛:利用导数的几何意义解题,主要是利用导数、切点坐标、切线斜率之间的关系来进行转化.以平行、垂直直线斜率间的关系为载体求参数的值,则要求掌握平行、垂直与斜率之间的关系,进而和导数联系起5
7、来求解.3 【2018 年江苏卷】记 分别为函数 的导函数若存在 ,满足 且,则称 为函数 与 的一个“ S 点” (1)证明:函数 与 不存在“ S 点” ;(2)若函数 与 存在“ S 点” ,求实数 a 的值;(3)已知函数 , 对任意 ,判断是否存在 ,使函数 与 在区间内存在“ S 点” ,并说明理由【答案】 (1)证明见解析(2) a 的值为 (3)对任意 a0,存在 b0,使函数 f( x)与 g( x)在区间(0,+)内存在“ S 点” 【解析】分析:(1)根据题中“ S 点”的定义列两个方程,根据方程组无解证得结论;(2)同(1)根据“S 点”的定义列两个方程,解方程组可得
8、a 的值;(3)通过构造函数以及结合 “ S 点”的定义列两个方程,再判断方程组是否有解即可证得结论.详解:解:(1)函数 f( x)= x, g( x)= x2+2x-2,则 f( x)=1, g( x)=2 x+2由 f( x)= g( x)且 f( x)= g( x) ,得 ,此方程组无解,因此, f( x)与 g( x)不存在“ S”点(2)函数 , ,则 设 x0为 f( x)与 g( x)的“ S”点,由 f( x0)与 g( x0)且 f( x0)与 g( x0) ,得,即 , (*)得 ,即 ,则 当 时, 满足方程组(*) ,即 为 f( x)与g( x)的“ S”点因此,
9、a 的值为 (3)对任意 a0,设 因为 ,且 h( x)的图象是不间断的,所以存在 (0,1) ,使得 ,令 ,则 b06函数 ,则 由 f( x)与 g( x)且 f( x)与 g( x) ,得,即 (*)此时, 满足方程组(*) ,即 是函数 f( x)与 g( x)在区间(0,1)内的一个“ S 点” 因此,对任意 a0,存在 b0,使函数 f( x)与 g( x)在区间(0,+)内存在“ S 点” 点睛:涉及函数的零点问题、方程解的个数问题、函数图象交点个数问题,一般先通过导数研究函数的单调性、最大值、最小值、变化趋势等,再借助函数的大致图象判断零点、方程根、交点的情况,归根到底还是
10、研究函数的性质,如单调性、极值,然后通过数形结合的思想找到解题的思路.4 【2018 年理新课标 I 卷】已知函数 (1)讨论 的单调性;(2)若 存在两个极值点 ,证明: 【答案】 (1)当 时, 在 单调递减.,当 时, 在 单调递减,在 单调递增.(2)证明见解析.(i)若 ,则 ,当且仅当 , 时 ,所以 在 单调递减.(ii)若 ,令 得, 或 .当 时,7;当 时, .所以 在 单调递减,在 单调递增.(2)由(1)知, 存在两个极值点当且仅当 .由于 的两个极值点 满足 ,所以 ,不妨设 ,则 .由于,所以 等价于 .设函数 ,由(1)知, 在单调递减,又 ,从而当 时, .所以
11、 ,即.点睛:该题考查的是应用导数研究函数的问题,涉及到的知识点有应用导数研究函数的单调性、应用导数研究函数的极值以及极值所满足的条件,在解题的过程中,需要明确导数的符号对单调性的决定性作用,再者就是要先保证函数的生存权,先确定函数的定义域,要对参数进行讨论,还有就是在做题的时候,要时刻关注第一问对第二问的影响,再者就是通过构造新函数来解决问题的思路要明确.2017 年高考全景展示1.【2017 课标 II,理 11】若 2x是函数 21()xfxae的极值点,则 ()fx的极小值为( )A. 1 B. 3e C. 35 D.1【答案】A【解析】试题分析:由题可得 12121()2)()()x
12、x xfxaeaeae 因为 (2)0f,所以 , f,故 2fx令 x,解得 x或 1,所以 ()fx在 ,2)(1,单调递增,在 (,1)单调递减所以 ()f极小值为 ()fe,故选 A。8【考点】 函数的极值;函数的单调性【名师点睛】(1)可导函数 y f(x)在点 x0处取得极值的充要条件是 f( x0)0,且在 x0左侧与右侧f( x)的符号不同。(2)若 f(x)在( a, b)内有极值,那么 f(x)在( a, b)内绝不是单调函数,即在某区间上单调增或减的函数没有极值。2.【2017 浙江,7】函数 y=f(x)的导函数 ()yfx的图像如图所示,则函数 y=f(x)的图像可能
13、是【答案】 D【解析】试题分析:原函数先减再增,再减再增,且由增变减时,极值点大于 0,因此选 D【考点】 导函数的图象【名师点睛】本题主要考查导数图象与原函数图象的关系:若导函数图象与 x轴的交点为 0x,且图象在0x两侧附近连续分布于 x轴上下方,则 0x为原函数单调性的拐点,运用导数知识来讨论函数单调性时,由导函数 )(f的正负,得出原函数 )(f的单调区间3.【2017 课标 II,理】已知函数 2lnxax,且 0fx。(1)求 a;(2)证明: fx存在唯一的极大值点 0,且 220ef。【答案】(1) 1;(2)证明略。【解析】试题分析:(1)利用题意结合导函数与原函数的关系可求
14、得 1a,注意验证结果的正确性;(2)结合(1)的结论构造函数 2lnhxx,结合 h的单调性和 fx的解析式即可证得题中的9不等式 220efx。试题解析:(1) fx的定义域为 , +。设 lngax,则 fxg, 0fx等价于 0gx。因为 0,,因 10,而 1,1aa,得 。若 1,则 x。当 x时, x, 单调递减;当 x时, g, 单调递增。所以 1是 g的极小值点,故 10gx综上, a。(2)由(1)知 2lnfxx, 2lnfx。设 lnhx,则 1h。当 0,2 时, 0x ;当 ,2x 时, 0hx ,所以 hx 在 1, 单调递减,在 1, 单调递增。又 20e, ,
15、 0h ,所以 hx 在 1, 有唯一零点 0x,在 1,2 有唯一零点 1,且当 0, 时, h ;当 0, 时, 0hx ,当 1x 时, 0x。因为 f ,所以 是 fx的唯一极大值点。由 0x得 0ln21x,故 001x。 由 ,1 得 4f。因为 0x是 在(0,1)的最大值点,由 1,e, 10fe 得 120fxfe。 10所以 220efx。【考点】 利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值【名师点睛】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
16、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。4.【2017 课标 3,理 21】已知函数 1lnfxax .(1)若 0fx ,求 a 的值;(2)设 m 为整数,且对于任意正整数 n 211nm ,求 m 的最小值.【答案】(1) 1a ;(2)3 【解析】试题分析:(1)由原函数与导函数的关系可得 x=a 是 f在 0, +x的唯一最小值点,列方程解得1a;(2)利用
17、题意结合(1)的结论对不等式进行放缩,求得 211ne ,结合23112可知实数 m 的最小值为 3 (2)由(1)知当 1,x 时, 1ln0x .11令 12nx 得 1l2n .从而2 211lll 2nnn .故 211ne .而 232 ,所以 m 的最小值为 3 .【考点】 导数研究函数的单调性;导数研究函数的最值;利用导数证明不等式【名师点睛】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
18、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5.【2017 浙江,20】(本题满分 15 分)已知函数 f(x)=( x 21) ex( 12)()求 f(x)的导函数;()求 f(x)在区间 1+)2, 上的取值范围【答案】 () xef ( ;()0, 12e【解析】试题分析:()利用求导法则及求导公式,可求得 )(xf的导数;()令 0)(xf,解得 1x或 25,进而判断函数 )(xf的单调区间,结合区间端点值求解函数 f的取值范围试题解析:
19、()因为所以= ()由12解得 或 因为x ( ) 1 ( ) ( )- 0 + 0 -f( x) 0 又 ,所以 f( x)在区间 )上的取值范围是 【考点】导数的应用【名师点睛】本题主要考查导数的两大方面的应用:(一)函数单调性的讨论:运用导数知识来讨论函数单调性时,首先考虑函数的定义域,再求出 )(xf,有 )(f的正负,得出函数 )(xf的单调区间;(二)函数的最值(极值)的求法:由确认的单调区间,结合极值点的定义及自变量的取值范围,得出函数 )(xf极值或最值6.【2017 江苏,20】 已知函数 32()1(0,)fxabxR有极值,且导函数 ()fx的极值点是()fx的零点.(极
20、值点是指函数取极值时对应的自变量的值)(1)求 b关于 a 的函数关系式,并写出定义域;(2)证明: 23;(3)若 ()fx, 这两个函数的所有极值之和不小于 72,求 a的取值范围.【答案】 (1) a(2)见解析(3) 36a【解析】解:(1)由 2()1fxbx,得222()33()3afxaxbb.当 3ax时, ()f有极小值23a.因为 ()f的极值点是 fx的零点.所以310279aab,又 a,故239ab.因为 ()fx有极值,故 ()=fx有实根,从而231(7)03,即 3a.133a时, ()01)fx,故 ()fx在 R 上是增函数, ()fx没有极值;时, =有两
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