第三章 三角函數(shù)-備戰(zhàn)2025年高考數(shù)學一輪復習_第1頁
第三章 三角函數(shù)-備戰(zhàn)2025年高考數(shù)學一輪復習_第2頁
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成套的課件成套的教案成套的試題成套的微專題盡在高中數(shù)學同步資源大全QQ群552511468也可聯(lián)系微信fjshuxue加入百度網(wǎng)盤群4000G一線老師必備資料一鍵轉(zhuǎn)存自動更新永不過期第一節(jié)導數(shù)的概念及其意義、導數(shù)的運算[學習要求]1.了解導數(shù)概念的實際背景.2.通過函數(shù)圖象直觀理解導數(shù)的幾何意義.3.能根據(jù)導數(shù)定義求函數(shù)y=C(C為常數(shù)),y=x,y=x2,y=x3,y=1x,y=x的導數(shù).4.能利用基本初等函數(shù)的導數(shù)公式和導數(shù)的四則運算法則求簡單函數(shù)的導數(shù).5.了解復合函數(shù)的求導法則,能求簡單復合函數(shù)(僅限于形如f(ax+b[知識梳理]知識點一函數(shù)y=f(x)在x=x0處的導數(shù)定義如果當Δx→0時,平均變化率ΔyΔx無限趨近于一個確定的值,即ΔyΔx有極限,則稱y=f(x)在x=x0處可導,并把這個確定的值叫做y=f(x)在x=記法記作f'(x0)或y'|x=x0,即f'(x0幾何意義函數(shù)y=f(x)在x=x0處的導數(shù)f'(x0)就是過該點切線的斜率k0,即k0=limΔx→0f(知識點二導數(shù)的物理意義函數(shù)s=s(t)在點t0處的導數(shù)s'(t0)是物體在t0時刻的瞬時速度v,即v=s'(t0);v=v(t)在點t0處的導數(shù)v'(t0)是物體在t0時刻的瞬時加速度a,即a=v'(t0).知識點三基本初等函數(shù)的導數(shù)公式基本初等函數(shù)導函數(shù)f(x)=C(C為常數(shù))f'(x)=0f(x)=xα(α∈R,且α≠0)f'(x)=αxα-1f(x)=sinxf'(x)=cosxf(x)=cosxf'(x)=-sinxf(x)=exf'(x)=exf(x)=ax(a>0,且a≠1)f'(x)=axlnaf(x)=lnxf'(x)=1f(x)=logax(a>0,且a≠1)f'(x)=1知識點四導數(shù)的運算法則1.導數(shù)的四則運算法則若f'(x),g'(x)存在,則有(1)函數(shù)和差求導法則:[f(x)±g(x)]'=f'(x)±g'(x);(2)函數(shù)積的求導法則:[f(x)g(x)]'=f'(x)g(x)+f(x)g'(x);(3)函數(shù)商的求導法則:g(x)≠0,則f(xf'(2.復合函數(shù)的定義及其導數(shù)(1)一般地,對于兩個函數(shù)y=f(u)和u=g(x),如果通過中間變量u,y可以表示成x的函數(shù),那么稱這個函數(shù)為函數(shù)y=f(u)與u=g(x)的復合函數(shù),記作y=f(g(x)).學生用書?第53頁(2)復合函數(shù)y=f(g(x))的導數(shù)與函數(shù)y=f(u),u=g(x)的導數(shù)間的關系為y'x=y(tǒng)'u·u'x,即y對x的導數(shù)等于y對u的導數(shù)與u對x的導數(shù)的乘積.[小題診斷]1.(2024·河北邯鄲模擬)下列求導運算中正確的是(??)A.4'=2 B.3x'=x·3x-C.lnx'=1xln10 D.x5'答案:D解析:對于A,4'=0,故A錯誤;對于B,3x'=3x·ln3,故B對于C,lnx'=1x,故對于D,x5'=5x4,故D正確2.(2024·河南鄭州模擬)已知fx=ex+sinx,則f'0=(??)A.1 B.-1C.2 D.0答案:C解析:因為f'x=ex+cosx,所以f'0=e0+cos0=2.3.(2024·江蘇連云港模擬)曲線y=x3+1在點a,2A.y=3x+3 B.y=3x-1C.y=-3x-1 D.y=-3x-3答案:B解析:因為a3+1=2,所以a=1,即切點坐標為1,2,由f'x=3x2,所以f'1=3,所以y=x3+1在點1,2處的切線方程為y-2=3x-1,即4.(2024·安徽合肥模擬)設函數(shù)fx=e2xx+a,若f'0=1答案:1解析:由題意可知f'x=2e2xx+a-e2x整理可得a2-2a+1=0,解得a=1.考點一變化率問題[例1](1)(2024·云南楚雄模擬)已知某容器的高度為20cm,現(xiàn)在向容器內(nèi)注入液體,且容器內(nèi)液體的高度h(單位:cm)與時間t(單位:s)的函數(shù)關系式為h=13t3+t2,當t=t0時,液體上升高度的瞬時變化率為3cm/s,則當t=t0+1時,液體上升高度的瞬時變化率為(??)A.5cm/s B.6cm/sC.8cm/s D.10cm/s(2)已知函數(shù)f(x)的導函數(shù)是f'(x),若f'(x0)=2,則limΔxA.12 C.2 D.4[答案](1)C(2)B[解析](1)由h=13t3+t2,得h'=t2+2t當t=t0時,h'=t02+2t0=3,解得t0=1(t0=-3舍去故當t=t0+1=2時,液體上升高度的瞬時變化率為22+2×2=8cm/s.(2)因為f'(x0)=2,所以limΔx→0fx0+1212.求運動物體瞬時速度的三個步驟(1)求時間改變量Δt和位移改變量Δs=s(t0+Δt)-s(t0).(2)求平均速度v=Δs(3)求瞬時速度,當Δt無限趨近于0時,ΔsΔt無限趨近于常數(shù)3.求ΔyΔx(當Δx無限趨近于0(1)在極限表達式中,可把Δx作為一個數(shù)來參與運算.(2)求出ΔyΔx的表達式后,Δx無限趨近于0,可令Δx=1.已知函數(shù)y=f(x)的圖象如圖所示,函數(shù)y=f(x)的導數(shù)為y=f'(x),則(??)A.f'(2)<f'(3)<f(3)-f(2)B.f'(3)<f'(2)<f(3)-f(2)C.f'(2)<f(3)-f(2)<f'(3)D.f'(3)<f(3)-f(2)<f'(2)答案:D解析:由f(x)圖象可知f'(3)<f(3)?f(2即f'(3)<f(3)-f(2)<f'(2).學生用書?第54頁考點二導數(shù)的運算[例2]求下列函數(shù)的導數(shù).(1)f(x)=(-2x+1)2;(2)f(x)=5x(3)f(x)=23x+2;(4)y=ln((5)y=ex+1ex-1;(6)y=[解](1)因為f(x)=(-2x+1)2=4x2-4x+1,所以f'(x)=8x-4.(2)因為f(x)=5x+4,所以f'(x)=12×5(3)因為f(x)=23x+2,所以f'(x)=3×23x+2ln2.(4)y'=ln(=ln=(=2x2x(5)y'=ex(e(6)因為y=xsin2x+π2cos2x+π2=12xsin(4所以y'=-12x'sin4x+-12x-12sin4x-12x·4cos4x=-12sin4x-2x┃方法總結┃導數(shù)運算的6種形式及技巧連乘積形式先展開化為多項式的形式,再求導分式形式觀察函數(shù)的結構特征,先化為整式函數(shù)或較為簡單的分式函數(shù),再求導對數(shù)形式先化為和、差的形式,再求導根式形式先化為分數(shù)指數(shù)冪的形式,再求導三角形式先利用三角函數(shù)公式轉(zhuǎn)化為和或差的形式,再求導復合形式先確定復合關系,由外向內(nèi)逐層求導,必要時可換元2.(多選)(2024·山東濟南質(zhì)檢)下列求導運算正確的是(??)A.1lnx'B.(x2ex)'=2x+exC.cos2x-πD.x-1x'=答案:AD解析:1lnx'=-1ln2x·(lnx)(x2ex)'=(x2+2x)ex,故B錯誤;cos2x-π3'=-x-1x'=1+1x3.(2024·陜西西安模擬)已知函數(shù)fx=lnx+f'1x2-3,則f'1=????.答案:-1解析:因為fx=lnx+f'1x2-3,所以f'x=1x+2f'1x,故f'1=1+2f'1,解得f'1=-考點三導數(shù)的幾何意義?角度(一)求切線方程[例3](1)(2023·全國甲卷)曲線y=exx+1在點A.y=e4x B.y=eC.y=e4x+e4 D.y=e2(2)已知函數(shù)f(x)=xlnx.若直線l過點(0,-1),并且與曲線y=f(x)相切,則直線l的方程為????.[答案](1)C(2)x-y-1=0[解析](1)由y=exx+1,可得y'則y'|x=1=e4∴曲線在點1,e2處的切線方程為y-e2=e4(x-1),即y=(2)因為點(0,-1)不在曲線f(x)=xlnx上,所以設切點為(x0,y0).又因為f'(x)=1+lnx,所以直線l的方程為y+1=(1+lnx0)x.所以由y0=x0lnx0,y0所以直線l的方程為y=x-1,即x-y-1=0.┃方法總結┃求曲線y=f(x)的切線方程?角度(二)求切點坐標[例4]過點(0,-1)作曲線f(x)=lnx(x>0)的切線,則切點坐標為????.[答案](e,1)[解析]由f(x)=lnx(x>0),得f(x)=lnx2=2lnx,則f'(x)=2x,設切點坐標為(x0,2lnx0),顯然(0,-1)則2lnx0+1x0=2x0,得x0=學生用書?第55頁┃方法總結┃求切點坐標,其思路是先求函數(shù)的導數(shù),然后讓導數(shù)值等于切線的斜率,從而得出切?角度(三)求與切線有關的參數(shù)值(范圍)[例5](1)(2024·山東濟寧模擬)若曲線y=ax+1ex在點0,1處的切線方程是2x-y+1=0A.3 B.2C.1 D.0(2)(2022·新高考Ⅰ卷)若曲線y=(x+a)ex有兩條過坐標原點的切線,則a的取值范圍是????.[答案](1)C(2)(-∞,-4)∪(0,+∞)[解析](1)由題意,在y=ax+1ex中,y'=aex+ax+1ex=ax+在點0,1處,y'=a+∵在點0,1處的切線方程是2x-y+1=∴在點0,1處的斜率為∴a+1=2,解得a=1.(2)設f(x)=y(tǒng)=(x+a)ex,則f'(x)=(x+a+1)ex,設切點為(x0,(x0+a)ex0∴切線方程為y-(x0+a)ex0=(x0+a+1)ex0(x-又∵切線過原點(0,0),∴-(x0+a)ex0=(x0+a+1)·ex0(-x0),整理得x02+ax0-a=0,又切線有兩條,∴關于x0的方程x02+ax0-a=0有兩不相等的實根,故Δ=a2+4a>0┃方法總結┃1.利用點與曲線的位置關系可建立不等關系,確定過點作曲線的條數(shù).4.(2024·安徽合肥模擬)已知函數(shù)f(x)=xlnx,若直線l過點(0,-e),且與曲線y=f(x)相切,則直線l的斜率為(??)A.-2 B.2C.-e D.e答案:B解析:函數(shù)f(x)=xlnx的導數(shù)為f'(x)=lnx+1,設切點為(m,n),可得切線的斜率k=1+lnm,則1+lnm=n+em解得m=e,故k=1+lne=2.5.若曲線y=e2ax在點0,1處的切線與直線x+2y+1=0垂直,則A.-2 B.-1C.1 D.2答案:C解析:直線x+2y+1=0的斜率為k=-12由題設知y=e2ax在0,1處的切線的斜率為2,而y'=2a·e2∴y'|x=0=2a=2,可得a=1.6.在平面直角坐標系xOy中,點A在曲線y=lnx上,且該曲線在點A處的切線經(jīng)過點(-e,-1),則點A的坐標是????.答案:(e,1)解析:設A(m,n),則曲線y=lnx在點A處的切線方程為y-n=1m(x-m)又切線過點(-e,-1),所以有n+1=1m(m+e)再由n=lnm,解得m=e,n=1,故點A的坐標為(e,1). 兩曲線的公切線問題[例](1)(2024·云南保山模擬)若函數(shù)f(x)=4lnx+1與函數(shù)g(x)=1ax2-2x(a>0)的圖象存在公切線,則實數(shù)a的取值范圍為(??)A.0,13C.23,1(2)(2024·河北邯鄲模擬)若曲線y=ex與圓(x-a)2+y2=2有三條公切線,則a的取值范圍是????.[答案](1)A(2)(1,+∞)[解析](1)由函數(shù)f(x)=4lnx+1,可得f'(x)=4x設切點為(t,4lnt+1),則f'(t)=4t公切線方程為y-4lnt-1=4t(x-t)即y=4tx+4lnt-3與y=1ax2-2x聯(lián)立可得1ax2-2+4tx-4lnt+所以Δ=-2+4t2-4×1a×(3-4lnt)=0又由a>0,t>0,可得3-4lnt>0,解得0令h(t)=2t+123-4lnt,其中h'(t)=4t令φ(t)=t+4lnt-1,可得φ'(t)=1+4t>0,函數(shù)φ(t)在0,e34上單調(diào)遞增,且φ當0<t<1時,φ(t)<0,即h'(t)<0,此時函數(shù)h(t)單調(diào)遞減,當1<t<e34時,φ(t)>0,即h'(t)>0,此時函數(shù)h(t所以h(t)min=h(1)=3,且當t→0+時,h(t)→+∞,所以函數(shù)h(t)的值域為[3,+∞),所以1a≥3且a>0,解得0<a≤13,即實數(shù)a的取值范圍為(2)曲線y=ex在點(x0,y0)處的切線方程為y-ex0=ex0(x-由直線y-ex0=ex0(x-x0)與圓(x-a)2+y2=2相切,得ex0因為曲線y=ex與圓(x-a)2+y2=2有三條公切線,故(*)式有三個不相等的實數(shù)根,即方程e2x0((x0-令g(x)=e2x((x-a-1)2-2),則曲線y=g(x)與直線y=2有三個不同的交點.顯然,g'(x)=2e2x(x-a-2)(x-a+1).當x∈(-∞,a-1)時,g'(x)>0,當x∈(a-1,a+2)時,g'(x)<0,當x∈(a+2,+∞)時,g'(x)>0,所以,g(x)在(-∞,a-1)上單調(diào)遞增,在(a-1,a+2)上單調(diào)遞減,在(a+2,+∞)上單調(diào)遞增;且當x→-∞時,g(x)=(x-a-1)2-2e-2x→0,當x→+∞時,g(x)=e2x((x因此,只需g(a解得a>1.┃方法總結┃1.兩曲線1.若直線y=kx+b是曲線y=lnxx的切線,也是曲線y=2x的切線,則k答案:-1解析:由y=lnxx可得,y'=設直線y=kx+b與曲線y=lnxx相切于點(m,n)所以切線方程可表示為y-n=1-lnmm2(x-m),即y=1由y=2x可得,y'=-2設直線y=kx+b與曲線y=2x相切于點(s,t),則有t=ks+b,t=2s,k=-2s2,所以切線方程可表示為所以1-lnmm2=-2s2,2lnm-1m=4s,消去s,整理得:4ln所以斜率k=1-lne2.若直線y=kx+b是曲線y=lnx+2的切線,也是曲線y=ln(x+1)的切線,則b=????.答案:1-ln2解析:對函數(shù)y=lnx+2求導,得y'=1x,對函數(shù)y=ln(x+1)求導,得y'=1x+1.設直線y=kx+b與曲線y=lnx+2相切于點P1(x1,y1),與曲線y=ln(x+1)相切于點P2(x2,y2),則y1=lnx1+2,y2=ln(x2+1).由點P1(x1,y1)在切線上,得y-(lnx1+2)=1x1(x-x1),由點P2(x2,y2)在切線上,得y-ln(x2+1)=1x2+1(x-x2).因為這兩條直線表示同一條直線,所以1x1=1x2+1,ln(x2+1)=ln學生用書?第301頁[A組基礎保分練]1.(多選)(2024·河南安陽模擬)下列求導運算正確的是(??)A.x+1x'=B.e2x'=eC.log2x'D.cosxx'答案:AC解析:對于選項A,因為x+1x'=1-1對于選項B,因為e2x'=e2x·(2x)'=2e2x,故對于選項C,因為log2x'=1x對于選項D,因為cosxx'=x-sinx-cosx2.(2024·深圳檢測)曲線y=(x3-3x)·lnx在點(1,0)處的切線方程為(??)A.2x+y-2=0 B.x+2y-1=0C.x+y-1=0 D.4x+y-4=0答案:A解析:由y'=(3x2-3)·lnx+1x·(x3-3x),得所求切線斜率k=y(tǒng)'|x=1=-2,故所求切線方程為y=-2(x-1),即2x+y-2=3.(2024·河北保定模擬)已知函數(shù)f(x)=e2x+f'(1)x2,則f'(1A.-2e2 B.2e2C.e2 D.-e2答案:A解析:由f(x)=e2x+f'(1)x得f'(x)=2e2x+2f'(1)令x=1,得f'(1)=2e2+2f'(1),所以f'(1)=-2e2.4.(2024·河北衡水模擬)曲線y=x-x3在橫坐標為1的點處的切線為l,則點M(1,2)到直線l的距離為(??)A.255 C.25 D.答案:A解析:y'=1-3x2,則切線l的斜率k=y(tǒng)'|x=1=-2.又易知切點為(1,0),所以切線l的方程為2x+y-2=0,則點M(1,2)到直線l的距離為25=25.函數(shù)f(x)=lnx+ax的圖象上存在與直線2x-y=0平行的切線,則實數(shù)a的取值范圍是(??)A.(-∞,2] B.(-∞,2)C.(2,+∞) D.(0,+∞)答案:B解析:函數(shù)f(x)=lnx+ax的圖象上存在與直線2x-y=0平行的切線,即f'(x)=1x+a=2在(0,+∞)上有解,即a=2-1因為x>0,所以2-1x<2,所以a的取值范圍是(-∞,2)6.(2024·陜西咸陽模擬)已知函數(shù)fx=lnx+x,過原點作曲線y=fx的切線l,則切點P的坐標為(??)A.1,1 C.1e,1答案:B解析:由題意可知f'x=1x+1設切點為Px0,lnx0+x0,則切線方程為y=因為切線過原點,所以0=1x0+1-x0+lnx0+x0=解得x0=e,則Pe,7.(多選)(2024·遼寧沈陽模擬)已知函數(shù)fx=3x+f'-1·x2+1,f'x為fxA.f'-1=B.f'1=-5C.fx在0,D.f1=3答案:BCD解析:因為f'x=-3x2+2f'-1所以f'-1=-3-2f'-解得f'-1=-1則fx=3x-x2+1,f'x=-3x2-易知fx在0,+∞上單調(diào)遞減,f'1=-5,f1=3,故A錯誤,B,C,8.(多選)已知點M是曲線y=13x3-2x2+3x+1上任意一點,曲線在M處的切線為l,則下列結論正確的是A.l斜率最小時的切點坐標為2B.l斜率最小時的切點坐標為2C.切線l的傾斜角α的取值范圍為0,πD.l斜率的取值范圍為k≤1答案:BC解析:∵y'=x2-4x+3=(x-2)2-1,∴當x=2時,y'min=-1,此時y=53∴斜率最小時的切點坐標為2,53,最小斜率k∴A錯誤,B正確.由k≥-1,得tanα≥-1.又∵α∈[0,π),∴α∈0,π2故α的取值范圍為0,π2∪3π4,9.(2024·江西景德鎮(zhèn)模擬)函數(shù)fx=1-x1+x+lnx在x=答案:y=12x-解析:由題意知,f(1)=0,則切點為(1,0),f'(x)=-2(x+1)2+1x=所以切線的斜率為f'1=12故函數(shù)在x=1處的切線方程為y-0=12x-1,即y=110.(2024·浙江紹興模擬)過點-23,0作曲線y=x答案:y=0或y=3x+2(寫出一條即可)解析:由y=x3可得y'=3x2,設過點-23,0作曲線y=x3的切線的切點為(x0,y0),則y所以切線方程為y-y0=3x02(x-x0將-23,0代入得-x03=3x02-23所以切點坐標為(0,0)或(-1,-1),故切線方程為y=0或y=3x+2.11.(2024·遼寧大連期末)已知曲線y=x+1klnx在點(1,1)處的切線與直線x+2y=0垂直,則k=????答案:1解析:易知點(1,1)在曲線y=x+1klnx上令f(x)=x+1klnx,則f'(x)=1+1所以f'(1)=1+1k.又該切線與直線x+2y=0垂直,所以1+1k=2,解得k學生用書?第302頁12.已知函數(shù)f(x)為奇函數(shù),當x>0時,f(x)=x3-lnx,則曲線y=f(x)在點(-1,-1)處的切線的斜率為????.答案:2解析:因為當x>0時,f(x)=x3-lnx,所以當x<0時,-x>0,f(-x)=-x3-ln(-x).因為函數(shù)f(x)為奇函數(shù),所以f(x)=-f(-x)=x3+ln(-x),則f'(x)=3x2+1x,所以f'(-1)=2,所以曲線y=f(x)在點(-1,-1)處的切線的斜率為[B組能力提升練]13.已知函數(shù)f(x)=x3-x和點P(1,-1),則過點P且與該函數(shù)圖象相切的直線的條數(shù)為(??)A.1 B.2C.3 D.4答案:B解析:因為f(1)=13-1=0,所以點P(1,-1)沒有在函數(shù)f(x)的圖象上.設切點坐標為(x0,y0),則y0=x03-x0,f'(x0)=3x02-1.由導數(shù)的幾何意義可知,切線的斜率為k=3x02-1,又k=y(tǒng)0+1x0-1,所以y0=x03-x0,y14.(2024·廣東揭陽模擬)已知曲線y=x3+2ax2+x+b在點1,0處的切線的傾斜角為3π4,則A.-34 B.-C.-2 D.-11答案:A解析:f'x=3x2+4ax+1,由題意可知,切線的斜率k=tan3π4=-f(1)=2+2a+b=0,所以a+b=-3415.已知函數(shù)fx=ax3+bx2+cx+d,且滿足f2x-1=-f1-2x,f1=2,f'0A.28 B.-28C.203 D.-答案:B解析:由f2x-1=-f1-又fx的定義域為R,所以f0=0,得d=0.由f-1=-f1得b=0,所以fx=ax3+cx,f'x=3ax2+c由f1=2,f'0=-2,得a+c=2,c=-2,得a=4,于是f-2=4×-23-2×16.(2024·四川成都模擬)若點P是曲線y=lnx-x2上任意一點,則點P到直線l:x+y-4=0距離的最小值為(??)A.22 B.C.22 D.42答案:C解析:過點P作曲線y=lnx-x2的切線(圖略),當切線與直線l:x+y-4=0平行時,點P到直線l:x+y-4=0距離的最小.設切點為P(x0,y0)(x0>0),y'=1x-2x所以,切線斜率為k=1x0-2x由題知1x0-2x0=-1得x0=1或x0=-12(所以,P(1,-1),此時點P到直線l:x+y-4=0距離d=|1-1-17.(多選)已知函數(shù)f(x)=x3+x-16,則錯誤的結論是(??)A.曲線y=f(x)在點(2,-6)處的切線方程為13x-y-19=0B.直線l為曲線y=f(x)的切線,且經(jīng)過原點,則直線l的方程為x-y=0C.直線l為曲線y=f(x)的切線,且經(jīng)過原點,則直線l的方程為x-y=0或13x-y=0D.如果曲線y=f(x)的某一切線與直線y=-14x+3垂直,則切點的橫坐標為±答案:ABC解析:因為f'(x)=(x3+x-16)'=3x2+1,又點(2,-6)在曲線y=f(x)上,所以f(x)在點(2,-6)處的切線的斜率為f'(2)=13,所以切線方程為y+6=13(x-2),即y=13x-32,所以A錯誤;對于B,C,設切點坐標為(x0,y0),則直線l的斜率為f'(x0)=3x02+所以直線l的方程為y=(3x02+1)(x-x0)+x03+因為直線l過原點,所以0=(3x02+1)(0-x0)+x03+x整理得,x03=-8,所以x0=-2,所以y0=(-2)3+(-2)-16=-f'(x0)=3×(-2)2+1=13,所以直線l的方程為y=13x,所以B,C錯誤.對于D,因為切線與直線y=-14x+3垂直,所以切線的斜率k=設切點的坐標為(x0,y0),則f'(x0)=3x02+1=所以x0=±1,所以D正確.18.(多選)已知函數(shù)f(x)=ax3+3x2-6ax-11,g(x)=3x2+6x+12和直線m:y=kx+9,且f'(-1)=0,則下列結論正確的是(??)A.直線m不恒過定點B.a=-2C.若直線m是曲線y=g(x)的切線,則m的方程為y=9或y=12x+9D.若直線m既是曲線y=f(x)的切線,又是曲線y=g(x)的切線,則m的方程為y=12x+9答案:BC解析:由已知得,直線m恒過定點(0,9),所以A錯誤;由已知得f'(x)=3ax2+6x-6a.因為f'(-1)=0,所以3a-6-6a=0,所以a=-2,所以B正確;若直線m是曲線y=g(x)的切線,則設切點為(x0,3x02+6x0+12因為g'(x0)=6x0+6,所以切線方程為y-(3x02+6x0+12)=(6x0+6)(x-x0將(0,9)代入切線方程,解得x0=±1.當x0=-1時,切線方程為y=9;當x0=1時,切線方程為y=12x+9,所以C正確;由a=-2知,f(x)=-2x3+3x2+12x-11,①由f'(x)=0得-6x2+6x+12=0,解得x=-1或x=2.在x=-1處,y=f(x)的切線方程為y=-18;在x=2處,y=f(x)的切線方程為y=9,所以y=f(x)與y=g(x)的公切線是y=9.②由f'(x)=12得-6x2+6x+12=12,解得x=0或x=1.在x=0處,y=f(x)的切線方程為y=12x-11;在x=1處,y=f(x)的切線方程為y=12x-10,所以y=f(x)與y=g(x)的公切線不是y=12x+9.綜上所述,y=f(x)與y=g(x)的公切線是y=9,所以D錯誤.19.(2024·安徽宣城模擬)若曲線y=alnx+x2(a>0)的切線的傾斜角的取值范圍是π3,π2,則答案:3解析:因為y=alnx+x2(a>0),所以y'=ax+2x≥22a.因為曲線的切線的傾斜角的取值范圍是π3,π2,所以斜率k≥3,所以3=220.(2024·海南??谀M)過x軸上一點P(t,0)作曲線C:y=(x+3)ex的切線,若這樣的切線不存在,則整數(shù)t的一個可能值為????.答案:-4,-5,-6(只需寫出一個答案即可)解析:設切點為(x0,(x0+3)ex0),因為y'=(x+4)ex,所以切線方程為y-(x0+3)ex0=(x0+4)ex0(因為切線l經(jīng)過點P,所以-(x0+3)ex0=(x0+4)ex0(t-由題意關于x0的方程x02-(t-3)x0-4t-3=則Δ=(t-3)2+4(4t+3)<0,解得-7<t<-3.因為t為整數(shù),所以t的取值可能是-6,-5,-4.學生用書?第56頁第二節(jié)導數(shù)在研究函數(shù)中的應用[學習要求]1.了解函數(shù)的單調(diào)性和導數(shù)的關系.2.能利用導數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,會求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間(其中多項式函數(shù)一般不會超過三次).3.了解函數(shù)在某點取得極值的充要條件.4.會用導數(shù)求函數(shù)的極大值、極小值(其中多項式函數(shù)一般不超過三次).5.會求閉區(qū)間上函數(shù)的最大值、最小值(其中多項式函數(shù)一般不超過三次).[知識梳理]知識點一利用導數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性1.函數(shù)f(x)在某個區(qū)間(a,b)內(nèi)的單調(diào)性與其導數(shù)的正負關系(1)若f'(x)>0,則f(x)在這個區(qū)間內(nèi)是增函數(shù);(2)若f'(x)<0,則f(x)在這個區(qū)間內(nèi)是減函數(shù);(3)若f'(x)=0,則f(x)在這個區(qū)間內(nèi)是常數(shù)函數(shù).2.利用導數(shù)判斷函數(shù)單調(diào)性的一般步驟(1)求f'(x);(2)在定義域內(nèi)解不等式f'(x)>0或f'(x)<0;(3)根據(jù)結果確定f(x)的單調(diào)區(qū)間.知識點二利用導數(shù)研究函數(shù)的極值與最值1.函數(shù)的極大值與極小值解方程f'(x)=0,當f'(x0)=0時:(1)如果在x0附近的左側f'(x)>0,右側f'(x)<0,那么f(x0)是極大值;(2)如果在x0附近的左側f'(x)<0,右側f'(x)>0,那么f(x0)是極小值.2.函數(shù)的最大值與最小值(1)求函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b)內(nèi)的極值;(2)將函數(shù)y=f(x)的各極值與端點處的函數(shù)值f(a),f(b)比較,其中最大的一個是最大值,最小的一個是最小值.[小題診斷]1.函數(shù)f(x)=x2-2lnx的單調(diào)遞減區(qū)間是(??)A.(0,1)B.(1,+∞)C.(-∞,-1)D.(-1,0)∪(0,1)答案:A2.(多選)如果函數(shù)y=f(x)的導函數(shù)y=f'(x)的圖象如圖所示,則以下關于函數(shù)y=f(x)的判斷正確的是(??)A.在區(qū)間(2,4)內(nèi)單調(diào)遞減B.在區(qū)間(2,3)內(nèi)單調(diào)遞增C.x=-3是極小值點D.x=4是極大值點答案:BD3.(易錯題)已知函數(shù)f(x)=x3+ax2+3x-9.若x=-3是函數(shù)f(x)的一個極值點,則實數(shù)a=????.答案:5解析:f'(x)=3x2+2ax+3.由題意知,x=-3是方程f'(x)=0的根,所以3×(-3)2+2a×(-3)+3=0,解得a=5.經(jīng)檢驗,當a=5時,f(x)在x=-3處取得極值.學生用書?第57頁第一課時利用導數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性考點一不含參數(shù)的函數(shù)單調(diào)性問題[例1](2023·北京卷節(jié)選)設函數(shù)f(x)=x-x3eax+b,曲線y=f(x)在點(1,f(1))處的切線方程為y=-x+1.(1)求a,b的值;(2)設函數(shù)g(x)=f'(x),求g(x)的單調(diào)區(qū)間.[解](1)因為f(x)=x-x3eax+b,x∈R,所以f'(x)=1-(3x2+ax3)eax+b.因為f(x)在(1,f(1))處的切線方程為y=-x+1,所以f(1)=-1+1=0,f'(1)=-1,則1-1所以a=-1,b=1.(2)由(1)得g(x)=f'(x)=1-(3x2-x3)e-x+1(x∈R),所以g'(x)=-x(x2-6x+6)e-x+1,令x2-6x+6=0,解得x=3±3,不妨設x1=3-3,x2=3+3,則0<x1<x2,易知e-x+1>0恒成立,所以令g'(x)<0,解得0<x<x1或x>x2;令g'(x)>0,解得x<0或x1<x<x2;所以g(x)在(0,x1),(x2,+∞)上單調(diào)遞減,在(-∞,0),(x1,x2)上單調(diào)遞增,即g(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為(0,3-3)和(3+3,+∞),單調(diào)遞增區(qū)間為(-∞,0)和(3-3,3+3).┃方法總結┃求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間的步驟1.求1.(2024·山東濟南模擬)已知函數(shù)f(x)=x-2f'(1)ln(x+1)-f(0)ex,則f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為????.答案:(-1,0]解析:由題意可知x>-1,f(0)=0-2f'(1)ln(0+1)-f(0)e0=-f(0),所以f(0)=0,故f(x)=x-2f'(1)ln(x+1),f'(x)=1-2f所以f'(1)=1-2f'(1)1+1,解得f'故f'(x)=1-1x+1=令f'(x)≤0,即xx+1≤0,解得-1<x≤故f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為(-1,0].考點二含參數(shù)的函數(shù)單調(diào)性的判斷[例2](2024·山東濟寧模擬)已知函數(shù)f(x)=alnx+x2-(a+2)x(a>0),討論函數(shù)f(x)的單調(diào)性.[解]因為f(x)=alnx+x2-(a+2)x(a>0),該函數(shù)的定義域為(0,+∞),所以f'(x)=ax+2x-(a+2)=2x2因為a>0,由f'(x)=0得x=a2或x=①當a2=1,即a=2時,f'(x)≥0對任意的x>0恒成立,且f'(x)此時,函數(shù)f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,無單調(diào)遞減區(qū)間;②當a2>1,即a>2時,由f'(x)>0得0<x<1或x>a2;由f'(x)<0得1<x<此時,函數(shù)f(x)在(0,1),a2,+③當a2<1,即0<a<2時,由f'(x)>0得0<x<a2或x>1;由f'(x)<0得a2<此時,函數(shù)f(x)在0,a2,(1,+∞)上單調(diào)遞增,在綜上所述:當a=2時,函數(shù)f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,無單調(diào)遞減區(qū)間;當a>2時,函數(shù)f(x)在(0,1),a2,+當0<a<2時,函數(shù)f(x)在0,a2,(1,+∞)上單調(diào)遞增,在┃方法總結┃1.研究含參數(shù)的函數(shù)的單調(diào)性,要依據(jù)參數(shù)對不等式解集的影響進行分類討論.2.(2024·廣東廣州模擬)已知函數(shù)f(x)=1+x2eax,a∈R.討論f(解:依題意f'(x)=-ax若a=0,則f'(x)=2x,故當x∈(-∞,0)時,f'(x)<0,當x∈(0,+∞)時,f'(x)>0.若a≠0,令y=ax2-2x+a,Δ=4-4a2,令Δ≤0,解得a≤-1或a≥1.①若a≤-1,則f'(x)≥0.②若a≥1,則f'(x)≤0.③若-1<a<1且a≠0,令f'(x)=0,得x1=1-1-a2a若-1<a<0,則x1>x2,當x∈(-∞,x2)時,f'(x)>0,當x∈(x2,x1)時,f'(x)<0,當x∈(x1,+∞)時,f'(x)>0;若0<a<1,則x1<x2,當x∈(-∞,x1)時,f'(x)<0,當x∈(x1,x2)時,f'(x)>0,當x∈(x2,+∞)時,f'(x)<0.綜上所述:若a≤-1,則f(x)在R上單調(diào)遞增;若-1<a<0,則f(x)在-∞,1+1在1+1若a=0,則f(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞減,在(0,+∞)上單調(diào)遞增;若0<a<1,則f(x)在-∞,1-在1-若a≥1,則f(x)在R上單調(diào)遞減.學生用書?第58頁考點三根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性求參數(shù)的取值范圍[例3](1)(2024·黑龍江哈爾濱模擬)已知函數(shù)fx=aex-x2+b是增函數(shù),則實數(shù)a的最小值是(??)A.2e B.1 C.1e(2)(2023·全國乙卷)設a∈(0,1),若函數(shù)f(x)=ax+(1+a)x在(0,+∞)上單調(diào)遞增,則a的取值范圍是????.[答案](1)A(2)5[解析](1)由fx=aex-x2+b是增函數(shù)得f'x=aex-2x≥0恒成立,即a≥2xe設hx=2xex,得h'x=2·e當x∈-∞,1時,h'x>0,h當x∈1,+∞時,h'x<0,故hxmax=h1=2e,故a≥(2)由題意得,f'(x)≥0在(0,+∞)上恒成立.即axlna+(1+a)xln(1+a)≥0在x∈(0,+∞)上恒成立.∵a∈(0,1),∴a+1∈(1,2),∴l(xiāng)n(1+a)>0,lna<0,∴y=axlna與y=(1+a)xln(1+a)在(0,+∞)上均為增函數(shù),∴y=f'(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,∴f'(0)≥0,即lna+ln(a+1)≥0,即ln(a2+a)≥ln1?a2+a≥1,解得a≤-1-52或a≥-1+52.又a∴a∈5-┃方法總結┃由函數(shù)的單調(diào)性求參數(shù)的取值范圍的方法1.可導函數(shù)3.(2023·新高考Ⅱ卷)已知函數(shù)f(x)=aex-lnx在區(qū)間(1,2)上單調(diào)遞增,則a的最小值為(??)A.e2 B.eC.e-1 D.e-2答案:C解析:∵f(x)在(1,2)上單調(diào)遞增,∴f'(x)≥0在(1,2)上恒成立,即f'(x)=aex-1x≥0(1<x<2),∴a≥1xex(1<x令g(x)=xex(1<x<2),則g'(x)=(x+1)ex>0,∴g(x)在(1,2)內(nèi)單調(diào)遞增,g(x)∈(e,2e2),∴1xex∈12e2,1e,4.(2024·寧夏銀川模擬)若函數(shù)f(x)=x22-lnx在區(qū)間m,m+A.0<m<23 B.23<mC.23≤m≤1 D.m>答案:B解析:函數(shù)f(x)=x22-lnx的定義域為(0,+∞且f'(x)=x-1x=x2-令f'(x)=0,得x=1.因為f(x)在區(qū)間m,所以m>0,m<1<m+5.已知a≥0,函數(shù)f(x)=(x2-2ax)ex,若f(x)在[-1,1]上是減函數(shù),則a的取值范圍是????.答案:3考點四函數(shù)單調(diào)性的應用[例4](1)(2024·云南昆明模擬)設a=1e,b=ln33,c=e-2+ln2,則a,b,cA.a>b>c B.a>c>bC.b>c>a D.c>b>a(2)(2024·北京模擬)設fx,gx分別是定義域為R的奇函數(shù)和偶函數(shù),當x>0時,f'xgx-f-xg'x>0,且g-3=0,則不等式fx·gx>0的解集為[答案](1)A(2)-3,[解析](1)構造函數(shù)fx=xef'x=1-當x>1時,f'x<0,函數(shù)fx=xex在而a=1e=f1,b=ln33=ln3eln3c=e-2+ln2=2e2=f2,又1<ln3<所以f1>fln3>f2,即a>b>c.(2)設F(x)=fxgx,F(xiàn)'(x)=f'xgx+fxg'x,因為fx是定義域為R的奇函數(shù),所以f'xgx-f-xg'x=f'xgx+fxg'x>0即當x>0時,F(xiàn)'(x)>0,F(xiàn)(x)單調(diào)遞增,由已知得F(x)=fxgx為奇函數(shù),且在(-∞,0),(0,+∞)上均為增函數(shù).因為F(-3)=F(3)=0,所以fxgx>0的解集為-3,0┃方法總結┃1.比較函數(shù)值大小時,若自變量不在同一單調(diào)區(qū)間內(nèi),則要利用函數(shù)的性質(zhì),將其轉(zhuǎn)化到6.設函數(shù)f'(x)是奇函數(shù)f(x)(x∈R)的導函數(shù),f(-1)=0,當x>0時,xf'(x)-f(x)<0,則使得f(x)>0成立的x的取值范圍是(??)A.(-∞,-1)∪(0,1)B.(-1,0)∪(1,+∞)C.(-∞,-1)∪(-1,0)D.(0,1)∪(1,+∞)答案:A解析:令F(x)=f(x)x,因為f(x)為奇函數(shù),所以F(x)為偶函數(shù),由于F'(x)=xf'(x)?f(x)x2,當x>0時,xf'(x)-f(x)<0,所以F(x)=f(x)x在(0,+∞)上單調(diào)遞減,根據(jù)圖象的對稱性,F(xiàn)(x)=f(x)x在(-∞,0)上單調(diào)遞增,又f(-1)=0,f(1學生用書?第303頁[A組基礎保分練]1.(2024·北京模擬)設定義在R上的函數(shù)y=f(x),其導函數(shù)為f'(x),則“函數(shù)f(x)在a,b上單調(diào)遞增”是“x∈a,b時,導函數(shù)f'(x)>A.充分不必要條件B.必要不充分條件C.充要條件D.既不充分也不必要條件答案:B解析:函數(shù)f(x)在a,b上單調(diào)遞增,f'(x)≥如y=x3,x∈-2,2時y'=3x2x∈a,b時,導函數(shù)f'(x)>0,可得函數(shù)f(x)在x∈則“函數(shù)f(x)在a,b上單調(diào)遞增”是“x∈a,b時,導函數(shù)f'(x)>2.函數(shù)f(x)=xlnx+1的單調(diào)遞減區(qū)間是(??)A.-∞,1eC.0,1e D.(e,答案:C解析:f(x)的定義域為(0,+∞),f'(x)=1+lnx,令f'(x)<0,得0<x<1e,所以f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為03.已知函數(shù)f(x)=x2+2cosx.若f'(x)是f(x)的導函數(shù),則函數(shù)f'(x)的圖象大致是(??)答案:A解析:設g(x)=f'(x)=2x-2sinx,g'(x)=2-2cosx≥0,所以函數(shù)f'(x)在R上單調(diào)遞增.4.(2024·天津模擬)函數(shù)f(x)=lnx-ax(a>0)的單調(diào)遞增區(qū)間為(??)A.0,1aC.-∞,1a D.(-∞答案:A解析:由f'(x)=1x-a>0,x>0,得0<x<1∴f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為0,5.已知函數(shù)f(x)=sinx+acosx在區(qū)間π4,π2上是減函數(shù),則實數(shù)A.a>2-1 B.a≥1C.a>1-2 D.a≥-1答案:B解析:由題意,f'(x)=cosx-asinx≤0在π4即a≥cosxsinx=1tan因為y=tanx在π4,π2上單調(diào)遞增,所以y=tan所以在x∈π4,π2時,0<所以a≥1.6.若函數(shù)f(x)=lnx+ax2-2在區(qū)間12,2內(nèi)存在單調(diào)遞增區(qū)間,則實數(shù)aA.[-2,+∞) B.-C.-2,?18 D.(-2答案:D解析:∵f(x)=lnx+ax2-2,∴f'(x)=1x+2ax若f(x)在區(qū)間12,2內(nèi)存在單調(diào)遞增區(qū)間,則f'(x)>0,x故a>-12令g(x)=-12x2,則g(x)=-1∴g(x)>g12=-2故a>-2.7.(多選)(2024·河北衡水質(zhì)檢)下列不等式成立的是(??)A.2ln32<32ln2 B.2ln3<3C.5ln4<4ln5 D.π>elnπ答案:AD解析:設f(x)=lnxx(x>0),則f'(x)=∴當0<x<e時,f'(x)>0,函數(shù)f(x)單調(diào)遞增;當x>e時,f'(x)<0,函數(shù)f(x)單調(diào)遞減.∵32<2<e,∴f32<f(2即2ln32<32ln2,∵2<3<e,∴f(2)<f(3),即2ln3>3ln2,B不正確;∵e<4<5,∴f(4)>f(5),即5ln4>4ln5,C不正確;∵e<π,∴f(e)>f(π),即π>elnπ,D正確.8.(多選)若函數(shù)f(x)=ax3+3x2-x+1恰好有三個單調(diào)區(qū)間,則實數(shù)a的取值可以是(??)A.-3 B.-1C.0 D.2答案:BD解析:依題意知,f'(x)=3ax2+6x-1有兩個不相等的零點,故a解得a>-3且a≠0.9.已知函數(shù)fx=-4lnx+12x2+5,則函數(shù)fx的單調(diào)遞減區(qū)間是????答案:0解析:函數(shù)定義域為0,由于函數(shù)fx=-4lnx+12x2+5f'x=-4x+x=x由f'x<0得0<x<2,所以函數(shù)fx的單調(diào)遞減區(qū)間是0,10.設函數(shù)f(x)=12x2-9lnx在區(qū)間[a-1,a+1]上單調(diào)遞減,則實數(shù)a的取值范圍是????答案:(1,2]解析:∵f(x)=12x2-9lnx,∴f'(x)=x-9x(x>0),當x-9x≤0時,有0<x≤3,即f(x)在(0,3]上單調(diào)遞減,則[a-1,a+1]?(0,3],∴a-1>0且a+1≤3,解得1<11.已知函數(shù)f(x)=lnx-2a2x2+3ax-1(a≥0).討論函數(shù)f(x)的單調(diào)性.解:f(x)的定義域為(0,+∞),f'(x)=(4若a=0,則f'(x)=1x>0,f(x)在(0,+∞)若a>0,令f'(x)=0,解得x1=1a>0,x2=-14a<0(①當0<x<1a時,f'(x)>0,函數(shù)f(x)在0②當x>1a時,f'(x)<0,函數(shù)f(x)在1a12.已知函數(shù)f(x)=x2+alnx.(1)當a=-2時,求函數(shù)f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間;(2)若函數(shù)g(x)=f(x)+2x在[1,+∞)上單調(diào),求實數(shù)a的取值范圍解:(1)由題意知函數(shù)f(x)的定義域為(0,+∞),當a=-2時,f'(x)=2x-2x=2由f'(x)<0得0<x<1,故f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間是(0,1).(2)由題意得g'(x)=2x+ax-2①若g(x)為[1,+∞)上的單調(diào)遞增函數(shù),則g'(x)≥0在[1,+∞)上恒成立,即a≥2x-2x2在[1,+∞)上恒成立設φ(x)=2x-2x2,x∈[1,+∞)易知φ(x)在[1,+∞)上單調(diào)遞減,∴在[1,+∞)上,φ(x)max=φ(1)=0,∴a≥0.②若g(x)為[1,+∞)上的單調(diào)遞減函數(shù),則g'(x)≤0在[1,+∞)上恒成立,易知其不可能成立,不符合題意.綜上,實數(shù)a的取值范圍是[0,+∞).學生用書?第304頁[B組能力提升練]13.下列函數(shù)中,滿足“對任意的x1,x2∈(0,+∞),使得fx1-fxA.f(x)=-x2-2x+1B.f(x)=x-1C.f(x)=x+1D.f(x)=log2(2x)+1答案:A解析:根據(jù)題意,“對任意的x1,x2∈(0,+∞),使得fx1-fx2x1-x2<0”,則函數(shù)f(對于選項A,f(x)=-x2-2x+1,為二次函數(shù),其對稱軸為x=-1,在(0,+∞)上單調(diào)遞減,符合題意;對于選項B,f(x)=x-1x,其導數(shù)f'(x)=1+1x2,所以f(x)在(0,+對于選項C,f(x)=x+1為一次函數(shù),所以f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,不符合題意;對于選項D,由復合函數(shù)單調(diào)性“同增異減”知,f(x)=log2(2x)+1在(0,+∞)上單調(diào)遞增,不符合題意.14.已知函數(shù)f(x)=mx3+3(m-1)x2-m2+1(m>0)的單調(diào)遞減區(qū)間是(0,4),則m=(??)A.3 B.1C.2 D.1答案:B解析:函數(shù)f(x)=mx3+3(m-1)x2-m2+1(m>0),則導數(shù)f'(x)=3mx2+6(m-1)x.令f'(x)<0,即3mx2+6(m-1)x<0.∵m>0,f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間是(0,4),∴0,4是方程3mx2+6(m-1)x=0的兩根,∴0+4=2(1-m)m,0×4=015.已知函數(shù)f(x)=sinx+cosx-2x,a=f(-π),b=f(2e),c=f(ln2),則a,b,c的大小關系是(??)A.a>c>b B.a>b>cC.b>a>c D.c>b>a答案:A解析:f(x)的定義域為R,f'(x)=cosx-sinx-2=2cosx+π4-2∴f(x)在R上單調(diào)遞減.又2e>1,0<ln2<1,∴-π<ln2<2e,故f(-π)>f(ln2)>f(2e),即a>c>b.16.(多選)若函數(shù)g(x)=exf(x)(e=2.718…,e為自然對數(shù)的底數(shù))在f(x)的定義域上單調(diào)遞增,則稱函數(shù)f(x)具有M性質(zhì).下列函數(shù)不具有M性質(zhì)的為(??)A.f(x)=1x B.f(x)=x2+C.f(x)=sinx D.f(x)=x答案:ACD解析:對于A,f(x)=1x,則g(x)=exx,g'(x)=ex(x-1)x2,當x<1且x≠0時,g'(x)<0∴g(x)在(-∞,0),(0,1)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增;對于B,f(x)=x2+1,則g(x)=exf(x)=ex(x2+1),g'(x)=ex(x2+1)+2xex=ex(x+1)2>0在實數(shù)集R上恒成立,∴g(x)=exf(x)在定義域R上是增函數(shù);對于C,f(x)=sinx,則g(x)=exsinx,g'(x)=ex(sinx+cosx)=2exsinx+π4,顯然g(對于D,f(x)=x,則g(x)=xex,則g'(x)=(x+1)ex.當x<-1時,g'(x)<0,所以g(x)在R上先減后增;∴具有M性質(zhì)的函數(shù)的選項為B,不具有M性質(zhì)的函數(shù)的選項為A,C,D.17.已知函數(shù)f(x)(x∈R)滿足f(1)=1,f(x)的導數(shù)f'(x)<12,則不等式f(x2)<x22+1答案:{x|x<-1,或x>1}解析:設F(x)=f(x)-12x,∴F'(x)=f'(x)-1∵f'(x)<12,∴F'(x)=f'(x)-12<即函數(shù)F(x)在R上單調(diào)遞減.∵f(x2)<x22+12,∴f(x2)-x22<f∴F(x2)<F(1),又函數(shù)F(x)在R上單調(diào)遞減,∴x2>1,即不等式的解集為{x|x<-1,或x>1}.18.(2024·貴州貴陽模擬)已知函數(shù)fx=lnx-12ax2-x存在單調(diào)遞減區(qū)間,則實數(shù)a的取值范圍是?????答案:-解析:函數(shù)fx=lnx-12ax2-x的定義域為0,+∞,求導得f'x=1x依題意,不等式f'x<0在0,+∞上有解,等價于a>1x2而1x2-1x=1x-122-14≥-1所以實數(shù)a的取值范圍是-119.已知a∈R,函數(shù)f(x)=(-x2+ax)ex,x∈R.(1)當a=2時,求函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間;(2)若函數(shù)f(x)在(-1,1)上單調(diào)遞增,求實數(shù)a的取值范圍.解:(1)當a=2時,f(x)=(-x2+2x)ex,f'(x)=-(x2-2)ex,令f'(x)>0,即x2-2<0,解得-2<x<2,∴f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是(-2,2).(2)f'(x)=[-x2+(a-2)x+a]ex,若f(x)在(-1,1)上單調(diào)遞增,即當-1<x<1時,f'(x)≥0,即-x2+(a-2)x+a≥0對x∈(-1,1)恒成立,即a≥x+1-1x+1對x∈(-1,1令y=x+1-1x+1,則y'=1+1(∴y=x+1-1x+1在(-1,1∴y<1+1-11+1=3∴a≥32,∴a的取值范圍是320.已知函數(shù)f(x)=(ax-1)ex,a∈R.(1)討論f(x)的單調(diào)區(qū)間;(2)當m>n>0時,證明:men+n<nem+m.(1)解:f(x)的定義域為R,且f'(x)=(ax+a-1)ex.①當a=0時,f'(x)=-ex<0,此時f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為(-∞,+∞).②當a>0時,由f'(x)>0,得x>-a-由f'(x)<0,得x<-a-此時f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為-∞,?③當a<0時,由f'(x)>0,得x<-a-由f'(x)<0,得x>-a-此時f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為-a-1(2)證明:當m>n>0時,要證men+n<nem+m,只要證m(en-1)<n(em-1),即證em-1設g(x)=ex-1x,則g'(x)=(x-1)設h(x)=(x-1)ex+1,則h'(x)=xex,所以當x>0時,h'(x)>0,即h(x)>h(0)=0,于是g'(x)>0,所以g(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,所以當m>n>0時,em-1m>en-1n成立,故當m>n>0時,men+學生用書?第59頁第二課時利用導數(shù)研究函數(shù)的極值與最值考點一利用導數(shù)解決函數(shù)的極值問題?角度(一)根據(jù)圖象判斷函數(shù)的極值[例1](1)(2024·河南鄭州模擬)設函數(shù)f(x)在R上可導,其導函數(shù)為f'(x),且函數(shù)y=(1-x)f'(x)的圖象如圖所示,則下列結論中一定成立的是(??)A.函數(shù)f(x)有極大值f(2)和極小值f(1)B.函數(shù)f(x)有極大值f(-2)和極小值f(1)C.函數(shù)f(x)有極大值f(2)和極小值f(-2)D.函數(shù)f(x)有極大值f(-2)和極小值f(2)(2)若函數(shù)f(x)=x3+bx2+cx+d的大致圖象如圖所示,則x12+xA.89 B.C.169 D.[答案](1)D(2)C[解析](1)由題圖可知,當x<-2時,f'(x)>0;當-2<x<1時,f'(x)<0;當1<x<2時,f'(x)<0;當x>2時,f'(x)>0.由此可以得到函數(shù)f(x)在x=-2處取得極大值,在x=2處取得極小值.(2)因為函數(shù)f(x)的圖象過原點,所以d=0.又f(-1)=0且f(2)=0,即-1+b-c=0,8+4b+2c=0,解得b=-1,c=-2.所以函數(shù)f(x)=x3-x2-2x,所以f'(x)=3x2-2x-2.由題意知x1,x2是函數(shù)的極值點,所以x1,x2是f'(x)=0的兩個根,所以x1+x2=23,x1x2=-23,所以x1┃方法總結┃由圖象判斷函數(shù)y=f(x)的極值,要抓住兩點1?角度(二)求函數(shù)的極值[例2] (1)(2024·河南駐馬店模擬)函數(shù)fx=x3+12x2-4x的極小值為A.-43 C.-52 D.(2)(2024·陜西商洛模擬)已知函數(shù)fx=x2-8x+6lnx+1,則fx的極大值為(??)A.10 B.-6C.-7 D.0[答案](1)C(2)B[解析](1)因為fx=x3+12x2-4x所以f'x=3x2+x-4=x-令f'x=0得x1=-43,x2=1當x∈-∞,?43∪1,+∞時,f'(x)>0,當x故fx的單調(diào)遞增區(qū)間為-∞,?43則當x=1時,fx取得極小值,且極小值為f1=-52(2)函數(shù)fx的定義域為0,f'x=2x-8+6x=2令f'x=0,解得x=1或x=3,當x變化時,f'(x)和f(x)的變化情況如表所示,x01133f'x>0=0<0=0>0fx單調(diào)遞增極大值單調(diào)遞減極小值單調(diào)遞增所以fx的極大值為f1=-6.1.(多選)函數(shù)y=f(x)的導函數(shù)y=f'(x)的圖象如圖所示,則下列結論正確的是(??)A.-3是函數(shù)y=f(x)的極值點B.-1是函數(shù)y=f(x)的極小值點C.y=f(x)在區(qū)間(-3,1)上單調(diào)遞增D.-2是函數(shù)y=f(x)的極大值點答案:AC解析:由題圖知f'(-3)=0且兩側符號相反,故A正確;在(-3,1)上y=f'(x)≥0(當且僅當x=-1時“=”成立),所以y=f(x)在(-3,1)上單調(diào)遞增,故B,D錯誤,C正確.2.(2024·貴州貴陽模擬)已知y=x·f'(x)的圖象如圖所示,則f(x)的圖象可能是(??)答案:D解析:由題圖可知,當x<0時,f'(x)<0,函數(shù)f(x)單調(diào)遞減;當0<x<b時,f'(x)>0,函數(shù)f(x)單調(diào)遞增;當x>b時,f'(x)<0,函數(shù)f(x)單調(diào)遞減.又f'(b)=0,所以當x=b時,f(x)取得極大值.綜上,滿足題意的f(x)的圖象可能是D.學生用書?第60頁3.(2024·九省聯(lián)考測試)已知函數(shù)f(x)=lnx+x2+ax+2在點(2,f(2))處的切線與直線2x+3y=0垂直.(1)求a;(2)求f(x)的單調(diào)區(qū)間和極值.解:(1)由題意得f'(x)=1x+2x+a則f'(2)=92+a∵直線2x+3y=0的斜率為-23,f(x)在(2,f(2))處的切線與直線2x+3y=0∴92+a-23=-(2)由(1)知f'(x)=1x+2x-3=2x2-3x+1x令f'(x)=0,解得x=12或x=1∴f(x)在0,12上單調(diào)遞增,在12,1上單調(diào)遞減,在(∴f(x)極大值=f12=ln12+f(x)極小值=f(1)=0.考點二已知函數(shù)極值情況求參數(shù)值(取值范圍)[例3](1)(2024·安徽阜陽模擬)若函數(shù)fx=x3-ax2a>0的極大值點為a-2,則aA.1 B.2C.4 D.6(2)(2024·四川宜賓模擬)已知函數(shù)f(x)=2x3-ax2+2在x=2處取得極值,則實數(shù)a=????.[答案](1)B(2)6[解析](1)f'x=3x2-2ax.當x<0或x>2a3時,f'x>0;當0<x<f'x<0,所以fx的極大值點為0,則a-2=0,解得a=2.(2)f'x=6x2-2ax,因為fx在x=2處取極值,故f'2=0,所以24-4a=0,即a=6.又當a=6時,f'x=6x2-12x=6xx-當0<x<2時,f'x<0;當x>2時,f'x>0,故fx在x=2處取極小值,符合題意.┃方法總結┃已知函數(shù)極值點或極值求參數(shù)的兩個關鍵點1.列式:根據(jù)極值點處導數(shù)為4.(多選)(2023·新高考Ⅱ卷)若函數(shù)f(x)=alnx+bx+cx2(a≠0A.bc>0 B.ab>0C.b2+8ac>0 D.ac<0答案:BCD解析:由題意得f'(x)=ax+-bx2+-2cx3=ax2-bx-2∵y=f(x)既有極大值也有極小值,∴y=ax2-bx-2c在(0,+∞)上有兩個變號零點.設方程ax2-bx-2c=0的兩根分別為x1,x2(x1>0,x2>0,x1≠x2),∴x∴ab>0,ac<0,b2+8ac>0,bc<0.5.(2024·廣東肇慶模擬)已知x=1是函數(shù)f(x)=[x2-(a+3)x+2a+3]ex的極小值點,則實數(shù)a的取值范圍是(??)A.(1,+∞) B.(-1,+∞)C.(-∞,-1) D.(-∞,1)答案:D解析:依題意f'(x)=(x-a)(x-1)ex,它的兩個零點為x=1,x=a,若x=1是函數(shù)f(x)的極小值點,則需a<1,此時函數(shù)f(x)在(a,1)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增,在x=1處取得極小值.考點三利用導數(shù)研究函數(shù)的最值[例4](2024·北京模擬)函數(shù)fx=32x2-27lnx在區(qū)間1,A.0 B.12 C.1 D.[答案]D[解析]f'x=3x-27x=3x+3x-3x,定義域為0,+∞,令f'x>0,解得x>3,令f'x<0,解得0<x所以fx在區(qū)間1,2上的最大值為f1=[例5]已知函數(shù)f(x)=x3-3ax.(1)討論函數(shù)f(x)的極值情況;(2)求函數(shù)f(x)在區(qū)間[0,2]上的最大值.[解](1)f'(x)=3x2-3a=3(x2-a),當a≤0時,f'(x)≥0,函數(shù)f(x)在R上單調(diào)遞增,無極值;當a>0時,令f'(x)>0,解得x<-a或x>a;令f'(x)<0,解得-a<x<a,∴函數(shù)f(x)在(-∞,-a),(a,+∞)上單調(diào)遞增,在(-a,a)上單調(diào)遞減,∴函數(shù)f(x)在x=-a處取得極大值f(-a)=2aa,在x=a處取得極小值f(a)=-2aa.(2)由(1)知,當a≤0時,函數(shù)f(x)在[0,2]上單調(diào)遞增,故f(x)max=f(2)=8-6a;當0<a<4時,函數(shù)f(x)在(0,a)上單調(diào)遞減,在(a,2)上單調(diào)遞增,又f(0)=0,f(2)=8-6a,∴若0<a≤43,則f(x)max=f(2)=8-6a;若43<a<4,則f(x)max=f(0)=當a≥4時,函數(shù)f(x)在[0,2]上單調(diào)遞減,故f(x)max=f(0)=0.綜上,當a≤43時,函數(shù)f(x)在[0,2]上的最大值為8-6a;當a>43時,函數(shù)f(x)在[0,2]學生用書?第61頁┃方法總結┃1.求函數(shù)6.(2024·遼寧遼陽模擬)函數(shù)f(x)=lnx+12x2+A.92 C.72 答案:C解析:由題意可得f'(x)=1x-1x3令f'(x)>0,得x>1,令f'(x)<0,得0<x<1,則f(x)在(0,1)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增,故f(x)的最小值是f(1)=727.(2022·全國甲卷)當x=1時,函數(shù)f(x)=alnx+bx取得最大值-2,則f'(2A.-1 B.-1C.12 答案:B解析:f'(x)=ax-bx2由題可知x=1為f(x)的極大值點,∴f'(1)=0,f(1)∴f'(x)=-2x+2x2,∴f'學生用書?第305頁[A組基礎保分練]1.(多選)(2024·黑龍江哈爾濱模擬)如圖所示是y=fx的導數(shù)y=f'x的圖象,下列結論中正確的有(??)A.fx的單調(diào)遞增區(qū)間是-1,B.x=-1是fx的極小值點C.fx在區(qū)間2,4上單調(diào)遞減,在區(qū)間D.x=2是fx的極小值點答案:BC解析:由導函數(shù)的圖象可知,當-3<x<-1或2<x<4時,f'x<0;當-1<x<2或x>4時,f'x>0,所以fx的單調(diào)遞增區(qū)間為-1,2和4,+∞,單調(diào)遞減區(qū)間為-3,所以x=-1或x=4是fx的極小值點,故B正確,所以x=2是fx取得極大值點,故D錯誤.2.(2024·遼寧沈陽模擬)設函數(shù)f(x)=xex+1,則下列結論正確的是(??)A.x=1為f(x)的極大值點B.x=1為f(x)的極小值點C.x=-1為f(x)的極大值點D.x=-1為f(x)的極小值點答案:D解析:由f(x)=xex+1,可得f'(x)=(x+1)ex,令f'(x)>0可得x>-1,即函數(shù)f(x)在(-1,+∞)上是增函數(shù);令f'(x)<0可得x<-1,即函數(shù)f(x)在(-∞,-1)上是減函數(shù),所以x=-1為f(x)的極小值點.3.函數(shù)f(x)=12x-sinx在0,A.π12-32 B.πC.π6-12 D.π答案:D解析:由f(x)=12x-sinx,得f'(x)=12-cos當x∈0,π3時,f'(x)<0,f(當x∈π3,π2時,f'(x)>0,f所以π3是函數(shù)f(x)的極小值點,且極小值為fπ3=π64.(2024·四川綿陽模擬)函數(shù)fx=cosx+x+1sinx+1在區(qū)間0,2A.-π2 C.-3π2 D.π答案:D解析:f'x=x+1cosx,當x∈0,f'x>0,fx單調(diào)遞增,當x∈π2,3π2時f'x<0,fx單調(diào)遞減,當x∈3π2,2π時,f(0)=2,fπ2=2+π2,f3π2=-3π2,f2π=2,∴fxmax5.已知函數(shù)f(x)=13x3+(a-1)x2+x+1沒有極值,則實數(shù)a的取值范圍是(??)A.[0,1] B.(-∞,0]∪[1,+∞)C.[0,2] D.(-∞,0]∪[2,+∞)答案:C解析:由f(x)=13x3+(a-1)x2+x+1得f'(x)=x2+2(a-1)x+1.根據(jù)題意得[2(a-1)]2-4≤0,解得0≤a≤2.6.(2024·貴州遵義模擬)若函數(shù)f(x)=x3-mx2+2x(m∈R)在x=1處有極值,則f(x)在區(qū)間[0,2]上的最大值為(??)A.1427 C.1 D.3答案:B解析:由已知得f'(x)=3x2-2mx+2,所以f'(1)=3-2m+2=0,所以m=52,經(jīng)檢驗滿足題意,所以f(x)=x3-52x2+2x,f'(x)=3x2-5x+2.由f'(x)<0得23<x<1;由f'(x)>0得x<23或x>1.所以函數(shù)f(x)在0,23,(1,2)上單調(diào)遞增,在23,1上單調(diào)遞減,則f(x)極大值=f23=1427,f(2)=2,所以7.(2024·云南玉溪模擬)若x=2是函數(shù)f(x)=ex2+2mx的極值點,則A.-4 B.-2C.e-2 D.e-4答案:D解析:由函數(shù)f(x)=ex2+2mx,可得f'(x)=(2x+2因為x=2是函數(shù)fx的極值點,可得f'2=4+2me4+4m=0,解得m=-2經(jīng)檢驗,當m=-2時,f'(x)=(2x-4)ex當x<2時,f'(x)<0,fx單調(diào)遞減;當x>2時,f'(x)>0,fx單調(diào)遞增,所以x=2是函數(shù)fx的極小值點,符合題意,所以f(x)=ex2-4x,可得f(28.(多選)常數(shù)a≠0,下列有關方程x3+x2-x-a=0的根的說法正確的是(??)A.可以有三個負根B.可以有兩個負根和一個正根C.可以有兩個正根和一個負根D.可以有三個正根答案:BC解析:方程x3+x2-x-a=0可化為x3+x2-x=a.令函數(shù)f(x)=x3+x2-x,則f'(x)=3x2+2x-1=(3x-1)(x+1).當x<-1或x>13時,f'(x)>0;當-1<x<13時,f'(x)<0.故f(x)在(-∞,-1),13,+∞上單調(diào)遞增,在-1,13上單調(diào)遞減,且f(-1)>0,f13<0.作出f(x)的圖象如圖,從而方程x39.(2024·河北保定模擬)函數(shù)y=2xex的極值為????.答案:-2解析:y'=21+xex令y'=21+xex>0,得x>-1,令y'=21+xex<0,得x所以函數(shù)y=2xex在-∞,?所以當x=-1時,fx取得極小值,其極小值為-2e,無極大值10.(2024·上海模擬)函數(shù)fx=ex-x+1在區(qū)間-1,1答案:e解析:因為fx=ex-x+1,所以f'x=ex-1,令f'x<0,得-1≤x<0;令f'x>0,得0<x≤1,故函數(shù)fx在-1,0所以fxmax=maxf-1,f11.(2024·江蘇無錫模擬)已知函數(shù)f(x)=tanx+ln(1-x),x∈-π2,1,求f(解:因為函數(shù)f(x)=tanx+ln(1-x),x∈-π2,1,所以f'(x)=1cos2x+設h(x)=x-1+cos2x,h'(x)=1-2cosxsinx=1-sin2x≥0,所以h(x)在-π2又h(0)=0,所以當x∈-π2,0時,h(x)<0;當x∈(0,1)時,h又因為(x-1)cos2x<0對x∈-π所以當x∈-π2,0時,f'(x)>0;當x∈(0,1)時,f'即f(x)在區(qū)間-π2,0上單調(diào)遞增,在區(qū)間(0故f(x)極大值=f(0)=0,f(x)沒有極小值.12.(2024·河南洛陽模擬)已知函數(shù)fx=12x2+1x+(1)求fx的圖象在點2,(2)求fx在12,解:(1)因為fx=12x2+1x+12,所以f'x=x-1x2,所以f2=3,故所求切線方程為y-3=74x-2,即7x-4y(2)由(1)知f'x=x3-1x∈12令f'x>0,得1<x≤2;令f'x<0,得12≤x<1所以fx在12,1所以fxmin=f1=又f12=218,f2=所以2≤fx≤3,即fx在12,2學生用書?第306頁[B組能力提升練]13.(2024·陜西商洛模擬)若函數(shù)f(x)=x3+ax2+(a+6)x無極值,則a的取值范圍為(??)A.[-3,6]B.(-3,6)C.(-∞,-3]∪[6,+∞)D.(-∞,-3)∪(6,+∞)答案:A解析:因為f(x)=x3+ax2+(a+6)x,所以f'(x)=3x2+2ax+a+6.因為f(x)無極值,所以(2a)2-4×3×(a+6)≤0,解得-3≤a≤6,所以a的取值范圍為[-3,6].14.已知函數(shù)f(x)=a(lnx-1)-x(a∈R)在區(qū)間(e,+∞)內(nèi)有最值,則實數(shù)a的取值范圍是(??)A.(e,+∞) B.eC.(-∞,e] D.(-∞,-e)答案:A解析:f'(x)=ax-1=a-xx當a≤e時,f'(x)<0,故f(x)在(e,+∞)上單調(diào)遞減,此時f(x)在(e,+∞)內(nèi)無最值.當a>e時,若x∈e,a,則f'(x)>0,若x∈a,+∞,則f'故f(x)在e,a上為增函數(shù),在故f(x)在x=a處取最大值.故實數(shù)a的取值范圍是(e,+∞).15.(2024·陜西渭南模擬)已知函數(shù)fx=-x2+ax+1在1,2上的最大值也是其在1,2A.2,+∞C.2,4 答案:D解析:f'x=a-2x,令f'x=0,得x=a2當x<a2時,f'(x)>0,f(x)單調(diào)遞增,當x>a2時,f'(x)<0,f(x)單調(diào)遞減,因此a2是f(由題意得a2∈1,2,所以a16.(多選)已知函數(shù)f(x)=xlnx+x2,x0是函數(shù)f(x)的極值點,以下幾個結論中正確的是(??)A.0<x0<1e B.x0>C.f(x0)+2x0<0 D.f(x0)+2x0>0答案:AD解析:f'(x)=lnx+1+2x,∵x0是f(x)的極值點,∴f'(x0)=0,即lnx0+1+2x0=0,∴f'1e=2e>0.易知f'(x)在(0,+∞當x→0時,f'(x)→-∞,∴0<x0<1e,即A正確、Bf(x0)+2x0=x0lnx0+x02+2x0=x0(lnx0+x0+2)=x0(1-x0)>0,即D正確、C17.(多選)(2022·新高考Ⅰ卷)已知函數(shù)f(x)=x3-x+1,則(??)A.f(x)有兩個極值點B.f(x)有三個零點C.點(0,1)是曲線y=f(x)的對稱中心D.直線y=2x是曲線y=f(x)的切線答案:AC解析:∵f(x)=

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