2019届高考数学二轮复习第一篇专题二函数与导数第2讲导数的简单应用与定积分教案理.doc
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1、1第 2 讲 导数的简单应用与定积分1.(2018全国卷,理 5)设函数 f(x)=x3+(a-1)x2+ax,若 f(x)为奇函数,则曲线 y=f(x)在点(0,0)处的切线方程为( D )(A)y=-2x (B)y=-x(C)y=2x (D)y=x解析:因为函数 f(x)=x3+(a-1)x2+ax 为奇函数,所以 f(-1)+f(1)=0,所以-1+a-1-a+(1+a-1+a)=0,解得 a=1,所以 f(x)=x3+x,所以 f(x)=3x2+1,所以 f(0)=1,所以曲线 y=f(x)在点(0,0)处的切线方程为 y=x.故选 D.2.(2014全国卷,理 8)设曲线 y=ax-
2、ln(x+1)在点 (0,0) 处的切线方程为 y=2x,则 a 等于( D )(A)0 (B)1 (C)2 (D)3解析: y=a- ,当 x=0 时,y=a-1 即是 y=2x 的斜率,所以 a-1=2,所以 a=3.故选 D.3.(2017全国卷,理 11)若 x=-2 是函数 f(x)=(x2+ax-1)ex-1的极值点,则 f(x)的极小值为( A )(A)-1 (B)-2e-3 (C)5e-3 (D)1解析:f(x)=x 2+(a+2)x+a-1ex-1则 f(-2)=4-2(a+2)+a-1e-3=0 得 a=-1,则 f(x)=(x2-x-1)ex-1,f(x)=(x2+x-2
3、)ex-1,令 f(x)=0,得 x=-2 或 x=1,当 x1 时,f(x)0,当-21,则 a .令 g(x)= ,则 g(x)= .(21)1当 x 1, 时,g(x)0,g(x)为增函数,32要满足题意,则 x0=2,此时需满足 g(2)0,g(x)为增函数,当 x(0,1)时,g(x) 时, +2k, +2k ,kZ,12 53 73f(x)0,f(x)单调递增.所以当 x= +2k,kZ,sin x=- ,cos x= ,53 12f(x)有最小值.又 f(x)=2sin x+sin 2x=2sin x(1+cos x),所以 f(x)min=2 - 1+ =- .12 332答案
4、:-3328.(2018全国卷,理 21)已知函数 f(x)= -x+aln x.(1)讨论 f(x)的单调性;(2)若 f(x)存在两个极值点 x1,x2,证明: 2,令 f(x)=0 得,x= 或 x= .+242当 x 0, ,+ 时,+242f(x)0.+242所以 f(x)在 0, , ,+ 上单调递减 ,在 ,+2424上单调递增.+242(2)证明:由(1)知,f(x)存在两个极值点当且仅当 a2.由于 f(x)的两个极值点 x1,x2满足 x2-ax+1=0,所以 x1x2=1,不妨设 x11.由于 =- -1+a =-2+a =-2+a , 1 212 1 212所以 0,a
5、R,存在 x0使得 f(x0) 成立,则实数 a 的值为 . 45解析:(1)设切点分别为(x 1, ),(x2,ln x2+2),1因为 f(x)=ex,g(x)= ,所以 = = .1 2+2121所以 = , 2+2122+ 2所以(x 2-1)(ln x2+1)=0,所以 x2=1 或 x2= ,1因此直线 l 的方程为 y-2=1(x-1)或 y-1=e x- ,1即 y=ex 或 y=x+1.选 C.(2)因为 f(x)=3x2+6x.设切点为 P(x0,y0),切线斜率为 k,则 把,代入得切线方程为 y-( +3 )=(3 +6x0)(x-x0),30 20 20又切线过(0,
6、0),所以-( +3 )=-x0(3 +6x0),30 20 20解得,x 0=0 或 x0=- .32代入式得切线方程为 y=0 或 9x+4y=0.(3)6由题意,问题等价于 f(x)min .45而函数 f(x)可看作是动点 M(x,ln x2)与 N(a,2a)之间距离的平方,动点 M 在函数 y=2ln x的图象上,N 在直线 y=2x 的图象上,问题转化为直线与曲线的最小距离.如图,由 y=2ln x 得y= =2,得 x=1,所以曲线上点 M(1,0)到直线 y=2x 的距离最小,为 d= ,所以 f(x) .45又由题意,要使 f(x0) ,则 f(x0)= ,此时 N 恰好为
7、垂足,由 kMN= = =- ,解得 a= .45 45 12 15答案:(1)C (2)y=0 或 9x+4y=0 (3)15(1)求切线方程的关键是求切点的横坐标,使用切点的横坐标表示切线方程,再根据其他已知求解;(2)两曲线的公切线的切点未必是同一个点,可以分别设出切点横坐标,使用其表达切线方程,得出的两方程表示同一条直线,由此得出方程解决公切线问题;(3)从曲线外一点P(m,n)引曲线的切线方程,可设切点坐标为(x 0,f(x0),利用方程 =f(x0) 求得 x0(0)0后得出切线方程;(4)一些距离类最值,可以转化为求一条直线上的点到一条曲线上的点的最小值,此时与已知直线平行的曲线
8、的切线到已知直线的距离即为其最小值.热点训练 1:(1)(2018辽宁省辽南协作校一模)已知函数 f(x)在 R 上满足 f(x)=2f(2-x)-x2+8x-8,则曲线 y=f(x)在点(1,f(1)处的切线方程是( )(A)y=-2x+3 (B)y=x(C)y=3x-2 (D)y=2x-1(2)(2018安徽皖南八校 4 月联考)若 x,a,b,均为任意实数,且(a+2) 2+(b-3)2=1,则(x-a)2+(ln x-b)2的最小值为( )(A)3 (B)182(C)3 -1 (D)19-62 2(3)(2018天津部分区质量调查二)曲线 y=aex+2的切线方程为 2x-y+6=0,
9、则实数 a 的值为 .解析:(1)由 f(x)=2f(2-x)-x2+8x-8,可得 f(2-x)=2f(x)-(2-x)2+8-8x,即 f(2-x)=2f(x)-x2-4x+4 代入 f(x)=2f(2-x)-x2+8x-8,可得 f(x)=4f(x)+8-8x-2x2-x2+8x-8,7即 f(x)=x2,故 f(x)=2x,因为 f(1)=1,所以切线方程为 y-1=2(x-1),即 y=2x-1.故选 D.(2)由题意可得,其结果应为曲线 y=ln x 上的点与以 C(-2,3)为圆心,以 1 为半径的圆上的点的距离的平方的最小值,可以求曲线 y=ln x 上的点与圆心 C(-2,3
10、)的距离的最小值,在曲线 y=ln x 上取一点 M(m,ln m),曲线 y=ln x 在点 M 处的切线的斜率为 k= ,从而有kCMk=-1,即 =-1,整理得 ln m+m2+2m-3=0,解得 m=1,所以点(1,0)满足条件,其3+2到圆心 C(-2,3)的距离为 d= =3 ,故其结果为(3 -1)2=19-6 ,故选2 2 2D.(3)根据题意,设曲线 y=aex+2与 2x-y+6=0 的切点的坐标为(m,ae m+2),其导数 y=aex+2,则切线的斜率 k=aem+2,又由切线方程为 2x-y+6=0,即 y=2x+6,则 k=aem+2=2,则切线的方程为 y-aem
11、+2=aem+2(x-m),又由 aem+2=2,则切线方程为 y-2=2(x-m),即 y=2x-2m+2.则有-2m+2=6,可解得 m=-2,则切点的坐标为(-2,2),则有 2=ae(-2)+2, 所以 a=2.答案:(1)D (2)D (3)2导数研究函数的单调性考向 1 确定函数的单调性【例 2】 (2018河南洛阳第三次统一考试)已知函数 f(x)=(x-1)ex- x2,其中 tR.(1)函数 f(x)的图象能否与 x 轴相切?若能,求出实数 t,若不能,请说明理由;(2)讨论函数 f(x)的单调性.解:(1)由于 f(x)=xex-tx=x(ex-t).假设函数 f(x)的图
12、象与 x 轴相切于点(x 0,0),则有即(01)0220=0,000=0, 显然 x00,将 t= 0 代入方程(x 0-1) - =0 中,0 0得 -2x0+2=0.显然此方程无实数解.20故无论 t 取何值,函数 f(x)的图象都不能与 x 轴相切.8(2)由于 f(x)=xex-tx=x(ex-t),当 t0 时,e x-t0,当 x0 时,f(x)0,f(x)单调递增,当 x0 时,由 f(x)=0 得 x=0 或 x=ln t,当 00 时,f(x)0,f(x)单调递增,当 ln t0,f(x)单调递增;当 t=1 时,f(x)0,f(x)单调递增;当 t1 时,ln t0,当
13、xln t 时,f(x)0,f(x)单调递增,当 00,f(x)单调递增.综上,当 t0 时,f(x)在(-,0)上是减函数,在(0,+)上是增函数;当 01 时,f(x)在(-,0),(ln t,+)上是增函数;在(0,ln t)上是减函数.确定函数单调性就是确定函数导数为正值、为负值的区间,基本类型有如下几种:(1)导数的零点是确定的数值,只要根据导数的零点划分定义域区间,确定在各个区间上的符号即可得出其单调区间;(2)导数零点能够求出,但含有字母参数时,则需要根据参数的不同取值划分定义域区间,再确定导数在各个区间上的符号;(3)导数存在零点,但该零点无法具体求出,此时一般是根据导数的性质
14、、函数零点的存在定理确定导数零点的大致位置,再据此零点划分定义域区间,确定导数在各个区间上的符号.考向 2 根据单调性求参数范围【例 3】 (1)(2018吉林大学附中四模)已知 a0,函数 f(x)=(x2-2ax)ex,若 f(x)在-1,1上是单调减函数,则 a 的取值范围是( )(A) 0, (B) ,1234(C) ,+ (D) 0,34 12(2)(2018云南昆明 5 月适应考)已知函数 f(x)=(x2-2x)ex-aln x(aR)在区间(0,+)上单调递增,则 a 的最大值是( )(A)-e (B)e (C)- (D)4e222(3)(2018安徽合肥三模)若函数 f(x)
15、=x+ -aln x 在区间(1,2)上是非单调函数,则实数 a9的取值范围是( )(A) , (B) ,+1243 43(C) ,+ (D) ,43 1243解析:(1)因为 f(x)=(x2-2ax)ex,所以 f(x)=(2x-2a)ex+(x2-2ax)ex=ex(x2+2x-2ax-2a).因为 f(x)在-1,1上是单调减函数,所以 f(x)=ex(x2+2x-2ax-2a)0,即 x2+2x-2ax-2a0.法一 设 g(x)=x2+2x-2ax-2a,根据二次函数的图象可知,只要 即可,解得 a ,所以实数 a 的取值范围是 ,+ .34 34法二 由 x2+2x-2ax-2a
16、0,得 x2+2x2a(x+1).当 x=-1 时,-10 恒成立,当 x(-1,1时,a ,2+22(+1)a ,a (x+1)- ,12 12(+1)令 g(x)= (x+1)- ,12 12(+1)可知 g(x)= (x+1)-12在(-1,1上为增函数,所以 g(x)max=g(1)= , 34即 a ,所以实数 a 的取值范围是 ,+ .故选 C.34 34(2)因为函数 f(x)=(x2-2x)ex-aln x(aR),所以 f(x)=ex(x2-2x)+ex(2x-2)-=ex(x2-2)- .因为函数 f(x)=(x2-2x)ex-aln x(aR)在区间(0,+)上单调递增,
17、10所以 f(x)=ex(x2-2)- 0 在区间(0,+)上恒成立,即 e x(x2-2), 亦即 ae x(x3-2x)在区间(0,+)上恒成立,令 h(x)=ex(x3-2x),所以 h(x)=ex(x3-2x)+ex(3x2-2)=ex(x3-2x+3x2-2)=ex(x-1)(x2+4x+2),因为 x(0,+),所以 x2+4x+20,因为 ex0.所以令 h(x)0,可得 x1.所以函数 h(x)在区间(1,+)上单调递增,在区间(0,1)上单调递减.所以 h(x)min=h(1)=e1(1-2)=-e.所以 a-e,即 a 的最大值是-e,故选 A.(3)因为 f(x)=x+
18、-aln x,所以 f(x)=1- - = ,2因为 f(x)在区间(1,2)上是非单调函数,所以 f(x)=0 在(1,2)上有解,即 x2-ax-a=0 在(1,2)上有解,所以 x2=a(x+1)在(1,2)内有解,设 g(x)=x2,x(1,2),h(x)=a(x+1),x(1,2).由图象易知,方程的解即是两图象交点的横坐标,所以 f(x)+1,则下列正确的是( )(A)f(2 018)-ef(2 017)e-1(B)f(2 018)-ef(2 017)e+1(D)f(2 018)-ef(2 017)0,且 f(0)=1,则不等式 exf(x)1 的解集为( )(A)(-,0) (B
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