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第一章导数及其应用 章末复习课光山三高 王道保 2019.7.7 教学目标:1.熟练掌握导数的几何意义2.会求函数的切线方程3.会求函数的极值,极值点。4.掌握利用导数判断函数的单调性。1.对于导数的定义,必须明确定义中包含的基本内容和Δx→0Δy的方式,导数是函数的增量Δy
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小结教学设计思路
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关键词:小结教学设计思路
正文
第一章
导数及其应用 章末复习课
光山三高 王道保 2019.7.7 教学目标:1.熟练掌握导数的几何意义
2.会求函数的切线方程
3.会求函数的极值,极值点。
4.掌握利用导数判断函数的单调性。
1.对于导数的定义,必须明确定义中包含的基本内容和Δx→0Δy的方式,导数是函数的增量Δy与自变量的增量Δx的比ΔxΔyf(x0+Δx)-f(x0)的极限,即lim=lim. ΔxΔxx0x0
函数y=f(x)在点x0处的导数的几何意义,就是曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线的斜率.
2.曲线的切线方程
利用导数求曲线过点P的切线方程时应注意:
(1)判断P点是否在曲线上;
(2)如果曲线y=f(x)在P(x0,f(x0))处的切线平行于y轴(此时导数不存在),可得方程为x=x0;P点坐标适合切线方程,P点处的切线斜率为f′(x0). 3.利用基本初等函数的求导公式和四则运算法则求导数,熟记基本求导公式,熟练运用法则是关键,有时先化简再求导,会给解题带来方便.因此观察式子的特点,对式子进行适当的变形是优化解题过程的关键. 4.判断函数的单调性
(1)在利用导数讨论函数的单调区间时,首先要确定函数的定义域,解决问题的过程中,只能在函数的定义域内,通过讨论导数的符号,来判断函数的单调区间;
(2)注意在某一区间内f′(x)>0(或f′(x)<0)是函数f(x)在该区间上为增(或减)函数的充分条件. 5.利用导数研究函数的极值要注意
(1)极值是一个局部概念,是仅对某一点的左右两侧领域而
言的.
(2)连续函数f(x)在其定义域上的极值点可能不止一个,也可能没有极值点,函数的极大值与极小值没有必然的大小联系,函数的一个极小值也不一定比它的一个极大值小.
(3)可导函数的极值点一定是导数为零的点,但函数的导数为零的点,不一定是该函数的极值点.因此导数为零的点仅是该点为极值点的必要条件,其充要条件是加上这点两侧的导数异号. 6.求函数的最大值与最小值
(1)函数的最大值与最小值: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;但在开区间(a,b)内连续的函数f(x)不一定有最大值与最小值,例如:f(x)=x3,x∈(-1,1).
(2)求函数最值的步骤
一般地,求函数y=f(x)在[a,b]上最大值与最小值的步骤如下:
①求函数y=f(x)在(a,b)内的极值;
②将函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
方法一
应用导数解决与切线相关的问题
【例1】
已知函数f(x)=x-aln x(a∈R).
(1)当a=2时,求曲线y=f(x)在点A(1,f(1))处的切线方程;
(2)求函数f(x)的极值. a解
函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=1-x. 2(1)当a=2时,f(x)=x-2ln x,f′(x)=1-x(x>0),
因而f(1)=1,f′(1)=-1,
所以曲线y=f(x)在点A(1,f(1))处的切线方程为
y-1=-(x-1),即x+y-2=0.
ax-a(2)由f′(x)=1-x=x,x>0知:
①当a≤0时,f′(x)>0,函数f(x)为(0,+∞)上的增函数,函数f(x)无极值;
②当a>0时,由f′(x)=0,解得x=a. 又当x∈(0,a)时,f′(x)<0;
当x∈(a,+∞)时,f′(x)>0,
从而函数f(x)在x=a处取得极小值,且极小值为
f(a)=a-aln a,无极大值. 综上,当a≤0时,函数f(x)无极值;
当a>0时,函数f(x)在x=a处取得极小值a-aln a,无极大值.
规律方法
利用导数求切线方程时关键是找到切点,若切点未知需设出.常见的类型有两种,一类是求“在某点处的切线方程”,则此点一定为切点,易求斜率进而写出直线方程即可得;另一类是求“过某点的切线方程”,这种类型中的点不一定是切点,可y0-y1先设切点为Q(x1,y1),由=f′(x1)和y1=f(x1)求出x1,y1x0-x1的值,转化为第一种类型.
【训练1】
已知函数f(x)=ax2+2ln(2-x)(a∈R),设曲线y=122f(x)在点(1,f(1))处的切线为l,若l与圆C:x+y=相切,4求a的值.
2解
依题意有:f(1)=a,f′(x)=2ax+(x<2),
x-2f′(1)=2a-2∴l的方程为2(a-1)x-y+2-a=0,
|2-a|111∵l与圆相切,∴=⇒a=,
284(a-1)+1211∴a的值为8.
训练2.函数f(x)=lgx的图像在点(1,f(1))处的切线斜率为
训练3.函数f(x)=a∙2x+bx+c(a,b,c R)的图像经过点A(1,0),在点(0,f(0))处的切线方程y=(3ln2+2)x-5. (1)求函数f(x)的解析式。
f(x)(2)求函数g(x)=
2x 的极值点。
方法二
导数与函数的单调性
2【例2】
已知函数f(x)=x-x+a(2-ln x),a>0.讨论f(x)的单调性.
解
由题知,f(x)的定义域是(0,+∞),
22ax-ax+2f′(x)=1+x2-x=. x2设g(x)=x2-ax+2,二次方程g(x)=0的判别式Δ=a2-8. ①当Δ<0即0<a<22时,对一切x>0都有f′(x)>0. 此时f(x)是(0,+∞)上的单调递增函数. ②当Δ=0即a=22时,仅对x=2,有f′(x)=0,
对其余的x>0都有f′(x)>0.此时f(x)也是(0,+∞)上的单调递增函数.
③当Δ>0即a>22时,方程g(x)=0有两个不同的实根x1=a-a2-8a+a2-8,x2=,0<x1<x2. 22当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表:
x2
0 (x2,+∞) +
↗
x f′(x) f(x)
(0,x1) +
↗
x1
0 极大值
(x1,x2) -
↘
极小值
a2-8此时上单调递增,
2a-a2-8a+a2-8在,上单调递减,
22a+a2-8在,+∞上单调递增. 2a-f(x)在0,
规律方法
1.在区间(a,b)内,如果f′(x)>0,那么函数y=f(x)在区间(a,b)内单调递增;在区间(a,b)内,如果f′(x)<0,那么函数y=f(x)在区间(a,b)内单调递减. 2.求解函数y=f(x)单调区间的步骤:
(1)确定函数y=f(x)的定义域;
(2)求导数y′=f′(x);
(3)解不等式f′(x)>0,解集在定义域内的部分为增区间;
(4)解不等式f′(x)<0,解集在定义域内的部分为减区间. 特别要注意定义域,写单调区间时,区间之间用“和”或“,”隔开,绝对不能用“∪”连接. 【训练2】
求下列函数的单调区间:
(1)f(x)=(x-3)ex,x∈(0,+∞);
(2)f(x)=x(x-a)2.
解
(1)f′(x)=(x-3)′ex+(x-3)(ex)′=(x-2)ex,令f′(x)>0,解得x>2,又x∈(0,+∞),所以函数的单调增区间(2,+∞),函数的单调减区间(0,2). (2)函数f(x)=x(x-a)2=x3-2ax2+a2x的定义域为R,
a22由f′(x)=3x-4ax+a=0,得x1=,x2=a. 3a①当a>0时,x1 a(a,+∞),单调递减区间为3,a. ②当a<0时,x1>x2,∴函数f(x)的单调递增区间为(-∞,a),aa,+∞,单调递减区间为a,. 33③当a=0时,f′(x)=3x2≥0,∴函数f(x)的单调区间为(-∞,+∞),即f(x)在R上是递增的. a综上,a>0时,函数f(x)的单调递增区间为-∞,3,(a,+∞),a单调递减区间为3,a. aa<0时,函数f(x)的单调递增区间为(-∞,a),3,+∞, a单调递减区间为a,3. a=0时,函数f(x)的单调递增区间为(-∞,+∞). 方法三 利用导数求函数的极值和最值 【例3】 已知函数f(x)=-x3+ax2+bx在区间(-2,1)内x=2-1时取极小值,x=时取极大值. 3 (1)求函数y=f(x)在x=-2时的对应点的切线方程; (2)求函数y=f(x)在[-2,1]上的最大值与最小值. 解 (1)f′(x)=-3x2+2ax+b, 2又x=-1,x=3分别在f(x)=-x3+ax2+bx上取得极小值、极大2值,所以-1,为方程-3x2+2ax+b=0的两个根. 3222b所以3a=-1+3,-3=(-1)×3. 11于是a=-2,b=2,则f(x)=-x3-2x2+2x. x=-2时,f(-2)=2,即(-2,2)在曲线上. 又切线斜率为k=f′(x)=-3x2-x+2,f′(-2)=-8, 所求切线方程为y-2=-8(x+2),即为8x+y+14=0. (2)x变化时,f′(x)及f(x)的变化情况如表所示: x f′(x) f(x) -2 (-2,-1) 2 - ↘ -1 0 极小 3值-2 2-1,3 + ↗ 23 0 极大 22值27 2,1 3- ↘ 1 12 3则f(x)在[-2,1]上的最大值为2,最小值为-2. 规律方法 1.利用导数求函数极值的一般步骤 (1)确定函数f(x)的定义域; (2)解方程f′(x)=0的根; (3)检验f′(x)=0的根的两侧f′(x)的符号. 若左正右负,则f(x)在此根处取得极大值; 若左负右正,则f(x)在此根处取得极小值; 否则,此根不是f(x)的极值点. 2.求函数f(x)在闭区间[a,b]上的最大值、最小值的方法与步骤 (1)求f(x)在(a,b)内的极值; (2)将(1)求得的极值与f(a)、f(b)相比较,其中最大的一个值为最大值,最小的一个值为最小值. 特别地,①当f(x)在[a,b]上单调时,其最小值、最大值在区间端点取得;②当f(x)在(a,b)内只有一个极值点时,若在这一点处f(x)有极大(或极小)值,则可以断定f(x)在该点处取得最大(最小)值, 这里(a,b)也可以是(-∞,+∞). x-2x【训练3】 (1)讨论函数f(x)=e的单调性,并证明当x>0x+2时,(x-2)ex+x+2>0; ex-ax-a (2)证明:当a∈[0,1)时,函数g(x)=(x>0)有最小x2值.设g(x)的最小值为h(a),求函数h(a)的值域. (1)解 f(x)的定义域为(-∞,-2)∪(-2,+∞). (x-1)(x+2)ex-(x-2)exx2exf′(x)==≥0, (x+2)2(x+2)2且仅当x=0时,f′(x)=0, 所以f(x)在(-∞,-2),(-2,+∞)单调递增. 因此当x∈(0,+∞)时,f(x)>f(0)=-1. 所以(x-2)ex>-(x+2),即(x-2)ex+x+2>0. (x-2)ex+a(x+2)x+2(2)证明 g′(x)==3(f(x)+a). x3x由(1)知,f(x)+a单调递增,对任意a∈[0,1),f(0)+a=a-1<0,f(2)+a=a≥0. 因此,存在唯一xa∈(0,2],使得f(xa)+a=0,即g′(xa)=0. 当0 当x>xa时,f(x)+a>0,g′(x)>0,g(x)单调递增. 因此g(x)在x=xa处取得最小值, exa -a(xa+1)最小值为g(xa)= x2aexa+f(xa)(x+1)exa==. x2xa+2a xex(x+1)eexaex于是h(a)=,由x+2′=>0,单调递增. xa+2(x+2)2x+2所以,由xa∈(0,2], 1e0exae2e2得2= 方法四 导数与函数、不等式的综合应用 1【例4】 设函数f(x)=-3x3+2ax2-3a2x+b(0 (1)求函数f(x)的单调区间和极值; (2)若当x∈[a+1,a+2]时,恒有|f′(x)|≤a,试确定a的取值范围; 2 (3)当a=时,关于x的方程f(x)=0在区间[1,3]上恒有两3个相异的实根,求实数b的取值范围. 解 (1)f′(x)=-x2+4ax-3a2=-(x-a)(x-3a). 令f′(x)=0,得x=a或x=3a. 当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表: x f′(x) f(x) (-∞,a) - ↘ a 0 极小值 (a,3a) + ↗ 3a 0 极大值 (3a,+∞) - ↘ ∴f(x)在(-∞,a)和(3a,+∞)上是减函数,在(a,3a)上是增函43数.当x=a时,f(x)取得极小值,f(x)极小值=f(a)=b-a;当x=3a3时,f(x)取得极大值,f(x)极大值=f(3a)=b. (2)f′(x)=-x2+4ax-3a2,其对称轴为x=2a. 因为0 当x=a+2时,f′(x)取得最小值,f′(a+2)=4a-4. 2a-1≤a,4于是有即5≤a≤1. 4a-4≥-a,4又因为0 213424(3)当a=3时,f(x)=-3x+3x-3x+b. 8484f′(x)=-x2+3x-3,由f′(x)=0,即-x2+3x-3=0, 22解得x1=3,x2=2,即f(x)在-∞,3上是减函数, 2在3,2上是增函数,在(2,+∞)上是减函数. 要使f(x)=0在[1,3]上恒有两个相异实根, 即f(x)在(1,2),(2,3)上各有一个实根, 1f(1)≤0,-+b≤0,31于是有f(2)>0,即b>0,解得0 规律方法 利用导数研究函数是高考的必考内容,也是高考的重点、热点.考题利用导数作为工具,考查求函数的单调区间、函数的极值与最值,参数的取值范围等问题,若以选择题、填空题出现,以中低档题为主;若以解答题形式出现,则难度以中档以上为主,有时也以压轴题的形式出现.考查中常渗透函数、不等式等有关知识,综合性较强. 1【训练4】 已知函数f(x)=2x2-aln x(a∈R), (1)若f(x)在x=2时取得极值,求a的值; (2)求f(x)的单调区间; 1223(3)求证:当x>1时,2x+ln x<3x. aa(1)解 f′(x)=x-x,因为x=2是一个极值点,所以2-=0,则24(x+2)(x-2)a=4.此时f′(x)=x-x=,因为f(x)的定义域是x(0,+∞),所以当x∈(0,2)时,f′(x)<0;当x∈(2,+∞), f′(x)>0,所以当a=4时,x=2是一个极小值点,故a=4. ax-a(2)解 因为f′(x)=x-x=x,所以当a≤0时,f(x)的单调递增区间为(0,+∞). 2ax-a(x+a)(x-a)当a>0时,f′(x)=x-x=x=,所以x函数f(x)的单调递增区间为(a,+∞);递减区间为(0,a). 231212(3)证明 设g(x)=3x-2x-ln x,则g′(x)=2x-x-x,因为当x(x-1)(2x2+x+1)>1时,g′(x)=>0,所以g(x)在x∈(1,x11+∞)上是增函数,所以g(x)>g(1)=6>0,所以当x>1时,2x223+ln x<3x. 2 1.(2013·浙江高考)已知函数y=f(x)的图象是下列四个图象之一,且其导函数y=f′(x)的图象如图所示,则该函数的图象是( ) 解析 由y=f′(x)的图象知,y=f(x)的图象为增函数,且在区间(-1,0)上增长速度越来越快,而在区间(0,1)上增长速度越来越慢. 答案 B 2.(2014·课标全国Ⅱ)若函数f(x)=kx-ln x在区间(1,+∞)上单调递增,则k的取值范围是( ) A.(-∞,-2] B.(-∞,-1] C.[2,+∞) D.[1,+∞) 1解析 f′(x)=k-x,由题意知f′(x)≥0在(1,+∞)上恒成立, 111即k-x≥0,∴k≥x恒成立,而0<x<1,∴k≥1. 答案 D 3.(2015·全国Ⅰ)已知函数f(x)=ax3+x+1的图象在点(1,f(1))处的切线过点(2,7),则a=________. 解析 f′(x)=3ax2+1,f′(1)=1+3a,f(1)=a+2. 在(1,f(1))处的切线方程为y-(a+2)=(1+3a)(x-1). 将(2,7)代入切线方程,得7-(a+2)=(1+3a).解得a=1. 答案 1 4.(2015·天津高考)已知函数f(x)=axln x,x∈(0,+∞),其中a为实数,f′(x)为f(x)的导函数.若f′(1)=3,则a的值为________. 1解析 f′(x)=aln x+ax·x=a(ln x+1),由f′(1)=3得,a(ln 1+1)=3,解得a=3. 答案 3 ax5.(2015·安徽高考)已知函数f(x)=(a>0,r>0). (x+r)2(1)求f(x)的定义域,并讨论f(x)的单调性; a(2)若r=400,求f(x)在(0,+∞)内的极值. 解 (1)由题意知x≠-r, 所求的定义域为(-∞,-r)∪(-r,+∞). axaxf(x)==, (x+r)2x2+2rx+r2a(x2+2rx+r2)-ax(2x+2r)a(r-x)(x+r)f′(x)==, (x2+2rx+r2)2(x+r)4所以当x<-r或x>r时,f′(x)<0,当-r f(x)的单调递增区间为(-r,r). (2)由(1)的解答可知f′(r)=0,f(x)在(0,r)上单调递增,在(r,+∞)上单调递减.因此,x=r是f(x)的极大值点,所以f(x)在(0,+∞)ara400内的极大值为f(r)===4=100. (2r)24r 6.(2016·江苏高考)已知函数f(x)=ax+bx(a>0,b>0,a≠1,b≠1). 1 (1)设a=2,b=2. ①求方程f(x)=2的根; ②若对任意x∈R,不等式f(2x)≥mf(x)-6恒成立,求实数m的最大值; (2)若0<a<1,b>1,函数g(x)=f(x)-2有且只有1个零点,求ab的值. 12x+x=2. 2∴(2x)2-2·2x+1=0,解得2x=1,∴x=0. 1xx②f(x)=2+2=2x+2-x, -令t=2x+2x,则t≥2. -又f(2x)=22x+22x=t2-2, 故f(2x)≥mf(x)-6可化为t2-2≥mt-6, 444即m≤t+t,又t≥2,t+t≥2t·t=4. (当且仅当t=2时等号成立). 4∴m≤t+tmin=4. 即m的最大值为4. 解 (1)①由已知可得2x 1x+2=2,即 (2)∵0<a<1,b>1,∴ln a<0,ln b>0. g(x)=f(x)-2=ax+bx-2. g′(x)=axln a+bxln b且g′(x)为单调递增,值域为R的函数. ∴g′(x)一定存在唯一的变号零点. ∴g(x)为先减后增且有唯一极值点. 由题意g(x)有且仅有一个零点., 则g(x)的极值一定为0,而g(0)=a0+b0-2=0,故极值点为0. ∴g′(0)=0,即ln a+ln b=0.∴ab=1. 7.(2014·浙江高考)已知函数f(x)=x3+3|x-a|(a>0),若f(x)在[-1,1]上的最小值记为g(a). (1)求g(a); (2)证明:当x∈[-1,1]时,恒有f(x)≤g(a)+4. (1)解 因为a>0,-1≤x≤1,所以 (ⅰ)当0<a<1时, 若x∈[-1,a],则f(x)=x3-3x+3a,f′(x)=3x2-3<0, 故f(x)在(-1,a)上是减函数; 若x∈[a,1],则f(x)=x3+3x-3a,f′(x)=3x2+3>0, 故f(x)在(a,1)上是增函数. 所以g(a)=f(a)=a3. (ⅱ)当a≥1时,有x≤a, 则f(x)=x3-3x+3a,f′(x)=3x2-3<0, 故f(x)在(-1,1)上是减函数, 所以g(a)=f(1)=-2+3a. 3a,0<a<1,综上,g(a)= -2+3a,a≥1.(2)证明 令h(x)=f(x)-g(a), (ⅰ)当0<a<1时,g(a)=a3. 若x∈[a,1],h(x)=x3+3x-3a-a3, 得h′(x)=3x2+3,则h(x)在(a,1)上是增函数, 所以,h(x)在[a,1]上的最大值是h(1)=4-3a-a3, 且0<a<1,所以h(1)≤4. 故f(x)≤g(a)+4; 若x∈[-1,a],h(x)=x3-3x+3a-a3, 得h′(x)=3x2-3, 则h(x)在(-1,a)上是减函数, 所以,h(x)在[-1,a]上的最大值是h(-1)=2+3a-a3. 令t(a)=2+3a-a3,则t′(a)=3-3a2>0, 知t(a)在(0,1)上是增函数. 所以,t(a)<t(1)=4,即h(-1)<4. 故f(x)≤g(a)+4. (ⅱ)当a≥1时,g(a)=-2+3a,故h(x)=x3-3x+2, 得h′(x)=3x2-3, 此时h(x)在(-1,1)上是减函数, 因此h(x)在[-1,1]上的最大值是h(-1)=4. 故f(x)≤g(a)+4. 综上,当x∈[-1,1]时,恒有f(x)≤g(a)+4. 2x-18.(2016·山东高考)已知f(x)=a(x-ln x)+x2,a∈R. (1)讨论f(x)的单调性; 3(2)当a=1时,证明f(x)>f′(x)+对于任意的x∈[1,2]成立. 2 (1)解 f(x)的定义域为(0,+∞), 2a22(ax-2)(x-1)f′(x)=a-x-x2+x3=. x3当a≤0时,x∈(0,1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,x∈(1,+∞)时,f′(x)<0,f(x)单调递减. a(x-1)22x-x+. 当a>0时,f′(x)=x3aa2①01, 2时,f′(x)>0,f(x)单调递增, 当x∈(0,1)或x∈,+∞a2时,f′(x)<0,f(x)单调递减. 当x∈1,a ②a=2时,增. ③a>2时,0<2a=1,在x∈(0,+∞)内,f′(x)≥0,f(x)单调递20,<1,当x∈a2或x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,af(x)单调递增, 2当x∈,1时,f′(x)<0,f(x)单调递减. a综上所述,当a≤0时,f(x)在(0,1)内单调递增,在(1,+∞)内单调递减;
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关于本教案的常见问题
Q:小结教学设计思路是什么类型的资料?
A:这是一份教学教案文档,可用于备课、课堂讲解与课后复习,支持在线预览正文内容。
Q:这份教案对应哪篇课文?
A:对应课文《小结》,可从面包屑进入课文目录查看同课其他资料。
Q:如何找到配套课件?
A:页面提供「配套课件/同课文课件」入口;也可进入课文详情页同时查看教案与课件列表。