由于导数其应用的广泛性,为解决函数问题提供了一般性的方法及简捷地解决一些实际问题.因此在高考占有较为重要的地位,其考查重点是导数判断或论证单调性、函数的极值和最值,利用导数解决实际问题等方面,下面例析导数的六大热点问题,供参考.
一、运算问题。
例1已知函数,求导函数.
分析:用商的导数及复合函数导数的运算律即可解决.
解: 评注:对于导数运算问题关键是记清运算法则.主要是导数的定义、常见函数的导数、函数和差积商的导数,及复合函数、隐函数的导数法则等.
二、切线问题。
例2设曲线在点处的切线与直线垂直,则 .
分析:由垂直关系可得切线的斜率为-,又k=,即可求出a的值.
解:,∴切线的斜率,由垂直关系,有,解得.
评注:是指运用导数的几何意义或物理意义,解决瞬时速度,加速度,光滑曲线切线的斜率等三类问题.特别是求切线的斜率、倾斜角及切线方程问题,其中:
⑴ 曲线y=f(x)在点p(x0,f(x0))处的斜率k,倾斜角为,则tan=k=.
⑵ 其切线l的方程为:y=y0+(x-x0).若曲线y=f(x)在点p(x0,f(x0))的切线平行于y轴(即导数不存在)时,由切线定义知,切线方程为x=x0.
三、单调性问题。
例3已知函数,.
ⅰ)讨论函数的单调区间;
ⅱ)设函数在区间内是减函数,求的取值范围.
分析:对于第(1)小题,求导后利用f '(x)>0或<0,解不等式即得单调区间;而(2)转化为<0在上恒成立即可.
解:(1)求导:.
当时,,,在上递增.
当,求得两根为,即在递增,递减,递增.
2)若函数在区间内是减函数,则两根在区间外,即,解得a≥2,故取值范围是[2,+∞
评注:一般地,设函数y=f(x)在某个区间内可导.如果f '(x)>0,则f(x)为增函数;如果f '(x)<0,则f(x)为减函数.单调性是导数应用的重点内容,主要有四类问题:
运用导数判断单调区间;
证明单调性;
已知单调性求参数;
先证明其单调性,再运用单调证明不等式等问题.
四、极值问题。
例4已知函数其中n∈n*,a为常数.当n=2时,求函数f(x)的极值;
分析:运用导数先确定函数的单调性,再求其极值.
解:由已知得函数f(x)的定义域为,当n=2时,
所以。1)当a>0时,由=0,得>1,<1,此时 f′(x)=.
当x∈(1,x1)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x∈(x1+∞)时,f′(x)>0, f(x)单调递增。
2)当a≤0时,f′(x)<0恒成立,所以f(x)无极值。
综上所述,n=2时,当a>0时,f(x)在处取得极小值,极小值为当a≤0时,f(x)无极值.
评注:运用导数解决极值问题.一般地,当函数f(x)在x0处连续,判别f(x0)为极大(小)值的方法是:
若=0,且在x0附近的左侧>0,右侧<0,那么f(x0)是极大值,
如果在x0附近的左侧<0,右侧>0,那么f(x0)是极小值.
五、最值问题。
例5 求函数f(x)=x4-2x2+5在[-2,2]上的最大值与最小值.
分析:可先求出导数及极值点,再计算.
解:=4x3-4x,令=0,解得x1=-1,x2=0,x3=1,均在(-2,2)内.
计算f(-1)=4,f(0)=5,f(1)=4,f(-2)=13,f(2)=13.
通过比较,可见f(x) 在[-2,2]上的最大值为13,最小值为4.
评注:运用导数求最大(小)值的一般步骤如下:
若f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,则。
求,令=0,求出在(a,b)内使导数为0的点及导数不存在的点.
比较三类点:导数不存在的点,导数为0的点及区间端点的函数值,其中最大者便是f(x)在[a,b]上的最大值,最小者便是f(x)在[a,b]上的最小值.
六、应用问题。
例6 用总长14.8m的钢条制成一个长方体容器的框架,如果所制做容器的底面的一边比另一边长0.5m,那么高为多少时容器的容积最大?并求出它的最大容积。
分析:本小题主要考查应用所学导数的知识、思想和方法解决实际问题的能力,建立函数式、解方程、不等式、最大值等基础知识.
解:设容器底面短边长为m,则另一边长为m,高为。
由和,得,设容器的容积为,则有。
即,令,有,即,解得,(不合题意,舍去).
当x=1时,y取得最大值,即,这时,高为。
答:容器的高为1.2m时容积最大,最大容积为.
2023年高考导数的五大热点问题
高考考查导数的五大热点问题。马兴奎。云南省文山州砚山一中,663100 导数是研究函数的工具,导数进入新教材之后,给函数问题注入了生机和活力,开辟了许多解题新途径,拓展了高考对函数问题的命题空间。所以把导数与函数综合在一起是顺理成章的事情,对函数的命题已不再拘泥于一次函数,二次函数,反比例函数,指数...
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